CN117348184A - 一种光学系统调节装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光学系统调节装置及方法,方法包括:检测由第一光学模块射向第二光学模块的光束与所述第二光学模块之间的第一相对参数;根据所述第一相对参数对所述第一光学模块和第二光学模块进行机械调整,和/或,根据所述第一相对参数对所述光束的传播路线进行光学调整,以使射入所述第二光学模块的光束与所述第二光学模块之间的第二相对参数符合预设要求。通过上述调节方法,能准确对光学系统进行调节,使光学系统能够正常工作。
Description
技术领域
本发明涉及光学系统技术领域,具体涉及一种光学系统调节装置及方法。
背景技术
一个光学系统可以分为多个光学模块。在单光轴光学系统中,例如光学内窥镜(硬镜)由镜头A、光学适配器B、摄像头C组成。镜头A和光学适配器B属于光学模块;在单光轴转多光轴(或多光轴转单光轴)光学系统中,例如一个光场相机,由镜头A,光场模组B,摄像头C组成,镜头A和光场模组B,属于光学模块。
如图1所示,单光轴光学系统中,如内窥镜(光学硬镜)光学模块由镜头A、光学适配器B组成。光学模块A射向光学模块B的光束的中心线应该与光学模块B的光轴同轴。但实际使用中可能会存在偏差。
如图2所示,单光轴转多光轴光学系统中,如光场相机,光学模块由单光轴光学模块A和多光轴光学模块B组成,多光轴光学模块B具有多个不同的光学单元。由于光学模块B是多光学单元并行排列,光学模块A的光束将会分割给光学模块B中的每一个光学单元。单光轴光学模块A与多光轴光学模块B之间的连接应该做到:单光轴光学模块A的光束,均匀分割至多光轴光学模块B中的每个光学系统,和/或,单光轴光学模块A的光束分割后的每个分割区域的光束的中心线,与其对应的多光轴光学模块B中并行排列的每个光学单元的光轴一一同轴或平行。
光学系统中相邻两个光学模块之间的相对位置和角度或者光线的光路都需要满足预设要求才能正常工作。由于光学系统十分精密,因此在实际设置时,需要对光学系统进行调整,以使光学系统能够正常工作。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明提供一种光学系统调节装置及方法,用于对光学系统进行调整,使光学系统能够正常工作。
为了达到上述目的,第一方面,本发明提供了一种光学系统调节方法,包括:
检测由第一光学模块射向第二光学模块的光束与所述第二光学模块之间的第一相对参数;
根据所述第一相对参数对所述第一光学模块和第二光学模块进行机械调整,和/或,根据所述第一相对参数对所述光束的传播路线进行光学调整,以使射入所述第二光学模块的光束与所述第二光学模块之间的第二相对参数符合预设要求。
进一步,所述第一相对参数包括以下至少一种:
所述光束在所述第二光学模块上的入射位置;
所述光束与所述第二光学模块的光轴之间的夹角。
进一步,检测所述光束在所述第二光学模块上的入射位置的方法,包括以下至少一种:
检测所述光束的成像位置与第二光学模块的入射面的相对位置;
检测所述光束在第一光学模块上的入瞳位置与第二光学模块的入射面的相对位置;
检测所述光束在第一光学模块上的出瞳位置与第二光学模块的入射面的相对位置;
检测所述光束在第一光学模块上的入射窗位置与第二光学模块的入射面的相对位置;
检测所述光束在第一光学模块上的出射窗位置与第二光学模块的入射面的相对位置;
检测所述光束的中心位置与第二光学模块的入射面的相对位置;
检测所述光束的光轴位置与第二光学模块的入射面的相对位置。
进一步,根据所述第一相对参数对所述第一光学模块和第二光学模块进行机械调整,包括:
根据所述光束在所述第二光学模块上的入射位置调整所述第一光学模块和/或第二光学模块的相对位置,根据所述光束与所述第二光学模块的光轴之间的夹角调整所述第一光学模块和/或第二光学模块的角度。
进一步,根据所述第一相对参数对所述光束的传播路线进行光学调整,包括:
根据所述第一相对参数选择适配的光学器件;
通过所述光学器件对所述光束进行折射和/或反射处理以调整所述光束的传播路线。
进一步,射入所述第二光学模块的光束与所述第二光学模块之间的第二相对参数符合预设要求,包括以下至少一种:
所述光束的中心线与所述第二光学模块的光轴的夹角度数符合预设要求;
所述光束在所述第二光学模块上的入射位置符合预设要求;
所述光束被第二光学模块内的多个光学单元均分,以使每个光学单元受到的光照强度相同。
第二方面,本发明还提供了一种光学系统调节装置,包括:
检测模块,用于检测由第一光学模块射向第二光学模块的光束与所述第二光学模块之间的第一相对参数;
调整模块,用于根据所述第一相对参数对所述第一光学模块和第二光学模块进行机械调整,和/或,根据所述第一相对参数对所述光束的传播路线进行光学调整,以使射入所述第二光学模块的光束与所述第二光学模块之间的第二相对参数符合预设要求。
进一步,所述第一相对参数包括以下至少一种:
所述光束在所述第二光学模块上的入射位置;
所述光束与所述第二光学模块的光轴之间的夹角。
进一步,根据所述第一相对参数对所述第一光学模块和第二光学模块进行机械调整,包括:
根据所述光束在所述第二光学模块上的入射位置调整所述第一光学模块和/或第二光学模块的相对位置,根据所述光束与所述第二光学模块的光轴之间的夹角调整所述第一光学模块和/或第二光学模块的角度。
进一步,根据所述第一相对参数对所述光束的传播路线进行光学调整,包括:
根据所述第一相对参数选择适配的光学器件;
通过所述光学器件对所述光束进行折射和/或反射处理以调整所述光束的传播路线。
进一步,射入所述第二光学模块的光束与所述第二光学模块之间的第二相对参数符合预设要求,包括以下至少一种:
所述光束的中心线与所述第二光学模块的光轴的夹角度数符合预设要求;
所述光束在所述第二光学模块上的入射位置符合预设要求;
所述光束被第二光学模块内的多个光学单元均分,以使每个光学单元受到的光照强度相同。
本发明的有益效果体现在:
本实施例提供的光学系统调节装置及方法,先检测由第一光学模块射向第二光学模块的光束与所述第二光学模块之间的第一相对参数;然后,根据所述第一相对参数对所述第一光学模块和第二光学模块进行机械调整,和/或,根据所述第一相对参数对所述光束的传播路线进行光学调整,以使射入所述第二光学模块的光束与所述第二光学模块之间的第二相对参数符合预设要求。
通过上述调节方法,能准确对光学系统进行调节,使光学系统能够正常工作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中,类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中,各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本申请的实施例,并与说明书一起用于解释本申请的原理。对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为单光轴光学系统的结构示意图;
图2为单光轴转多光轴光学系统的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的一种光学系统调节方法的流程示意图;
图4为本发明实施例提供的一种十字刻度分划板投影的测量方式的示意图;
图5为本发明实施例提供的光束在十字刻度分划板上的投影图;
图6为本发明实施例提供的待调节的单光轴光学系统的结构示意图;
图7为本发明实施例提供的通过机械调整方式对单光轴光学系统进行调节的原理示意图;
图8为本发明实施例提供的通过光学镜片对单光轴光学系统进行调节的原理示意图;
图9为本发明实施例提供的第一种待调节的单光轴转多光轴光学系统的结构示意图;
图10为本发明实施例提供的第二种待调节的单光轴转多光轴光学系统的结构示意图;
图11为本发明实施例提供的第一种通过光学镜片对单光轴转多光轴光学系统的进行调节的原理示意图;
图12为本发明实施例提供的第二种通过光学镜片对单光轴转多光轴光学系统的进行调节的原理示意图;
图13为本发明实施例提供的一种光学系统调节装置的结构示意图。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。通过上述附图,已示出本申请明确的实施例,后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围,而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,因此只作为示例,而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是,除非另有说明,本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,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,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
图3示出了本发明实施例提供的一种光学系统调节方法的流程示意图。具体的,该方法可以包括以下步骤:
步骤S110:检测由第一光学模块射向第二光学模块的光束与所述第二光学模块之间的第一相对参数。
光束经由第一光学模块后射向第二光学模块。本实施例中,将第一相对参数作为光学系统调整依据,其中,所述第一相对参数包括以下至少一种:
所述光束在所述第二光学模块上的入射位置;
所述光束与所述第二光学模块的光轴之间的夹角。
在一种实施方式中,可以采用偏心仪等设备检测和计算光束与所述第二光学模块的光轴之间的夹角,光束与所述第二光学模块的光轴之间的夹角为光束的中心线与第二光学模块的光轴之间的夹角。
具体的,检测所述光束在所述第二光学模块上的入射位置的方法,包括以下至少一种:
检测所述光束的成像位置与第二光学模块的入射面的相对位置;
检测所述光束在第一光学模块上的入瞳位置与第二光学模块的入射面的相对位置;
检测所述光束在第一光学模块上的出瞳位置与第二光学模块的入射面的相对位置;
检测所述光束在第一光学模块上的入射窗位置与第二光学模块的入射面的相对位置;
检测所述光束在第一光学模块上的出射窗位置与第二光学模块的入射面的相对位置;
检测所述光束的中心位置与第二光学模块的入射面的相对位置;
检测所述光束的光轴位置与第二光学模块的入射面的相对位置。
在一种实施方式中,可以采用十字刻度分划板投影的测量方式测量光束在所述第二光学模块上的入射位置。如图4所示,其示例了一种十字刻度分划板投影的测量方式:
将十字刻度分划板S装配在与高斯面平行的面,沿光轴方向平移十字刻度分划板位置,让待检测光束a的投影a’清晰投射在该分划板上,投影图像如图5所示。
参考图5,明亮部分的圆为光束投影,参照分划板上的十字刻度,记录X、Y轴坐标数据,计算其偏移数据。
如图5中:光束投影的圆,左侧对应刻度约5mm处,右侧对应刻度2mm处,上对应刻度3.5mm处,下对应刻度3.5mm处,可以计算得出,该成像位置横向上偏左1.5mm,纵向上没有偏移,该数据即为调整位置偏差的依据。
步骤S120:根据所述第一相对参数对所述第一光学模块和第二光学模块进行机械调整,和/或,根据所述第一相对参数对所述光束的传播路线进行光学调整,以使射入所述第二光学模块的光束与所述第二光学模块之间的第二相对参数符合预设要求。
本实施例中,射入所述第二光学模块的光束与所述第二光学模块之间的第二相对参数符合预设要求,包括以下至少一种:
第一种:所述光束的中心线与所述第二光学模块的光轴的夹角度数符合预设要求。
例如,所述光束的中心线与所述第二光学模块的光轴平行,或者,所述光束的中心线与所述第二光学模块的光轴共线,或者,所述光束的中心线与所述第二光学模块的光轴之间的夹角度数在误差允许的范围内。
第二种:所述光束在所述第二光学模块上的入射位置符合预设要求。
第三种:所述光束被第二光学模块内的多个光学单元均分,以使每个光学单元受到的光照强度相同。
上述三种情况光学系统可以根据实际需求进行选择设定,可以只选择其中一种情况作为设定要求,也可以同时将以上两种情况或三种情况作为设定要求。
具体的,根据所述第一相对参数对所述第一光学模块和第二光学模块进行机械调整,具体包括:
根据所述光束在所述第二光学模块上的入射位置调整所述第一光学模块和/或第二光学模块的相对位置,根据所述光束与所述第二光学模块的光轴之间的夹角调整所述第一光学模块和/或第二光学模块的角度。
需要说明的是,上述描述中的相对位置指的是第一光学模块和第二光学模块在空间直角坐标系中相互之间的相对位置。
本实施例中,根据所述第一相对参数对所述光束的传播路线进行光学调整,包括:
根据所述第一相对参数选择适配的光学器件;
通过所述光学器件对所述光束进行折射和/或反射处理以调整所述光束的传播路线。
下面将结合具体示例对本申请的光学系统调节方法做具体说明:
一:单光轴光学系统:
如图6所示,光束经过光学模块A后射向光学模块B,光束的中心线与光学模块B的光轴不同轴,光学系统要求将射向光学模块B的光束的中心线调整到与光学模块B的光轴同轴的状态。
如图7所示,其示出了通过直接对光学模块A的机械调整的方式,通过调整光学模块A的位移和角度,将射向光学模块B的光束的中心线调整到与光学模块B的光轴同轴的状态。
如图8所示,其示出了通过添加光学镜片C对射向光学模块B的光束进行折射,改变光束的传播路线,将射向光学模块B的光束的中心线调整到与光学模块B的光轴同轴的状态。
二:单光轴转多光轴光学系统:
如图9和图10所示,其示出了光束经过光学模块A后射向光学模块B,光束在光学模块B中被分成多道光束后可能存在的不符合光学系统正常工作要求的情况,包括:1.多道光束之间的光照强度不均匀,2.多道光束与光学模块B中的光学单元不共轴。前述两种情况均不符合光学系统要求,因此需要进行调整。
如图2所示,其示出了通过直接对光学模块A或光学模块B的机械调整的方式,通过调整光学模块A或光学模块B的位移和角度,使射向光学模块B的光束在光学模块B内被均匀分成多道光束后,每道光束的中心线调整到与光学模块B中每个光学单元的光轴同轴的状态,从而符合光学系统工作要求。
如图11和图12所示,其示出了两种通过添加光学镜片C对射向光学模块B的光束进行折射或反射以改变光束的传播路线的方式,使射向光学模块B的光束在光学模块B内被均匀分成多道光束后,每道光束的中心线调整到与光学模块B中每个光学单元的光轴同轴的状态,从而符合光学系统工作要求。
第二方面,基于相同的发明构思,本发明实施例还提供了一种光学系统调节装置。如图13所示,该装置具体可以包括:
检测模块201,用于检测由第一光学模块射向第二光学模块的光束与所述第二光学模块之间的第一相对参数;
调整模块202,用于根据所述第一相对参数对所述第一光学模块和第二光学模块进行机械调整,和/或,根据所述第一相对参数对所述光束的传播路线进行光学调整,以使射入所述第二光学模块的光束与所述第二光学模块之间的第二相对参数符合预设要求。
具体的,所述第一相对参数包括以下至少一种:
所述光束在所述第二光学模块上的入射位置;
所述光束与所述第二光学模块的光轴之间的夹角。
本实施例中,根据所述第一相对参数对所述第一光学模块和第二光学模块进行机械调整,包括:
根据所述光束在所述第二光学模块上的入射位置调整所述第一光学模块和/或第二光学模块的相对位置,根据所述光束与所述第二光学模块的光轴之间的夹角调整所述第一光学模块和/或第二光学模块的角度。
本实施例中,根据所述第一相对参数对所述光束的传播路线进行光学调整,包括:
根据所述第一相对参数选择适配的光学器件;
通过所述光学器件对所述光束进行折射和/或反射处理以调整所述光束的传播路线。
具体的,射入所述第二光学模块的光束与所述第二光学模块之间的第二相对参数符合预设要求,包括以下至少一种:
所述光束的中心线与所述第二光学模块的光轴的夹角度数符合预设要求;
所述光束在所述第二光学模块上的入射位置符合预设要求。
综上所述,本实施例提供的光学系统调节装置及方法,先检测由第一光学模块射向第二光学模块的光束与所述第二光学模块之间的第一相对参数;然后,根据所述第一相对参数对所述第一光学模块和第二光学模块进行机械调整,和/或,根据所述第一相对参数对所述光束的传播路线进行光学调整,以使射入所述第二光学模块的光束与所述第二光学模块之间的第二相对参数符合预设要求。
通过上述调节方法,能准确对光学系统进行调节,使光学系统能够正常工作。
最后应说明的是:本申请技术方案的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本申请记载的范围。
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围,其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种光学系统调节方法,其特征在于,包括:
检测由第一光学模块射向第二光学模块的光束与所述第二光学模块之间的第一相对参数;
根据所述第一相对参数对所述第一光学模块和第二光学模块进行机械调整,和/或,根据所述第一相对参数对所述光束的传播路线进行光学调整,以使射入所述第二光学模块的光束与所述第二光学模块之间的第二相对参数符合预设要求。
2.如权利要求1所述的一种光学系统调节方法,其特征在于,所述第一相对参数包括以下至少一种:
所述光束在所述第二光学模块上的入射位置;
所述光束的光轴与所述第二光学模块的光轴之间的夹角。
3.如权利要求2所述的一种光学系统调节方法,其特征在于,检测所述光束在所述第二光学模块上的入射位置的方法,包括以下至少一种:
检测所述光束的成像位置与第二光学模块的入射面的相对位置;
检测所述光束在第一光学模块上的入瞳位置与第二光学模块的入射面的相对位置;
检测所述光束在第一光学模块上的出瞳位置与第二光学模块的入射面的相对位置;
检测所述光束在第一光学模块上的入射窗位置与第二光学模块的入射面的相对位置;
检测所述光束在第一光学模块上的出射窗位置与第二光学模块的入射面的相对位置;
检测所述光束的中心位置与第二光学模块的入射面的相对位置;
检测所述光束的光轴位置与第二光学模块的入射面的相对位置。
4.如权利要求2所述的一种光学系统调节方法,其特征在于,根据所述第一相对参数对所述第一光学模块和第二光学模块进行机械调整,包括:
根据所述光束在所述第二光学模块上的入射位置调整所述第一光学模块和/或第二光学模块的相对位置,根据所述光束与所述第二光学模块的光轴之间的夹角调整所述第一光学模块和/或第二光学模块的角度。
5.如权利要求1所述的一种光学系统调节方法,其特征在于,根据所述第一相对参数对所述光束的传播路线进行光学调整,包括:
根据所述第一相对参数选择适配的光学器件;
通过所述光学器件对所述光束进行折射和/或反射处理以调整所述光束的传播路线。
6.如权利要求1所述的一种光学系统调节方法,其特征在于,射入所述第二光学模块的光束与所述第二光学模块之间的第二相对参数符合预设要求,包括以下至少一种:
所述光束的中心线与所述第二光学模块的光轴的夹角度数符合预设要求;
所述光束在所述第二光学模块上的入射位置符合预设要求;
所述光束被第二光学模块内的多个光学单元均分,以使每个光学单元受到的光照强度相同。
7.一种光学系统调节装置,其特征在于,包括:
检测模块,用于检测由第一光学模块射向第二光学模块的光束与所述第二光学模块之间的第一相对参数;
调整模块,用于根据所述第一相对参数对所述第一光学模块和第二光学模块进行机械调整,和/或,根据所述第一相对参数对所述光束的传播路线进行光学调整,以使射入所述第二光学模块的光束与所述第二光学模块之间的第二相对参数符合预设要求。
8.如权利要求7所述的一种光学系统调节装置,其特征在于,所述第一相对参数包括以下至少一种:
所述光束在所述第二光学模块上的入射位置;
所述光束与所述第二光学模块的光轴之间的夹角。
9.如权利要求8所述的一种光学系统调节装置,其特征在于,根据所述第一相对参数对所述第一光学模块和第二光学模块进行机械调整,包括:
根据所述光束在所述第二光学模块上的入射位置调整所述第一光学模块和/或第二光学模块的相对位置,根据所述光束与所述第二光学模块的光轴之间的夹角调整所述第一光学模块和/或第二光学模块的角度。
10.如权利要求7所述的一种光学系统调节装置,其特征在于,根据所述第一相对参数对所述光束的传播路线进行光学调整,包括:
根据所述第一相对参数选择适配的光学器件;
通过所述光学器件对所述光束进行折射和/或反射处理以调整所述光束的传播路线。
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