CN110095868A - 消除场曲的投影系统和可穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了消除场曲的投影系统，所述系统包括：柔性图像生成器，用于生成图像；投影镜头，用于将所述图像进行投影；所述柔性图像生成器的面型，与所述投影镜头的场曲的曲面面型相同。投影镜头在子午面的场曲为凸面，在弧矢面的场曲为凹面，柔性图像生成器由于面型与投影镜头的场曲的曲面面型相同，因此无需校正场曲，使得投影镜头至少比现有技术少用一片透镜，从而缩短了投影镜头的长度，减轻了投影镜头的重量。

Description

消除场曲的投影系统和可穿戴设备

技术领域

本发明涉及图像领域，特别涉及消除场曲的投影系统和可穿戴设备。

背景技术

需要人眼接收图像的投影式可穿戴设备，例如增强现实(Augmented Reality，AR)眼镜，其镜片通常为一维出瞳扩展，这导致AR眼镜中的投影镜头在子午面和弧矢面的出瞳位置差异巨大，导致子午面和弧矢面的场曲不一致。上述场曲指投影镜头的像面弯曲。

图1是现有技术AR眼镜中投影系统的示意图。平面图像显示器11生成图像，投影镜头12由正负薄透镜或厚的弯月透镜组合而成，将上述图像进行投影。由于平面图像显示器11和投影镜头12的特性不匹配，投影镜头12往往需要较多的透镜进行组合，来校正场曲。

可以看出，投影镜头12由多片透镜组合而成时，会增加AR眼镜的整体尺寸和重量。

发明内容

本发明实施例提供了消除场曲的投影系统和可穿戴设备。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

第一方面，本发明实施例提供了一种消除场曲的投影系统，所述系统包括：

柔性图像生成器，用于生成图像；

投影镜头，用于将所述图像进行投影；

所述柔性图像生成器的面型，与所述投影镜头的场曲的曲面面型相同。

基于所述投影系统，作为可选的第一实施例，所述场曲的曲面面型的确定方法包括：

将所述投影镜头的成像面分割成m×n个区域，确定每个所述区域的最佳像面位置；

根据所述最佳像面位置，拟合所述场曲的曲面面型。

基于所述投影系统或所述第一实施例，作为可选的第二实施例，所述投影镜头，为具有初级像差的镜头。

第二方面，本发明实施例提供了一种可穿戴设备，所述设备包括如前文所述的任一种投影系统。

本发明实施例公开的投影系统和可穿戴设备，由于投影镜头在子午面的场曲为凸面，在弧矢面的场曲为凹面，柔性图像生成器由于面型与投影镜头的场曲的曲面面型相同，因此无需校正场曲，使得投影镜头至少比现有技术少用一片透镜，从而缩短了投影镜头的长度，减轻了投影镜头的重量。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是现有技术AR眼镜中投影系统的示意图；

图2是一示例性实施例中消除场曲的投影系统的子午面示意图；

图3是一示例性实施例中消除场曲的投影系统的弧矢面示意图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，各实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的结构、产品等而言，由于其与实施例公开的部分相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

在一示例性实施例中，图2为消除场曲的投影系统的子午面示意图，图3为消除场曲的投影系统的弧矢面示意图。

消除场曲的投影系统包括：柔性图像生成器21和投影镜头22。

柔性图像生成器21，用于生成图像。

投影镜头22，用于将所述图像进行投影。

柔性图像生成器21的面型，与投影镜头22的场曲的曲面面型相同。

投影镜头22在子午面的场曲为凸面，在弧矢面的场曲为凹面，柔性图像生成器21由于面型与投影镜头22的场曲的曲面面型相同，因此无需校正场曲，使得投影镜头22至少比现有技术少用一片透镜，从而缩短了投影镜头22的长度，减轻了投影镜头22的重量。

可选的，上述场曲的曲面面型可以采用如下方法确定。

首先，选择具有初级像差的镜头。

然后，将镜头的成像面分割成m×n个区域，并确定每个区域的最佳像面位置。每个区域的最佳相面位置，可以通过找弥散斑最小的方式确定。

最后，根据得到的所有最佳相面位置，拟合出场曲的曲面面型。

将本示例性实施例中的投影系统应用到可穿戴设备中，例如应用到AR眼镜中，可以减小AR眼镜的整体尺寸和重量。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的流程及结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (4)

1.一种消除场曲的投影系统，其特征在于，所述系统包括：

柔性图像生成器，用于生成图像；

投影镜头，用于将所述图像进行投影；

所述柔性图像生成器的面型，与所述投影镜头的场曲的曲面面型相同。

2.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述场曲的曲面面型的确定方法包括：

将所述投影镜头的成像面分割成m×n个区域，确定每个所述区域的最佳像面位置；

根据所述最佳像面位置，拟合所述场曲的曲面面型。

3.如权利要求1或2所述的投影系统，其特征在于，所述投影镜头，为具有初级像差的镜头。

4.一种可穿戴设备，其特征在于，所述设备包括如权利要求1至3中任一项所述的投影系统。