CN218068287U - 光学调节装置及光学系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光学调节装置及光学系统，包括面发光模组、第一调节组件和第二调节组件；面发光模组设于线激光发射器的出光侧和光学镜头的入光侧，面发光模组用于向光学镜头发射光斑是二维形状的测试光线；第一调节组件包括第一定位机构和夹持机构，夹持机构用于夹持图像传感器，夹持机构连接于第一定位机构，第一定位机构用于驱动夹持机构运动；第二调节组件包括第二定位机构和定位座，定位座连接于第二定位机构，面发光模组安装于定位座，第二定位机构用于驱动定位座运动。本实用新型通过设置面发光模组位于线激光发射器的出光侧和光学镜头的入光侧，能够一次性对多种测试情形实现光学调节，调节操作简便，调节效率高。

Description

光学调节装置及光学系统

技术领域

本实用新型涉及光学调节技术领域，特别是涉及一种光学调节装置及光学系统。

背景技术

激光测距系统，又称激光测距传感器，主要包括线激光发射器、光学镜头和图像传感器，线激光发射器发射线激光在待测物体的表面反射后经过光学镜头被图像传感器感知。

激光测距系统中，线激光发射器、光学镜头和图像传感器之间的相对位置需要通过光学调节来确定，进行光学调节时，相关技术中，通常设置固定结构用于固定线激光发射器和光学镜头的位置，再于线激光发射器的出光侧和光学镜头的入光侧设置待测物体，通过活动结构驱动待测物体运动，多次改变待测物体的位置来对图像传感器的位置进行相应的调节，调节操作繁琐，调节效率低。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种光学调节装置及光学系统，调节操作简便，调节效率高。

根据本实用新型第一方面实施例的一种光学调节装置，用于对激光测距系统进行调节，激光测距系统包括线激光发射器、光学镜头和图像传感器，光学调节装置包括面发光模组、第一调节组件和第二调节组件；面发光模组设于线激光发射器的出光侧和光学镜头的入光侧，面发光模组用于向光学镜头发射光斑是二维形状的测试光线；第一调节组件包括第一定位机构和夹持机构，夹持机构用于夹持图像传感器，夹持机构连接于第一定位机构，第一定位机构用于驱动夹持机构运动，以使图像传感器接收经光学镜头发出的光线；第二调节组件包括第二定位机构和定位座，定位座连接于第二定位机构，面发光模组安装于定位座，第二定位机构用于驱动定位座运动，以使面发光模组的发光面到达激光测距系统的物面。

根据本实用新型第一方面实施例的一种光学调节装置，至少具有如下有益效果：通过设置面发光模组位于线激光发射器的出光侧和光学镜头的入光侧，根据设计需求调节面发光模组到达激光测距系统的物面时，面发光模组发出光斑呈二维形状的测试光线能够模拟不同位置状态下待测物体表面处形成的反射光，能够一次性对多种测试情形实现光学调节，可显著减少重复性操作，调节操作简便，调节效率高。

根据本实用新型一些实施例的一种光学调节装置，面发光模组为棋盘格光源板。

根据本实用新型一些实施例的一种光学调节装置，第一定位机构包括对焦调节模组和位姿调节模组；夹持机构连接于位姿调节模组，位姿调节模组用于调节夹持机构的位姿，以调节图像传感器的位姿；位姿调节模组连接于对焦调节模组，对焦调节模组用于调节位姿调节模组的位置，以调节图像传感器对焦于光学镜头。

根据本实用新型一些实施例的一种光学调节装置，对焦调节模组、位姿调节模组和第二定位机构均为多维微调平台。

根据本实用新型一些实施例的一种光学调节装置，还包括安装座，线激光发射器和光学镜头均安装于安装座，线激光发射器的第一光轴与光学镜头的第二光轴位于同一水平面。

根据本实用新型一些实施例的一种光学调节装置，第一光轴与Y方向平行，第二调节组件还包括Y轴直线模组，第二定位机构连接于Y轴直线模组，Y轴直线模组用于驱动第二定位机构沿Y方向平移，以使面发光模组沿Y方向平移。

根据本实用新型一些实施例的一种光学调节装置，夹持机构包括夹持驱动模组和夹爪，夹持驱动模组连接于第一定位机构，夹爪连接于夹持驱动模组，夹持驱动模组用于驱动夹爪夹紧图像传感器。

根据本实用新型一些实施例的一种光学调节装置，夹持机构还包括直线导轨，夹爪设有至少两个，每一夹爪均滑动连接于直线导轨。

根据本实用新型一些实施例的一种光学调节装置，夹持机构还包括托爪，托爪连接于第一定位机构，托爪用于承托图像传感器的底部。

根据本实用新型第二方面实施例的一种光学系统，包括上述第一方面实施例的光学调节装置。

根据本实用新型第二方面实施例的一种光学系统，至少具有如下有益效果：通过设置面发光模组位于线激光发射器的出光侧和光学镜头的入光侧，根据设计需求调节面发光模组到达激光测距系统的物面时，面发光模组发出光斑呈二维形状的测试光线能够模拟不同位置状态下待测物体表面处形成的反射光，能够一次性对多种测试情形实现光学调节，可显著减少重复性操作，调节操作简便，调节效率高。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例的光学调节装置应用时的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例的光学调节装置应用时的俯视结构示意图；

图3为本实用新型实施例的光学调节装置的立体结构示意图。

附图标记：

线激光发射器110、光学镜头120、图像传感器130；

面发光模组200；

第一调节组件300、第一定位机构310、对焦调节模组311、位姿调节模组312、夹持机构320、夹持驱动模组321、夹爪322、直线导轨323、托爪324；

第二调节组件400、第二定位机构410、定位座420、Y轴直线模组430；

安装座500。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、左、右、前、后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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

相关技术中，在对激光测距系统进行光学调节时，将激光测距系统中的线激光发射器和光学镜头固定在平台之后，在光学镜头的出光侧设置图像传感器，在线激光发射器的出光侧和光学镜头的入光侧设置待测物体，线激光发射器发射出初始激光线投射到待测物体的表面，初始激光线在待测物体的表面发生反射之后经过光学镜头到达图像传感器，通过对待测物体的位置进行多次调节，用于模拟出实际使用过程中处于不同位置的测量目标即待测物体，再对应多次调节激光测距系统中图像传感器的位置以满足相应的设计需求。上述的调节方式需要进行重复性高的操作，操作繁琐，调节效率低。

基于此，在用于激光测距系统的光学调节领域中，急需一种光学调节装置来解决上述问题，参考图1至图3，本实用新型实施例提供了一种光学调节装置及光学系统，调节操作简便，调节效率高。

参考图1至图3，本实用新型第一方面实施例的一种光学调节装置，用于对激光测距系统进行调节，激光测距系统包括线激光发射器110、光学镜头120和图像传感器130，图像传感器130位于光学镜头120的出光侧，光学调节装置包括面发光模组200、第一调节组件300和第二调节组件400；面发光模组200设于线激光发射器的出光侧和光学镜头120的入光侧，面发光模组200用于向光学镜头120发射光斑是二维形状的测试光线，测试光线经过光学镜头120到达图像传感器130，以模拟正常测距工作时线激光发射器110所发出初始光线在不同位置下待测物体表面形成的反射光线；第一调节组件300包括第一定位机构310和夹持机构320，夹持机构320用于夹持图像传感器130，夹持机构320连接于第一定位机构310，夹持图像传感器130位于光学镜头120的出光侧，第一定位机构310用于驱动夹持机构320运动，以使图像传感器130对焦并接收经光学镜头120发出的光线；第二调节组件400包括第二定位机构410和定位座420，定位座420连接于第二定位机构410，面发光模组200安装于定位座420，第二定位机构410用于驱动定位座420运动，以使面发光模组200的发光面到达激光测距系统的物面，也即即面发光模组200的发光面与光学镜头120的物面重合。

通过设置面发光模组200位于线激光发射器的出光侧和光学镜头120的入光侧，根据设计需求，通过第二定位机构410调节面发光模组200到达激光测距系统的物面时，面发光模组200发出光斑呈二维形状的测试光线，这些测试光线能够模拟出实际使用过程中初始激光线在不同位置状态下待测物体表面处所形成的反射光，能够一次性对多种测试情形实现光学调节，可显著减少重复性操作，调节操作简便，调节效率高。

本实用新型第一方面实施例的光学调节装置具体使用方法为：将线激光发射器110和光学镜头120的相对位置进行固定之后，将图像传感器130夹持于夹持机构320；第一定位机构310调节夹持机构320所夹持图像传感器130的位置，以使图像传感器130的图像接收面对焦于光学镜头120；第二定位机构410调节定位座420所安装面发光模组200的位置，令面发光模组200的发光面与激光测距系统的物面重合，即面发光模组200的发光面与光学镜头120的物面重合；第一定位机构310再调节夹持机构320所夹持图像传感器130的位置，以使面发光模组200发射的所有测试光线都能够经过光学镜头120在图像传感器130的图像接收面清晰成像；将线激光发射器110、光学镜头120和图像传感器130的相对位置固定之后，获得调节好的激光测距系统。

可以理解的是，面发光模组200的发光面为与图像传感器130的图像接收面形状匹配，在进行光学调节的过程中，能够令面发光模组200的发光面经过光学镜头120后将图像传感器130的图像接收面填满，且能够有效避免面发光模组200因形成无效的发光区域而造成能量损耗。

可以理解的是，面发光模组200为棋盘格光源板，棋盘格光源能够形成明暗相间的光斑图案，可方便图像传感器130将棋盘格光源板发出的测试光线与环境光线进行区分，从而能够有效提高整体光学调节装置的可靠性。

具体的，棋盘格光源板可以设置为包括发光面板和棋盘格图案层，棋盘格图案层设于发光面板的发光面，棋盘格图案层设有明暗相间的棋盘格图案。

可以理解的是，面发光模组200除了设置为棋盘格光源板，面发光模组200还可以是其他能够形成区别于环境光线的光斑的面发光结构，如设有明暗相间网格状投影图案的投影灯、设有明暗相间条纹图案的投影灯等。

可以理解的是，第一定位机构310包括对焦调节模组311和位姿调节模组312；夹持机构320连接于位姿调节模组312，位姿调节模组312用于调节夹持机构320的位姿，进而调节图像传感器130的位姿；位姿调节模组312连接于对焦调节模组311，对焦调节模组311用于调节位姿调节模组312的位置，以调节图像传感器130对焦于光学镜头120。通过对焦调节模组311用于调节图像传感器130的位置，以使图像传感器130的图像接收面对焦于光学镜头120，通过位姿调节模组312调节图像传感器130的位置，以使面发光模组200发射的所有测试光线都能够经过光学镜头120在图像传感器130的图像接收面清晰成像。根据对应的调节环节配备对应的调节模组，通过限定调节的目的性来降低调节过程中引入的误差，可有效提高调节结果的可靠性。

具体的，对焦调节模组311、位姿调节模组312和第二定位机构410均为多维微调平台，多维调节平台时能够实现多维度调节的微调平台，多维微调平台由多个平移滑台和/或旋转滑台组成，用于实现相应维度的调节定位，多维微调平台可以通过手动驱动或电动驱动。

可以理解的是，光学调节装置还包括安装座500，线激光发射器110和光学镜头120均安装于安装座500，线激光发射器110的第一光轴与光学镜头120的第二光轴位于同一水平面，安装座500、第一调节组件300和第二调节组件400均安装于同一机架。

具体的，激光测距系统还包括底座，线激光发射器110和光学镜头120均安装于底座上，底座安装于安装座500，底座还用于安装图像传感器130。

可以理解的是，线激光发射器110的第一光轴与Y方向平行，第二调节组件400还包括Y轴直线模组430，第二定位机构410连接于Y轴直线模组430，Y轴直线模组430用于驱动第二定位机构410沿Y方向平移，以使面发光模组200沿Y方向平移，从而调节面发光模组200发出的测试光线通过光学镜头120后能够将图像传感器130的感应区域填满，从而形成更全面的实际应用模拟效果。其中，线激光发射器110和图像传感器130沿X方向布局，Z方向与重力方向平行。

可以理解的是，第一调节组件300、安装座500和第二调节组件400沿Y方向依次设置，通过依次排序的设置能够避免第一调节组件300的调节动作受到装置内其他组件的阻碍。

可以理解的是，参考图3，夹持机构320包括夹持驱动模组321和夹爪322，夹持驱动模组321连接于第一定位机构310，夹爪322连接于夹持驱动模组321，夹持驱动模组321用于驱动夹爪322夹紧图像传感器130，夹持驱动模组321可以为气动手指或丝杆定位结构。

可以理解的是，夹持机构320还包括直线导轨323，夹爪322设有至少两个，每一夹爪322均滑动连接于直线导轨323，夹持驱动模组321用于驱动对应的夹爪322沿直线导轨323滑动，以使夹爪322从两侧将图像传感器130夹紧。

可以理解的是，夹持机构320还包括托爪324，托爪324连接于第一定位机构310，托爪324用于承托图像传感器130的底部，夹爪322夹持于图像传感器130的一侧，通过托爪324与夹爪322的配合，能够对图像传感器130实现更稳定的夹持定位效果。

本实用新型第二方面实施例的一种光学系统，包括上述第一方面实施例的光学调节装置。

通过设置面发光模组200位于线激光发射器的出光侧和光学镜头120的入光侧，根据设计需求调节面发光模组200到达激光测距系统的物面时，面发光模组200发出光斑呈二维形状的测试光线能够模拟不同位置状态下待测物体表面处形成的反射光，能够一次性对多种测试情形实现光学调节，可显著减少重复性操作，调节操作简便，调节效率高。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种光学调节装置，用于对激光测距系统进行调节，所述激光测距系统包括线激光发射器、光学镜头和图像传感器，其特征在于，所述光学调节装置包括：

面发光模组，设于所述线激光发射器的出光侧和所述光学镜头的入光侧，所述面发光模组用于向所述光学镜头发射光斑是二维形状的测试光线；

第一调节组件，包括第一定位机构和夹持机构，所述夹持机构用于夹持所述图像传感器，所述夹持机构连接于所述第一定位机构，所述第一定位机构用于驱动所述夹持机构运动，以使所述图像传感器接收经所述光学镜头发出的光线；

第二调节组件，包括第二定位机构和定位座，所述定位座连接于所述第二定位机构，所述面发光模组安装于所述定位座，所述第二定位机构用于驱动所述定位座运动，以使所述面发光模组的发光面到达所述激光测距系统的物面。

2.根据权利要求1所述的一种光学调节装置，其特征在于，所述面发光模组为棋盘格光源板。

3.根据权利要求1所述的一种光学调节装置，其特征在于，所述第一定位机构包括对焦调节模组和位姿调节模组；所述夹持机构连接于所述位姿调节模组，所述位姿调节模组用于调节所述夹持机构的位姿，以调节所述图像传感器的位姿；所述位姿调节模组连接于所述对焦调节模组，所述对焦调节模组用于调节所述位姿调节模组的位置，以调节所述图像传感器对焦于所述光学镜头。

4.根据权利要求3所述的一种光学调节装置，其特征在于，所述对焦调节模组、所述位姿调节模组和所述第二定位机构均为多维微调平台。

5.根据权利要求1所述的一种光学调节装置，其特征在于，还包括安装座，所述线激光发射器和所述光学镜头均安装于所述安装座，所述线激光发射器的第一光轴与所述光学镜头的第二光轴位于同一水平面。

6.根据权利要求5所述的一种光学调节装置，其特征在于，所述第一光轴与Y方向平行，所述第二调节组件还包括Y轴直线模组，所述第二定位机构连接于所述Y轴直线模组，所述Y轴直线模组用于驱动所述第二定位机构沿Y方向平移，以使所述面发光模组沿Y方向平移。

7.根据权利要求1所述的一种光学调节装置，其特征在于，所述夹持机构包括夹持驱动模组和夹爪，所述夹持驱动模组连接于所述第一定位机构，所述夹爪连接于所述夹持驱动模组，所述夹持驱动模组用于驱动所述夹爪夹紧所述图像传感器。

8.根据权利要求7所述的一种光学调节装置，其特征在于，所述夹持机构还包括直线导轨，所述夹爪设有至少两个，每一所述夹爪均滑动连接于所述直线导轨。

9.根据权利要求7或8所述的一种光学调节装置，其特征在于，所述夹持机构还包括托爪，所述托爪连接于所述第一定位机构，所述托爪用于承托所述图像传感器的底部。

10.一种光学系统，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的光学调节装置。

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