投影系统的优化方法、系统及存储介质与流程

1.本发明涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种投影系统的优化方法、系统及存储介质。


背景技术：

2.在数字化光处理(digital light procession，dlp)投影光学照明系统设计中，一般会包含准直系统、合光系统、匀光系统和中继系统四大部分，准直系统会将光源的光线收集并准直为平行光，合光系统会将各个波长下的光线准直光合成一束光，匀光系统一般采用复眼元件，将合束光通过复眼系统的各个小透镜单元分光均匀化，最后通过中继系统的整形，将光束均匀地照在一定大小的受照面上，受照面一般为数字微镜元件(digital micromirror device，dmd)芯片。
3.现有技术在对投影系统的中继系统进行优化设计时，一般是按照加工厂商的能力经验，直接确定复眼系统的小透镜的曲率半径及数量，然后将该复眼系统的相关参数作为模拟条件输入zemax软件(光学产品设计与仿真软件)，利用zemax软件来优化中继系统。具体为在zemax软件中输入操作数控制光线，设定的优化目标是通过控制光线的入射角度，使光线在受照面形成一个矩形光斑，而中继系统的相关参数设置为变量参与，zemax软件通过优化中继系统的曲率半径、厚度等参数来达到设定的目标，从而得到中继系统的优化方案。
4.但上述优化方法中，由于在优化中继系统时，没有更具体明确的优化目标，存在优化的难度较大的问题。


技术实现要素：

5.本发明通过提供一种投影系统的优化方法、系统及存储介质，解决了现有技术优化中继透镜时优化难度较大的问题，提供了更明确优化目标，降低了优化难度。
6.为实现上述目的，本发明提供一种投影系统的优化方法，所述投影系统包括沿同一光轴依次设置的准直透镜、复眼透镜、中继透镜和显示单元，所述投影系统的优化方法包括以下步骤：
7.获取所输入的所述复眼透镜的光学参数、所述显示单元的预设尺寸参数以及所述显示单元的入射光线的预设孔径角，其中，所述光学参数包括折射率和每个小透镜的曲率半径，所述预设尺寸参数包括所述显示单元的预设长度和预设宽度；
8.根据所述光学参数、所述预设尺寸参数和所述预设孔径角，确定所述中继透镜在子午方向的第一焦距以及在弧矢方向的第二焦距；
9.将第一焦距和所述第二焦距的均值确定为所述中继透镜的目标焦距；
10.根据所述目标焦距优化所述中继透镜。
11.进一步地，所述根据所述光学参数、所述预设尺寸参数和所述预设孔径角确定所述中继透镜在子午方向的的第一焦距以及在弧矢方向的的第二焦距的步骤包括：
12.根据所述预设尺寸参数，确定所述复眼透镜在子午方向上小透镜的第一数量与在
弧矢方向上小透镜的第二数量的函数关系；
13.根据所述函数关系，确定所述复眼透镜在子午方向上小透镜的第一目标数量和所述复眼透镜在弧矢方向上小透镜的第二目标数量；
14.根据所述光学参数、所述预设长度、所述预设孔径角以及所述第一目标数量，确定所述第一焦距；
15.根据所述光学参数、所述预设宽度、所述预设孔径角以及所述第二目标数量，确定所述第二焦距。
16.进一步地，所述根据所述函数关系，确定所述复眼透镜在子午方向上小透镜的第一目标数量和所述复眼透镜在弧矢方向上小透镜的第二目标数量的步骤包括：
17.获取预设尺寸基准；
18.根据所述函数关系确定至少两组数据组，每组所述数据组包括所述第一数量和所述第二数量；
19.根据所述光学参数、所述预设尺寸参数、所述预设孔径角以及所述第一数量计算每组所述数据组对应的所述复眼透镜的测试长度；
20.根据所述光学参数、所述预设尺寸参数、所述预设孔径角以及所述第二数量计算每组所述数据组对应的所述复眼透镜的测试宽度；
21.根据所述测试长度与预设尺寸基准的第一差值，以及所述测试宽度与所述预设尺寸基准的第二差值，确定目标数据组，其中，所述目标数据组对应的第一差值和第二差值均大于零，或所述目标数据组对应的第一差值和第二差值中的一个等于零、另一个大于零，且所述目标数据组对应的第一差值小于其他所述数据组对应的第一差值、所述目标数据组对应的第二差值小于其他所述数据组对应的第二差值；
22.将所述目标数据组中的第一数量确定为所述第一目标数量，将所述目标数据组中的第二数量确定为所述第二目标数量。
23.进一步地，所述将第一焦距和所述第二焦距的均值确定为所述中继透镜的目标焦距的步骤之后，还包括：
24.根据所述光学参数、所述预设尺寸参数、所述预设孔径角、所述第一目标数量和所述第二目标数量，确定所述复眼透镜的目标长度和目标宽度。
25.进一步地，所述根据所述光学参数、所述预设长度、所述预设孔径角以及所述第一目标数量，确定所述复眼透镜的目标长度和目标宽度的步骤包括：
26.根据所述光学参数、所述预设长度、所述预设孔径角以及所述第一目标数量，确定所述复眼透镜在子午方向上小透镜的第一目标直径；
27.根据所述第一目标数量和所述第一目标直径，确定所述目标长度；
28.根据所述光学参数、所述预设宽度、所述预设孔径角以及所述第二目标数量，确定所述复眼透镜在弧矢方向上小透镜的第二目标直径；
29.根据所述第二目标数量和所述第二目标直径，确定所述目标宽度。
30.进一步地，所述根据所述光学参数、所述预设长度、所述预设孔径角以及所述第一目标数量，确定所述复眼透镜在子午方向上的小透镜的第一目标直径的步骤包括：
31.根据所述光学参数，确定所述复眼透镜的厚度；
32.根据所述复眼透镜的厚度、所述折射率、所述预设长度、所述预设孔径角以及所述
第一目标数量，确定所述第一目标直径。
33.进一步地，所述根据所述光学参数、所述预设宽度、所述预设孔径角以及所述第二目标数量，确定所述复眼透镜在弧矢方向上小透镜的第二目标直径的步骤包括：
34.根据所述光学参数，确定所述复眼透镜的厚度；
35.根据所述复眼透镜的厚度、所述折射率、所述预设宽度、所述预设孔径角以及所述第二目标数量，确定所述第二目标直径。
36.进一步地，所述预设尺寸基准为所述准直透镜的直径。
37.为实现上述目的，本发明提供一种投影系统的优化系统，所述投影系统的优化系统包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的投影系统的的优化方法的步骤。
38.为实现上述目的，本发明提供一种存储介质，所述存储介质上存储有投影系统的优化程序，所述投影系统的优化程序被处理器执行时实现如上所述的投影系统的优化方法的步骤。
39.本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
40.本发明技术方案中，根据复眼透镜的折射率和每个小透镜的曲率半径、显示单元的预设长度和预设宽度以及所述显示单元的入射光线的预设孔径角与中继透镜之间的关系，通过中继透镜在子午方向的第一焦距和弧矢方向的第二焦距的均值确定出中继透镜的目标焦距，以所确定的中继透镜的目标焦距作为优化目标，从而可优化出中继系统的尺寸参数。相较于现有技术的优化方法，本发明通过确定中继透镜的目标焦距，为优化中继透镜提供了更明确具体的优化目标，从而能够降低优化难度。
附图说明
41.图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端/装置的结构示意图；
42.图2为本发明现有技术的投影系统的结构示意图；
43.图3为本发明投影系统的优化方法优化中继透镜的结构示意图；
44.图4为本发明投影系统的优化方法第一实施例的流程示意图；
45.图5为本发明投影系统的优化方法第二实施例步骤s200的细化步骤的流程示意图；
46.图6为本发明投影系统的优化方法第三实施例步骤s220的细化步骤的流程示意图；
47.图7为本发明投影系统的优化方法第四实施例的流程示意图；
48.图8为本发明投影系统的优化方法第五实施例步骤s500的细化步骤的流程示意图；
49.图9为本发明投影系统的优化方法第六实施例步骤s510的细化步骤的流程示意图；
50.图10为本发明投影系统的优化方法第七实施例步骤s530的细化步骤的流程示意图。
具体实施方式
51.为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
52.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
53.如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端结构示意图。
54.本发明实施例终端可以是pc、工业电脑等设备。
55.如图1所示，该终端可以包括：处理器1001，例如cpu，网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(display)、输入单元比如键盘(keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如wi
‑
fi接口)。存储器1005可以是高速ram存储器，也可以是稳定的存储器(non
‑
volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
56.如图1所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及投影系统的优化应用程序。
57.在图1所示的终端中，网络接口1004主要用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于连接客户端(用户端)，与客户端进行数据通信；而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的投影系统的优化程序，并执行以下操作：
58.获取所输入的所述复眼透镜的光学参数、所述显示单元的预设尺寸参数以及所述显示单元的入射光线的预设孔径角，其中，所述光学参数包括折射率和每个小透镜的曲率半径，所述预设尺寸参数包括所述显示单元的预设长度和预设宽度；
59.根据所述光学参数、所述预设尺寸参数和所述预设孔径角，确定所述中继透镜在子午方向的第一焦距以及在弧矢方向的第二焦距；
60.将第一焦距和所述第二焦距的均值作为所述中继透镜的目标焦距；
61.根据所述目标焦距优化所述中继透镜。
62.进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的投影系统的优化程序，还执行以下操作：
63.根据所述预设尺寸参数，确定所述复眼透镜在子午方向上小透镜的第一数量与在弧矢方向上小透镜的第二数量的函数关系；
64.根据所述函数关系，确定所述复眼透镜在子午方向上小透镜的第一目标数量和所述复眼透镜在弧矢方向上小透镜的第二目标数量；
65.根据所述光学参数、所述预设长度、所述预设孔径角以及所述第一目标数量，确定所述第一焦距；
66.根据所述光学参数、所述预设长度、所述预设孔径角以及所述第二目标数量，确定所述第二焦距。
67.进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的投影系统的优化程序，还执
行以下操作：
68.获取预设尺寸基准；
69.根据所述函数关系确定至少两组数据组，每组所述数据组包括所述第一数量和所述第二数量；
70.根据所述光学参数、所述预设尺寸参数、所述预设孔径角以及所述第一数量计算每组所述数据组对应的所述复眼透镜的测试长度；
71.根据所述光学参数、所述预设尺寸参数、所述预设孔径角以及所述第二数量计算每组所述所述数据组对应的所述复眼透镜的测试宽度；
72.根据所述测试长度与预设尺寸基准的第一差值，以及所述测试宽度与所述预设尺寸基准的第二差值确定目标数据组，其中，所述目标数据组对应的第一差值和第二差值均大于零，且所述目标数据组对应的第一差值小于其他所述数据组对应的第一差值、所述目标数据组对应的第二差值小于其他所述数据组对应的第二差值；
73.将所述目标数据组中的第一数量确定为所述第一目标数量，将所述目标数据组中的第二数量确定为所述第二目标数量。
74.进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的投影系统的优化程序，还执行以下操作：
75.根据所述光学参数、所述预设尺寸参数、所述预设孔径角、所述第一目标数量和所述第二目标数量，确定所述复眼透镜的目标长度和目标宽度。
76.进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的投影系统的优化程序，还执行以下操作：
77.根据所述光学参数、所述预设长度、所述预设孔径角以及所述第一目标数量，确定所述复眼透镜在子午方向上小透镜的第一目标直径；
78.根据所述第一目标数量和所述第一目标直径，确定所述目标长度；
79.根据所述光学参数、所述预设宽度、所述预设孔径角以及所述第二目标数量，确定所述复眼透镜在弧矢方向上小透镜的第二目标直径；
80.根据所述第二目标数量和所述第二目标直径，确定所述目标宽度。
81.进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的投影系统的优化程序，还执行以下操作：
82.根据所述光学参数，确定所述复眼透镜的厚度；
83.根据所述复眼透镜的厚度、所述折射率、所述预设长度、所述预设孔径角以及所述第一目标数量，确定所述第一目标直径。
84.进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的投影系统的优化程序，还执行以下操作：
85.根据所述光学参数，确定所述复眼透镜的厚度；
86.根据所述复眼透镜的厚度、所述折射率、所述预设宽度、所述预设孔径角以及所述第二目标数量，确定所述第二目标直径。
87.请参照图4，本发明提供的投影系统的优化方法的第一实施例，在第一实施例中，所述投影系统的优化方法包括以下步骤：
88.s100、获取所输入的所述复眼透镜的光学参数、所述显示单元的预设尺寸参数以
及所述显示单元的入射光线的预设孔径角，其中，所述光学参数包括折射率和每个小透镜的曲率半径，所述预设尺寸参数包括所述显示单元的预设长度和预设宽度；
89.s200、根据所述光学参数、所述预设尺寸参数和所述预设孔径角，确定所述中继透镜在子午方向的第一焦距以及在弧矢方向的第二焦距；
90.s300、将第一焦距和所述第二焦距的均值确定为所述中继透镜的目标焦距；
91.s400、根据所述目标焦距优化所述中继透镜。
92.请参阅图2，一般来说，所述投影系统包括沿同一光轴依次设置的准直透镜20、复眼透镜30、中继透镜40和显示单元50，在准直透镜的入光侧设置有光源10，光源发出的光束依次经过准直透镜20、复眼透镜30和中继透镜40后达到显示单元50，在显示单元50上照射为一矩形光斑，显示单元50对矩形光束进行光学调制，形成投影光束，复眼透镜30和显示单元50之间可设置转向棱镜，以将显示单元50发出的投影光束转向射出，便于在投影屏幕上生成特定的投影画面。其中，准直透镜20可以将光源发出的发散光束准直为平行光束，复眼透镜30是由一系列的小透镜组合而成，复眼透镜30可对光束进行匀光，从而提高光斑的亮度均匀性，中继透镜40通常由两个镜片(第一镜片41和第二镜片42)组成，可将圆形光斑整形为矩形光斑。对于数字光处理(digital light processing，dlp)投影系统来说，显示单元50可采用数字微镜器件(digtial micromirror devices，dmd)。
93.本发明的投影系统的优化方案主要是对投影系统的中继透镜进行优化，以得到合适的中继透镜的尺寸参数，包括中继透镜的两个镜片各自的曲率半径和厚度以及两个镜片之间的间距等。
94.具体地，以图2所示视图为例说明，其中，y方向即为投影系统的子午方向，x方向即为投影系统的弧矢方向，z方向为投影系统的光轴方向。其中，l为复眼透镜30的厚度，r为复眼透镜30的小透镜的曲率半径，d为复眼透镜30的小透镜的口径，α为复眼透镜30后表面的光线入射角(入射光线与光轴之间的夹角)，β为复眼透镜30后表面的光线折射角(折射光线与光轴之间的夹角)，d为复眼透镜30的通光孔径，u为显示单元50(受照面)上的入射光线的孔径角(入射光线与光轴之间的夹角)，h为显示单元50(受照面)的尺寸(即显示单元50的长度/宽度)。
95.由几何光学原理，可得公式
[0096][0097]
其中，n为复眼透镜的折射率。
[0098]
由图2几何关系，可得公式
[0099][0100][0101]
sinα＝nsinβ
ꢀꢀ
(4)
[0102][0103]
其中，f1为中继透镜的焦距。
[0104]
联立上式，有公式
[0105][0106]
若令d＝(n
‑
1)d，则有公式
[0107][0108]
其中，n为复眼透镜在y方向/x方向的个数。
[0109]
由公式1可知，复眼透镜的长度由小透镜的曲率半径及折射率唯一确定；再由公式7可知，在选定复眼透镜的材料(折射率)并确定复眼透镜的小透镜的个数后，小透镜的口径d只与显示单元的尺寸和孔径角有关。因此，先确定复眼透镜的材料(折射率n)，再根据加工能力确定复眼透镜小透镜的曲率半径r，即可根据公式1确定复眼透镜的厚度l；再确定显示单元尺寸参数，包括在y方向的尺寸h
y
(即长度)以及在x方向的尺寸h
x
(即宽度)。由于复眼透镜为一矩形透镜，故确定复眼透镜的小透镜的数量包括y方向的第一数量n
y
以及在x方向的第二数量n
x
。
[0110]
此时，由公式5、7，有公式
[0111][0112][0113][0114][0115]
令f1
x
≈f1
y
≈f1≈(f1
x
f
1y
)/2，可求得n
x
，n
y
，并对n
x
，n
y
取整；
[0116]
本发明通过调整复眼透镜在子午方向(y方向)上小透镜的第一数量n
y
以及在弧矢方向(x方向)上小透镜的第二数量n
x
，使中继透镜在子午方向的第一焦距f1
y
和弧矢方向的第二焦距f1
x
近似相同，进而可确定出中继透镜的目标焦距f1。
[0117]
具体地，在确定复眼透镜的小透镜在y方向的第一目标数量n
y
以及在x方向的第二目标数量n
x
后，根据公式10和11可求得中继透镜在子午方向的第一焦距和在弧矢方向上的第二焦距，此时，第一焦距与第二焦距相近但不完全相等，对第一焦距和第二焦距求均值，即可得到中继系统的目标焦距f1。
[0118]
在确定复眼透镜的小透镜在y方向的第一目标数量n
y
以及在x方向的第二目标数量n
x
后，可同时确定复眼透镜的尺寸，包括长度d
y
＝n
y
d
y
，宽度d
x
＝n
x
d
x
。在优化中继透镜时将复眼透镜的尺寸参数作为投影系统的模拟条件输入。
[0119]
最终，以所确定的中继透镜的目标焦距f1作为优化目标，优化中继透镜(按需求可选择一片或多片球面或非球面透镜)的焦距使之等于f1，则光束经过复眼透镜并经过中继透镜便会被整形成与受照面尺寸大小适配的均匀光斑，从而可优化出中继系统的尺寸参数。相较于现有技术的优化方法，本发明通过调整复眼小透镜的数量，使中继透镜在子午方向的第一焦距和弧矢方向的第二焦距相同，从而确定出中继透镜的目标焦距，为优化中继
透镜提供了更明确具体的优化目标，降低优化难度。
[0120]
进一步地，请参照图5，本发明提供的投影系统的优化方法的第二实施例，基于第一实施例，所述步骤s200包括：
[0121]
s210、根据所述预设尺寸参数，确定所述复眼透镜在子午方向上小透镜的第一数量与在弧矢方向上小透镜的第二数量的函数关系；
[0122]
s220、根据所述函数关系，确定所述复眼透镜在子午方向上小透镜的第一目标数量和所述复眼透镜在弧矢方向上小透镜的第二目标数量；
[0123]
s230、根据所述光学参数、所述预设长度、所述预设孔径角以及所述第一目标数量，确定所述第一焦距；
[0124]
s240、根据所述光学参数、所述预设宽度、所述预设孔径角以及所述第二目标数量，确定所述第二焦距。
[0125]
本发明实施例中，结合公式8
‑
11，以及令f1
x
≈f1
y
，可确定复眼透镜在子午方向上小透镜的第一数量ny和在弧矢方向上小透镜的第二数量nx之间的关系为：
[0126]
(nx
‑
1)hx＝(n
y
‑
1)hy
[0127]
因此，可根据显示单元的预设长度和预设宽度，确定复眼透镜在子午方向上小透镜的第一数量ny和在弧矢方向上小透镜的第二数量nx之间的函数关系。基于上述函数关系，可确定复眼透镜在子午方向上小透镜的第一目标数量和在弧矢方向上小透镜的第二目标数量。
[0128]
本发明实施例中，可先确定复眼透镜的材料(折射率)、复眼透镜的小透镜的曲率半径、显示单元的预设长度和预设宽度以及显示单元入射光线的预设孔径；然后，根据上述函数关系确定复眼透镜在子午方向上小透镜的第一目标数量以及在弧矢方向上小透镜的第二目标数量，具体为给定一个nx，则对应有一个ny(给定的数据越多，则测试的结果越准确)，并将对应的复眼透镜的尺寸(根据公式8和9以及d
y
＝n
y
d
y
，d
x
＝n
x
d
x
计算复眼透镜的长度和宽度)与准直透镜的直径进行比较，在复眼透镜的尺寸大于准直透镜的直径且最接近于准直透镜的直径时，将该复眼透镜的尺寸所对应ny和nx确定为复眼透镜在子午方向上小透镜的第一目标数量以及在弧矢方向上小透镜的第二目标数量；最后，根据上述相关参数及复眼透镜在子午方向上小透镜的第一目标数量，由公式9和11，可确定复眼透镜在子午方向的第一焦距，同样地，根据上述相关参数及复眼透镜在弧矢方向上小透镜的第二目标数量，由公式8和10，可确定复眼透镜在弧矢方向的第二焦距，此时，第一焦距与第二焦距相近但不完全相等，对第一焦距和第二焦距求均值，即可得到中继系统的目标焦距f1。以所确定的中继透镜的目标焦距f1作为优化目标，可优化出中继系统的尺寸参数。
[0129]
请参阅图3，在一具体实施例中，所设计投影系统的经过复眼透镜30和中继透镜40的入射光线来自已经设计好的准直光束，设计光束波长为613nm，选取复眼透镜30为常用塑胶材料pc ad5503，对应的折射率n为1.58，根据经验取复眼透镜30的小透镜的曲率半径r为1.94mm；根据系统要求选择的显示单元50的预设尺寸参数为7.78
×
4.54mm，并且要求进入显示单元50的光线其孔径角u为17
°
。
[0130]
[0131][0132]
最终，确定中继系统40的目标焦距f1为21.675mm，此时选择两球面透镜作为中继透镜，利用zemax软件优化其焦距为f1，最终所求第一镜片41的s1面曲率半径为64.6mm，s2面曲率半径为
‑
49.36mm，中心厚度为3.98mm；第二镜片42的s1面曲率半径为52.1mm,s2面曲率半径为
‑
53.4mm，中心厚度为3.78mm，第一镜片41和第二镜片42的间距为5.4mm，且到复眼透镜30的距离为1mm，到像面(显示单元50)的距离为14.6mm。最终像面的几何图像如图3右侧的矩形光斑所示。利用本发明优化设计步骤，通过调整复眼透镜30的在子午和弧矢方向上小透镜的数量，使中继系统40在子午方向的第一焦距和在弧矢方向的第二焦距近似相同，最终确定中继系统40的目标焦距并作为中继系统40的优化目标，从而能够降低优化难度。
[0133]
进一步地，请参照图6，本发明提供的投影系统的优化方法的第三实施例，基于第二实施例，所述步骤s210包括：
[0134]
s211、根据所述函数关系确定至少两组数据组，每组所述数据组包括所述第一数量和所述第二数量；
[0135]
s212、根据所述光学参数、所述预设尺寸参数、所述预设孔径角以及所述第一数量计算每组所述数据组对应的所述复眼透镜的测试长度；
[0136]
s213、根据所述光学参数、所述预设尺寸参数、所述预设孔径角以及所述第二数量计算每组所述数据组对应的所述复眼透镜的测试宽度；
[0137]
s214、根据所述测试长度与预设尺寸基准的第一差值，以及所述测试宽度与所述预设尺寸基准的第二差值，确定目标数据组，其中，所述目标数据组对应的第一差值和第二差值均大于零，或所述目标数据组对应的第一差值和第二差值中的一个等于零、另一个大于零，且所述目标数据组对应的第一差值小于其他所述数据组对应的第一差值、所述目标数据组对应的第二差值小于其他所述数据组对应的第二差值；
[0138]
s215、将所述目标数据组中的第一数量确定为所述第一目标数量，将所述目标数据组中的第二数量确定为所述第二目标数量。
[0139]
本发明实施例中，结合公式8
‑
11，以及f1
x
≈f1
y
，可确定复眼透镜在子午方向上小透镜的第一数量ny和在弧矢方向上小透镜的第二数量nx之间的关系为：
[0140]
(nx
‑
1)hx＝(n
y
‑
1)hy
[0141]
因此，可根据显示单元的预设长度和预设宽度，确定复眼透镜在子午方向上小透镜的第一数量ny和在弧矢方向上小透镜的第二数量nx之间的函数关系，并基于该函数关系，可确定多组由第一数量和第二数据组成的不同的数据组(具体为给定一个nx，则对应有一个ny，给定的数据越多，则测试的结果越准确)，注意第一数量和第二数量均取正整数。然后，根据实际需要，在这些不同的数据组中选取最为合适的一组作为目标数据组，选取的标准是：在复眼透镜的材料(折射率)、复眼透镜的小透镜的曲率半径、显示单元的预设长度和预设宽度以及显示单元入射光线的预设孔径角的先行确定的前提下，将这些数据组的第一数量和第二数量分别代入公式8
‑
9以及d
x
＝n
x
d
x
，d
y
＝n
y
d
y
中，计算出每一数据组所对应的复眼透镜的测试长度和测试宽度，选取其中测试长度和测试宽度均大于预设尺寸基准、且最接近于预设尺寸基准的一组数据组，作为目标数据组，从而确定出复眼透镜在子午方向上小透镜的第一目标数量以及在弧矢方向上小透镜的第二目标数量。
[0142]
其中，判断出测试长度和测试宽度均大于预设尺寸基准、且最接近于预设尺寸基准的目标数据组的方法是：先计算每组数据组中测试长度与预设尺寸基准的第一差值以及测试宽度与预设尺寸基准的第二差值，当第一差值和第二差值均大于零时，则表示同一数据组中的测试宽度和测试长度均大于预设尺寸基准，然后，在第一差值和第二差值均大于零或者第一差值和第二差值中的一个等于零、另一个大于零的多组数据组中，选择其中第一差值和第二差值均最小的一组数据组，则表示该数据组中的测试宽度和测试长度最接近于预设尺寸基准，进而将该组数据组确定为目标数据组。
[0143]
可以理解地，根据给定的多组数据组计算得到的多组复眼透镜的测试长度和测试宽度，仅用于与预设尺寸基准进行比较测试，当中只有一组数据组满足上述条件，将满足条件的数据组作为目标数据组，然后根据该目标数据组计算的复眼透镜的目标长度和目标宽度，才最终确定为复眼透镜的尺寸参数，并在优化中继透镜时作为投影系统的模拟条件输入。
[0144]
进一步地，请参照图7，本发明提供的投影系统的优化方法的第四实施例，基于第三实施例，所述步骤s300之后，还包括：
[0145]
s500、根据所述光学参数、所述预设尺寸参数、所述预设孔径角、所述第一目标数量和所述第二目标数量，确定所述复眼透镜的目标长度和目标宽度。
[0146]
本发明实施例中，在确定复眼透镜的小透镜在y方向的第一目标数量以及在x方向的第二目标数量后，可根据公式d
y
＝n
y
d
y
，d
x
＝n
x
d
x
同时确定复眼透镜的尺寸，包括复眼透镜的目标长度和目标宽度。在优化中继透镜时将复眼透镜的尺寸参数作为投影系统的模拟条件输入。相较于现有技术中直接根据能力经验确定复眼透镜的小透镜的数量，本发明通过调整复眼透镜在子午方向上小透镜的数量n
y
以及在弧矢方向上小透镜的数量n
x
，使中继透镜在子午方向的第一焦距f1
y
和弧矢方向的第二焦距f1
x
近似相同，进而可确定出中继透镜的目标焦距f1，同时也确定出了复眼透镜在子午方向上小透镜的数量以及在弧矢方向上小透镜的数量，既能降低优化中继系统的难度，同时也能使优化的方案更为合理。
[0147]
进一步地，请参照图8，本发明提供的投影系统的优化方法的第五实施例，基于第四实施例，所述步骤s500包括：
[0148]
s510、根据所述光学参数、所述预设长度、所述预设孔径角以及所述第一目标数量，确定所述复眼透镜在子午方向上小透镜的第一目标直径；
[0149]
s520、根据所述第一目标数量和所述第一目标直径，确定所述目标长度；
[0150]
s530、根据所述光学参数、所述预设宽度、所述预设孔径角以及所述第二目标数量，确定所述复眼透镜在弧矢方向上小透镜的第二目标直径；
[0151]
s540、根据所述第二目标数量和所述第二目标直径，确定所述目标宽度。
[0152]
本发明实施例中，对于复眼透镜的目标长度和目标宽度的计算方法，在复眼透镜的材料(折射率)、复眼透镜的小透镜的曲率半径、显示单元的预设长度和预设宽度以及显示单元入射光线的预设孔径角先行确定的前提下，将目标数据组中的第一目标数量代入公式9中，先计算出复眼透镜在子午方向上小透镜的第一目标直径，然后根据公式d
y
＝n
y
d
y
，便可计算出目标数据组所对应的复眼透镜的目标长度；同样地，将目标数据组中的第一数量代入公式8中，先计算出复眼透镜在弧矢方向上小透镜的第二目标直径，然后根据公式d
x
＝n
x
d
x
，便可计算出目标数据组所对应的复眼透镜的目标宽度。
[0153]
进一步地，请参照图9，本发明提供的投影系统的优化方法的第六实施例，基于第五实施例，所述步骤s510包括：
[0154]
s511、根据所述光学参数，确定所述复眼透镜的厚度；
[0155]
s512、根据所述复眼透镜的厚度、所述折射率、所述预设长度、所述预设孔径角以及所述第一目标数量，确定所述第一目标直径。
[0156]
本发明实施例中，对于复眼透镜的目标长度的计算方法，在复眼透镜的材料(折射率)、复眼透镜的小透镜的曲率半径、显示单元的预设长度和预设宽度以及显示单元入射光线的预设孔径角先行确定的前提下，将数据组中的第一数量代入公式9中，先计算出复眼透镜在子午方向上小透镜的第一目标直径，然后根据公式d
y
＝n
y
d
y
，便可计算出每一数据组所对应的复眼透镜的目标长度。而公式9中的复眼透镜的厚度可由复眼透镜的折射率和小透镜的曲率半径根据公式1计算得到。
[0157]
进一步地，请参照图10，本发明提供的投影系统的优化方法的第七实施例，基于第五实施例，所述s530步骤包括：
[0158]
s531、根据所述光学参数，确定所述复眼透镜的厚度；
[0159]
s532、根据所述复眼透镜的厚度、所述折射率、所述预设宽度、所述预设孔径角以及所述第二目标数量，确定所述第二目标直径。
[0160]
本发明实施例中，对于复眼透镜的目标宽度的计算方法，在复眼透镜的材料(折射率)、复眼透镜的小透镜的曲率半径、显示单元的预设长度和预设宽度以及显示单元入射光线的预设孔径角先行确定的前提下，将数据组中的第二数量代入公式9中，先计算出复眼透镜在子午方向上小透镜的第一目标直径d
y
，然后根据公式d
y
＝n
y
d
y
，便可计算出每一数据组所对应的复眼透镜的目标长度d
y
。而公式9中的复眼透镜的厚度可由复眼透镜的折射率和小透镜的曲率半径根据公式1计算得到。
[0161]
进一步地，本发明提供的投影系统的优化方法的第八实施例，基于第三至第七实施例中的任一项，所述预设尺寸基准为所述准直透镜的直径。
[0162]
本实施例中，投影系统包括沿同一光轴依次设置的准直透镜、复眼透镜、中继透镜和显示单元，在准直透镜的入光侧设置有光源，光源发出的光束依次经过准直透镜、复眼透镜和中继透镜后达到显示单元，在显示单元上照射为一矩形光斑。也即是说，复眼透镜用于承接经准直透镜准直后射出的平行光束，因此，在确定复眼透镜的尺寸时，是以准直透镜作为参照基准的。具体地，为满足基本的光学要求，复眼透镜的尺寸(包括长度和宽度)均需大于准直透镜的直径，如此可保证复眼透镜完全承接经准直透镜准直后射出的平行光束，同时考虑到投影系统的壳体内安装空间的限制，将复眼透镜的尺寸最接近于准直透镜的直径时，可将投影系统的壳体制作得较小，从而得到小体积的投影系统产品。
[0163]
为实现上述目的，本发明提供一种投影系统的优化系统，所述投影系统的优化系统包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上实施例所述的投影系统的的优化方法的步骤。
[0164]
为实现上述目的，本发明提供一种存储介质，所述存储介质上存储有投影系统的优化程序，所述投影系统的优化程序被处理器执行时实现如上实施例所述的投影系统的优化方法的步骤。
[0165]
由于本发明实施例所介绍的系统，为实施本发明实施例的方法所采用的系统，故而基于本发明实施例所介绍的方法，本领域所属人员能够了解该系统的具体结构及变形，故而在此不再赘述。凡是本发明实施例的方法所采用的系统都属于本发明所欲保护的范围。
[0166]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
‑
rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0167]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的控制器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的控制器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0168]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指
令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0169]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0170]
应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
[0171]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0172]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发
[0173]
明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。