CN109991749B - 光学设备及其设计方法 - Google Patents

Abstract

一设计方法，适用于设计一光学设备，其中所述光学设备包括至少一外罩以及至少一光学组件，其中所述光学组件包括至少一透镜组件以及至少一光处理元件，包括以下步骤：设置至少一功能元件于该透镜组件与该光处理元件之间；以所述功能元件同时补偿该外罩对该透镜组件造成的像差，以及整形该光处理元件产生的光束。

Description

光学设备及其设计方法

技术领域

本发明涉及一光电领域，尤其涉及一光学设备及其设计方法，所述光学设备包括至少一功能单元以及至少一光学组件，其中所述功能单元可同时补偿外罩对所述光学组件造成的像差以及整形所述光学组件的发光束。

背景技术

光学设备在日常生活中有着广泛的应用。传统意义的光学设备包括至少一透镜组件以及一光处理元件，所述光处理元件可以是接收光束的器件也可以是发射光束的器件。不论是发射光束的光学设备、接收光束的光学设备或者是两者皆有的光学设备，一系列光束在所述光学设备的作用后，以被需要的形式被呈现。

一些特殊类型的光学设备需要在极端恶劣的环境下使用，比如激光雷达，车载镜头等等光学设备，这类光学设备需要有极强的环境适应性和使用性。为了保护光学设备免受外界环境的影响，在一些光学设备中，所述透镜组件以及所述光处理元件组成一光学组件，该光学组件被设置于一保护单元中被保护，具体而言，所述光学组件被设置于一外罩被保护。

然而，外罩的存在虽然在一定程度上保护了所述光学组件不受外界环境的影响，但是在一些光学设备中，外罩和光学组件以离轴的方式设置，此类设置方式会引入多种像差，对光学组件的MTF/SPOT/ENERGY等光学参数造成较大的影响，从而影响所述光学设备的光学性能。

同时，从所述光处理元件向外发射的发射光束，或者从所述透镜组件向所述光处理元件发射的接收光束，在实际应用中需要被整形后使用，特别是光处理元件作为发光元件，即作为一个光源时，许多情况下，都需要对光源进行整形，使光束以被需要的形式被呈现。在所述光学设备中需要设置至少一整形元件，所述整形元件被设置于所述透镜组件以及所述光处理元件之间，以整形所述发射光束或者所述接收光束，

综上所述，为了使得一些特殊的离轴光学设备被保护，以使得该类光学设备在各种恶劣环境中都可以被应用，在光学组件外需要设置一外罩，光学组件放置于所述外罩形成的一保护空间被保护。然而此时外罩与光学组件以离轴方式设置，使得光学设备的外罩会对光学组件引入像差，从而严重地影响光学设备的光学性能，进而严重影响光学设备的实际应用。另外，所述光学设备中需要设置至少一整形元件，所述整形元件的存在也在一定程度上增加了光学设备的制造成本和制作难度，并且所述整形元件和所述补偿元件的同时存在也增加了所述光学设备的体积尺寸。

发明内容

本发明的目的在于提供一光学设备及其设计方法，其中，所述光学设备包括一功能单元以及一光学组件，所述功能单元同时补偿一外罩对所述光学组件造成的像差以及整形所述光学组件的光束，以此方式节约所述光学设备的生产成本。

本发明的目的在于提供一光学设备及其设计方法，其中，所述光学设备的所述功能单元同时起到补偿像差以及整形光束的作用，从而使得所述光学设备的体积尺寸小，以便于所述光学设备的生产以及实际应用。

本发明的目的在于提供一光学设备及其设计方法，其中，所述功能单元包括一第一功能镜以及一第二功能镜，以分别在不同轴向上整形所述光学组件的光束，以改善光学设备的性能。

本发明的目的在于提供一光学设备及其设计方法，其中，所述设计方法可被适用于多类型的光学设备。

本发明的目的在于提供一光学设备及其设计方法，其中，所述设计方法以简单易操作的方式改良传统光学设备，从而降低了所述光学设备的生产成本及加工难度。

为了实现以上任一发明目的，本发明提供一设计方法，适用于设计一光学设备，其中所述光学设备包括至少一外罩以及至少一光学组件，其中所述光学组件包括至少一透镜组件以及至少一光处理元件，其中所述光学组件离轴设置于所述外罩，包括以下步骤：

设置至少一功能单元于该透镜组件与该光处理元件之间；以及

以所述功能单元补偿该外罩对该光学组件造成的像差，以及整形该光学组件的光束。

在一些实施例中，其中，所述设计方法进一步包括以下步骤：

设置至少一第一功能元件于该透镜组件与该光处理元件之间，以补偿该外罩对该光学组件造成的像差；以及

设置至少一第二功能元件于该透镜组件与该光处理元件之间，以整形该光学组件的所述光束，并且所述第一功能元件与所述第二功能元件在不同轴向方向上整形所述光束。

在一些实施例中，其中，所述第一功能元件与该透镜组件形成一第一间隙，所述第一功能元件与该光处理元件形成一第二间隙，其中所述第一间隙以及所述第二间隙可被调节。

在一些实施例中，其中，所述第一功能元件对该光学设备的补偿效果与该外罩造成的像差相对应。

在一些实施例中，其中，所述功能元件根据该外罩和/或该光处理元件的设计选自球面柱透镜、非球面柱透镜或自由曲面镜中的一种或其组合。

在一些实施例中，其中，该光处理元件被实施为一发光元件，其中该发光元件向着该透镜组件发射至少一发射光束，所述发射光束被所述功能单元整形。

在一些实施例中，其中，该发光元件选自单点、线阵、或面阵光源的一种或其组合。

在一些实施例中，其中，所述设计方法进一步包括：

获取设置有所述功能元件的该光学设备的像差和该光束的光学参数；

判断该光学设备的像差和该光束的光学参数是否满足预设条件；

若该光学设备的像差和该光束的光学参数满足预设条件，则设计完成；和

若该光学设备的像差和该光束的光学参数不满足预设条件，则调整所述功能元件的位置和/或光学参数。

根据本发明的另一方面，本发明提供一光学设备，包括：

至少一外罩；

至少一光学组件，其中，所述光学组件离轴设置于所述外罩，所述光学组件包括至少一透镜组件以及至少一光处理元件；以及

至少一功能单元，其中所述功能单元包括至少一功能元件，所述功能元件被设置于所述透镜组件与所述光处理元件之间，以补偿所述外罩对所述光学组件造成的像差，以及整形所述光学组件产生的光束。

在一些实施例中，其中，所述功能元件包括至少一第一功能元件以及至少一第二功能元件，其中所述第一功能元件与所述第二功能元件在不同轴向上整形所述光束。

在一些实施例中，其中，所述第一功能元件补偿所述外罩对所述光学组件造成的所述像差。

在一些实施例中，其中，所述第一功能元件连接于该透镜组件中最靠近所述第一功能元件的透镜。

附图说明

图1是根据一个示例的离轴光学设备的结构示意图。

图2是根据本发明的一优选实施例的所述光学设备的结构示意图。

图3是根据本发明的一优选实施例的所述光学设备的结构示意图。

图4和图5是根据本发明的一优选实施例的所述光学设备的设计方法流程示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

如图1所示，根据一个示例的一离轴光学设备包括至少一外罩11，至少一透镜组件12以及至少一光处理元件13，其中所述透镜组件12设置于所述光处理元件13的光学路径，所述透镜组件12以及所述光处理元件13组成一光学组件2，其中所述光学组件2设置于所述外罩11被保护。

具体而言，所述外罩11形成一保护空间，所述光学组件2被设置于所述保护空间被保护，值得一提的是，所述外罩11可保护所述光学组件2免受外界环境的干扰，从而使得所述光学组件2在一良好的环境下工作。

在上述示例中，所述光处理元件13可被实施为多类型光学元件，比如当所述光处理单元13被实施为一发光元件时，所述光处理元件13向着所述透镜组件12的方向发射至少一发射光束，所述发射光束通过所述透镜组件12的作用后，以被需要的形式向外端环境发射。当所述光处理元件13被实施为一感光元件时，外端光束经过所述透镜组件12的作用后，被所述光处理元件13接收并感应，并生成相应的光学信息。所述光处理元件13的类型并不受本发明的限制。从所述光处理元件13向外发射的或者抵达所述光处理单元13的光束，经过所述透镜组件12的作用后，以被需要的形式存在。

然而值得注意的是，本示例的所述光学设备被实施为一离轴光学设备，所述外罩11与所述光学组件2离轴设置。换言之，所述光学组件2的光轴偏移所述外罩11的中心轴，从而使得所述外罩11会给所述光学组件2引起像差。

具体而言，当所述光处理元件13被实施为一发光元件时，从所述光处理元件13发射的至少一发射光束抵达所述透镜组件12，所述发射光束被所述透镜组件12处理后从所述外罩11向外发射。然而由于所述外罩11与所述光学组件2离轴设置，故所述发射光束经过所述外罩11时会发生一定程度的光束质量偏差，从而使得所述发射光束偏移预先设计光束质量被传播，并影响所述光学组件2的光学效果。

当所述光处理元件13被实施为一感光元件时，一外端光束经过所述外罩11后抵达所述透镜组件12，然而所述外端光束在经过所述外罩11时会发生一定程度的光束质量偏差，从而使得所述外端光束偏离预先设计光束质量被传播，被偏离的外端光束抵达所述光处理元件13，从而影响所述光处理元件13对所述外端光束的处理。

再或者，所述光学设备可包括两组以上的所述光学组件2，此时两组光学组件2被同时设置于所述外罩11被保护，比如所述光学设备可被实施为一激光雷达。此时，一光学组件向外发射光束，所述发射光束抵达一目标对象后被反射形成至少一反射光束，所述反射光束被另一光学组件接收处理。而由于所述外罩11离轴设置于所述光学组件2，从而使得所述发射光束偏离预先设计光束质量被传播，同理，所述反射光束也偏离预先设计光束质量被传播，这样会导致所述光处理元件13处理的光束产生像差。

另外，所述透镜组件12可包括至少一透镜，当然，所述透镜的数量和类型不受限制。熟悉该项技术的人应该明白，所述透镜组件12中所述透镜的数量和类型会影响所述光学组件2的光学性能，但不论如何，所述透镜组件12的工作原理被实施为整理光束使得光束以被需要的形式被利用。

所述外罩11被设置于所述光学组件2的外围，以保护所述光学组件2。然而由于所述外罩11离轴设置于所述光学组件2，故所述外罩11的存在会对所述光学组件2引起光束质量偏差，进而影响所述光学组件2的光学性能。为了补偿外罩带来的离轴像差，所述光学设备进一步包括一补偿元件，例如，一补偿镜(图1中透镜组件12中间位置的透镜)，其中所述补偿元件设置于透镜组件12之间，以补偿外罩所带来的像差。另外，所述外罩11可被实施为一弧面体或一球体，当然，本领域技术人员可以理解，外罩11可以不是完整的球体或弧面体。也就是说，外罩11仅需要设置于所述透镜组件12的物侧，从而起到对所述光学组件2的保护作用即可，并不需要将所述光学组件2完全容纳在其中。在本发明的实施例中，定义靠近目标物体所在位置为物侧，定义靠近光处理元件所在位置为像侧。

然而值得一提的是，当所述光处理元件13被实施为一发光元件时，所述光处理元件13向着所述透镜组件12的方向发射至少一发射光束，所述发射光束被实施为椭圆偏振光，所以发射光束根据需要必须进行光束整形后才可以被应用。当所述光处理元件13被实施为一感光元件时，从所述透镜组件12向所述光处理元件13发射的一接收光束也被实施为椭圆偏振光，所述接收光束也必须进行光束整形后才可以被利用。当然，所述发射光束以及所述接收光束并不一定被实施为一椭圆偏振光，所述发射光束以及所述接收光束可被实施为其他任意类型的光束，所述光束需要被整形后才可以被应用。而根据实际的应用，所述光处理元件通常被实施为一发光元件，以更好地实现整形的作用。在本发明的实施例中，所述光处理元件13被实施为一发光元件，即光源。

为了整形所述光学组件2中的所述光束，所述光学设备进一步包括一整形单元20，其中所述整形单元20设置于所述透镜组件12与所述光处理元件13之间，以整形从所述光处理元件13向外发射的所述发射光束，或者整形抵达所述光处理元件13的所述接收光束。

所述整形单元20包括一第一整形镜21以及一第二整形镜22，其中所述第一整形镜21与所述第二整形镜22对所述光处理元件13发出或接收的光束进行两个轴向方向上的整形。换言之，所述第一整形镜21与所述第二整形镜22以一定的光学设计原理被排布在所述透镜组件12以及所述光处理元件13之间，凭此，来整形所述光处理元件13发出的光束或者所述光处理元件13接收的光束。

为了进一步地优化所述光学设备的设计，如图2所示，本发明提供一优选实施例的光学设备，其中所述光学设备包括一功能单元30，其中所述功能单元30设置于所述透镜组件12与所述光处理元件13之间，所述功能单元30可同时补偿所述外罩11对所述光学组件2引起的像差，以及整形所述光学组件2的光束，从而提高所述光学设备的光学性能。

所述功能单元30被设置于所述透镜组件12与所述光处理元件13之间，所述功能单元30包括至少一第一功能元件31，以及至少一第二功能元件32。其中所述第一功能元件31与所述第二功能元件32被设置于所述光学组件2的光路，并设置于所述透镜组件12的像侧。

由于所述光束在两轴向上的发散角度不同，因而所述第一功能元件31和所述第二功能元件32可分别整形两个轴向上的光束使其发散角度一致。具体而言，所述光束在第一轴向和第二轴向上的发散角度存在一定的偏差，此时，所述第一功能元件31可调整所述光束在所述第一轴向的发散角度，所述第二功能元件32可调整所述光束在所述第二轴向的发散角度，使两个轴向上的发散角度一致，达到整形的效果。

值得注意的是，当所述光处理元件13被实施为一发光元件时，所述光处理元件13可以是单点、线阵、或面阵光源，即所述光处理元件13可以被实施为多种类型。值得注意的是，所述第一功能元件31与所述第二功能元件32的类型依据所述光处理元件13的设定而设定，即所述第一功能元件31与所述第二功能元件32的类型取决于所述光处理元件13的光束类型。

另外，在本发明的一实施例中，所述第一功能元件31还可补偿所述外罩11对所述光学设备造成的像差。换言之，所述第一功能元件31与所述透镜组件12共同组成一独立的光路单元，以补偿所述外罩11造成的像差。

在本发明的另一实施例中，所述第二功能元件32还可补偿所述外罩11对所述光学设备造成的像差。换言之，所述第二功能元件32与所述透镜组件12共同组成一独立的光路单元，以补偿所述外罩11造成的像差。

所述第一功能元件31与所述第二功能元件32间隔排布，从所述光处理元件13向外发射的所述光束经过所述功能单元30后被整形，或者说，从所述透镜组件12发射的光束经过所述功能单元30后被整形抵达所述光处理元件13，从而使得所述光束以可被接收的形态被利用。

具体而言，所述第一功能元件31与所述透镜组件12之间设有第一间隙，第一功能元件31与所述光处理元件13之间设有一第二间隙，当所述第一功能元件31补偿所述外罩11对所述光学设备造成的像差时，在所述光学设备的像差补偿调节过程中，可通过调节所述第一间隙与所述第二间隙的大小以及第一功能元件的光学参数来实现不同程度的像差，即可通过调节所述第一功能元件31在所述透镜组件12和所述光处理元件13之间的具体位置以及第一功能元件的光学参数，来完成对所述光学组件2不同程度的像差补偿，实现对不同外罩的像差补偿。

所述第一功能元件31对所述光学设备的补偿效果与所述外罩11造成的像差效果相对应。具体而言，所述外罩11对进入所述光学设备的光路造成光束质量偏差时，所述第一功能元件31补偿光束质量偏差使得所述光束质量偏差被补偿。以此方式使得所述光线传播受所述外罩11的影响被补偿。

另外，所述第一功能元件31对所述外罩11引入偏差的补偿不仅与所述第一功能元件31的光学参数有关，也与所述第一功能元件31的设置位置有关。具体而言，所述第一功能元件31可根据所述外罩11以及设计需要选自球面柱透镜、非球面柱透镜或自由曲面镜中的一种或其组合。

具体而言，设计人员可先得到所述透镜组件12在未补偿前的像差效果，具体可通过点列图来呈现。进而再根据像面偏差结果设计所述第一功能元件31，所述第一功能元件31设置的位置以及光学参数根据所述外罩11引起的外罩像差为根据进行设计。当然，设计人员也可先设定所述第一功能元件31的位置，再根据所述光学设备的像差设计所述第一功能元件31的光学参数，本发明在这方面不做限制。

特别值得一提的是，所述第一功能元件31设置在所述透镜组件12的像侧，从而使得所述透镜组件12可以独立的方式存在并被测试。并且所述第一功能元件31也可整形所述光学组件2的光束。以此方式，大大地降低了所述光学设备的制造成本以及制造难度，并且所述光学设备的体积尺寸被缩小。

值得一提的是，在本发明的实施例中，所述透镜组包括三片透镜，三片透镜依据一定的光学设计被排布，并且三片透镜的光路重合，以此方式使得经过所述透镜组件12的光束被整理。但熟悉该项技术的人应该明白，所述透镜组件12的透镜数量和类型并不受限制。

如图3所示，所述透镜组件12包括四片透镜，四片透镜依据一定的光学设计被排布，并且四片透镜的光路重合，以此方式使得经过所述透镜组件12的光束被整理。另外，特别值得一提的是，在本发明的实施例中，所述第一功能元件31也可胶合于所述透镜组件12中最靠近所述功能单元30的一片透镜，以此方式，进一步地缩小所述光学设备的体积。即所述第一功能元件31与所述透镜之间通过一胶合元件连接，所述胶合元件连接所述第一功能元件31与所述透镜。值得一提的是，所述胶合元件不影响所述第一功能元件31以及所述透镜的光学功能，只起到连接所述透镜与所述第一功能元件31的作用。

根据本发明的另一方面，本发明提供一光学设备的设计方法，其中，所述光学设备包括至少一外罩11以及至少一光学组件2，其中所述光学组件2包括至少一透镜组件12以及至少一光处理元件13，其特征在于，包括以下步骤：

A：设置至少一功能单元30于该透镜组件12与该光处理元件13之间；以及

B：以所述功能单元30补偿该外罩11对该光学组件造成的像差，以及整形该光学组件2的光束。

所述补偿方法进一步包括以下步骤：

A11：设置至少一第一功能元件31于该透镜组件12与该光处理元件13之间，以补偿该外罩11对该光学组件2造成的像差；以及

A12：设置至少一第二功能元件32于该透镜组件11与该光处理元件13之间，以整形所述光学组件2的所述光束，并且所述第一功能元件31与所述第二功能元件32在不同轴向方向上整形所述光束。

即所述功能单元30包括至少两光学镜片，其中该两光学镜片在不同轴向方向上整形所述光学组件2的所述光束，其中所述功能元件30至少包括一第一功能元件31，其中所述第一功能元件31被适用于补偿所述外罩11对所述光学组件2造成的像差。

在本发明的实施例中，所述光处理元件13被实施为一发光元件，所述发光元件向着所述透镜组件12发射至少一发射光束，其中所述发射光束被实施为一椭圆偏振光，所述椭圆偏振光通过所述功能单元30被补偿。值得注意的是，所述光处理元件13可以是单点、线阵、或面阵光源。

另外，所述功能单元30被设置于所述透镜组件12与所述光处理元件13的光路，以补偿所述外罩11引起的像差，和整形所述光学组件2的所述光束。

具体而言，所述第一功能元件31与所述透镜组件12之间设有第一间隙，第一功能元件31与所述光处理元件13之间设有一第二间隙，在所述光学设备的像差补偿调节过程中，可通过调节所述第一间隙与所述第二间隙的大小以及第一功能元件的光学参数来实现不同程度的像差，即可通过调节所述第一功能元件31在所述透镜组件和所述光处理元件13之间的具体位置以及第一功能元件的光学参数，来完成对所述光学组件2不同程度的像差补偿，实现对不同外罩的像差补偿。。

所述第一功能元件31对所述光学设备的补偿效果与所述外罩11造成的像差效果相对应。具体而言，所述外罩11对进入所述光学设备的光路造成光束质量偏差时，所述第一功能元件31补偿光束质量偏差使得所述光束质量偏差被补偿。。

另外，所述第一功能元件31对所述外罩11引入偏差的补偿不仅与所述第一功能元件31的光学参数有关，也与所述第一功能元件31的设置位置有关。具体而言，所述第一功能元件31可根据所述外罩11以及设计需要选自球面柱透镜、非球面柱透镜或自由曲面镜中的一种或其组合。

另外，所述设计方法进一步包括以下步骤：获取设置有所述功能元件30的该光学设备的外罩引入像差和该光束的光学参数；判断该光学设备的像差和该光束的光学参数是否满足预设条件；若该光学设备的外罩引入像差和该光束的光学参数满足预设条件，则设计完成；和若该光学设备的外罩引入像差和该光束的光学参数不满足预设条件，则调整所述功能元件30的位置和/或光学参数。

另外根据本发明的所述光学设备可包括两组及以上的所述光学组件，此时两组及以上光学组件被同时设置于所述外罩被保护，所述功能单元同时补偿一外罩对所述光学组件造成的像差以及整形所述光学组件的光束的功能可以仅实现在其中一组，本发明在这方面不受限制。

另外，本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (15)

1.设计光学设备的方法，其中所述光学设备包括至少一外罩以及至少一光学组件，其中所述光学组件包括至少一透镜组件以及至少一光处理元件，其特征在于，所述方法包括：

将所述光学组件离轴设置于所述外罩；

设置包括至少一第一功能元件和至少一第二功能元件的至少一功能单元于所述透镜组件与所述光处理元件之间；

以第一功能元件补偿所述外罩对所述光学组件造成的像差，且所述第一功能元件与所述第二功能元件在不同轴向方向上整形经过所述透镜组件的光束；

获取所述光学设备的像差和所述经过透镜组件的光束的光学参数；以及

判断所述光学设备的像差和所述光束的光学参数是否满足预设条件，若满足，则设计完成，否则，调整所述功能元件的位置和/或光学参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一功能元件与所述透镜组件形成一第一间隙，所述第一功能元件与所述光处理元件形成一第二间隙，其中所述第一间隙以及所述第二间隙可被调节。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一功能元件连接于所述透镜组件中最靠近所述第一功能元件的透镜。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述第一功能元件对所述光学设备的补偿效果与所述外罩造成的像差相对应。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述功能元件根据所述外罩和/或所述光处理元件的设计选自球面柱透镜、非球面柱透镜或自由曲面镜中的一种或其组合。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述光处理元件被实施为一发光元件，其中所述发光元件向着所述透镜组件发射至少一发射光束，所述发射光束被所述功能单元整形。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述发光元件选自单点、线阵、或面阵光源的一种或其组合。

8.一光学设备，其特征在于，包括：

至少一外罩；

至少一光学组件，其中，所述光学组件离轴设置于所述外罩，所述光学组件包括至少一透镜组件以及至少一光处理元件；以及

至少一功能单元，其中所述功能单元包括至少一第一功能元件以及至少一第二功能元件，所述功能单元被设置于所述透镜组件与所述光处理元件之间，其中，所述第一功能元件补偿所述外罩对所述光学组件造成的像差，以及所述第一功能元件与所述第二功能元件在不同轴向上整形所述光学组件产生的光束；以及

其中，所述功能元件的位置和/或光学参数被配置为：使所述光学设备的像差和所述光束的光学参数满足预设条件。

9.根据权利要求8所述的光学设备，其中，所述第一功能元件补偿所述外罩对所述光学组件造成的所述像差。

10.根据权利要求9所述的光学设备，其中，所述第一功能元件与所述透镜组件形成一第一间隙，所述第一功能元件与所述光处理元件形成一第二间隙，其中所述第一间隙以及所述第二间隙可被调节。

11.根据权利要求9所述的光学设备，其中，所述第一功能元件连接于所述透镜组件中最靠近所述第一功能元件的透镜。

12.根据权利要求9所述的光学设备，其中，所述第一功能元件对所述光学设备的补偿效果与所述外罩造成的像差相对应。

13.根据权利要求8到12任一项所述的光学设备，其中，所述功能元件根据所述外罩和/或所述光处理元件的设计选自球面柱透镜、非球面柱透镜或自由曲面镜中的一种或其组合。

14.根据权利要求8到12任一项所述的光学设备，其中，所述光处理元件被实施为一发光元件，其中所述发光元件向着所述透镜组件发射至少一发射光束，所述发射光束被所述功能单元整形。

15.根据权利要求14所述的光学设备，其中，所述发光元件选自单点、线阵、或面阵光源的一种或其组合。

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