一种光轴指向检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光轴指向检测装置及检测方法。该装置包括图形发射模块、成像探测模块以及光路调节模块；图形发射模块，用于发射具有预设图形特征的检测光束；成像探测模块，用于对检测光束进行接收及检测；光路调节模块包括待测变焦单元、光束折转单元以及可调反射单元。本发明专利技术实施例提供的光轴指向检测装置，可以分别检测出由于待测变焦单元的变焦以及可调反射单元的检测误差共同造成的光轴指向的检测变化，以及可调反射单元单独引起的光轴指向的检测变化，进而确定由于待测变焦单元变焦引起的光轴指向变化，利用光束折转单元可以提高光轴指向检测的精度。

An optical axis pointing detection device and method

【技术实现步骤摘要】
一种光轴指向检测装置及检测方法
本专利技术实施例涉及光轴检测
，尤其涉及一种光轴指向检测装置及检测方法。
技术介绍
作为一种典型光学系统，变焦光学系统在相机、手机、摄像头以及卫星等成像检测领域应用日益广泛。变焦光学系统的应用已经逐渐从最初的横向成像逐渐转变为纵向对准检测。在实际应用中，变焦光学系统在变焦过程中，焦点的轨迹并非直线，也就是说，变焦光学系统光轴指向会随调焦变化。在共轴检测的应用场景中，光轴指向的变化会引入零位偏差，导致变焦光学系统在应用中的精度受到严重影响。
技术实现思路
本专利技术提供一种光轴指向检测装置及检测方法，以实现在变焦过程中对变焦光学系统的光轴的实时检测。第一方面，本专利技术实施例提供了光轴指向检测装置，用于检测待测变焦单元的离轴量，包括图形发射模块、成像探测模块以及光路调节模块；所述图形发射模块、所述光路调节模块以及所述成像探测模块沿检测光束传输方向依次设置；所述图形发射模块，用于发射具有预设图形特征的检测光束；所述成像探测模块，用于对检测光束进行接收及检测；所述光路调节模块包括所述待测变焦单元、光束折转单元以及可调反射单元；所述待测变焦单元用于对入射到其内部的光线进行变焦处理；所述可调反射单元用于对经所述待测变焦单元处理后的检测光束的传播路径进行调整，使其经过或者不经过所述光束折转单元，以使所述成像探测模块可接收到经不同传播路径传输而来的检测光束。进一步地，所述光路调节模块还包括自准直仪单元；所述自准直仪单元，用于检测所述可调反射单元的俯仰角和倾斜角。进一步地，所述图形发射模块包括照明单元和标记板；所述标记板上设置有镂空的预设图形；所述照明单元产生的光束通过所述标记板后形成具有所述预设图形特征的所述检测光束。进一步地，所述待测变焦单元包括定焦子单元和变焦子单元；所述定焦子单元和所述变焦子单元相对设置；所述成像探测模块和所述标记板均位于所述定焦子单元的同一侧的焦面上。进一步地，所述成像探测模块与所述图形发射模块集成为一体。进一步地，所述可调反射单元包括反射器和位置调整器；所述反射器固定于所述位置调整器上，所述位置调整器位于所述变焦子单元的光轴的轴线上；可沿所述待测变焦单元的光轴的延伸方向移动，用于调整所述反射器与所述待测变焦单元的相对位置，进而实现检测光束传输路径的调整。进一步地，所述光束折转单元包括自准直反射成像子单元。进一步地，所述光束折转单元位于所述定焦子单元的一侧的焦面上；所述光束折转单元与所述标记探测器满足物像关系。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种适用于上述第一方面任一项所述的光轴指向检测装置的光轴指向检测方法，所述待测变焦单元包括定焦子单元和变焦子单元；所述图形发射模块包括标记板；所述可调反射单元包括反射器；所述成像探测模块包括标记探测器；所述光轴指向检测方法包括：将所述标记板和所述标记探测器置于所述定焦子单元的焦面上；将所述变焦子单元调至基准焦距F0，检测所述变焦子单元的焦面与所述反射器之间的光距离L0；保持所述变焦子单元的焦距为基准焦距F0，检测所述标记探测器上所成像的位置坐标[H0，V0]；保持所述变焦子单元的焦距为基准焦距F0，检测所述反射器当前的俯仰角α0和倾斜角β0；将所述变焦子单元调至焦距Fi，检测所述变焦子单元的焦面与所述反射器之间的光距离Li；其中i≠0；保持所述变焦子单元的焦距为焦距Fi，检测所述标记探测器上所成像的位置坐标[Hi，Vi]；保持所述变焦子单元的焦距为焦距Fi，检测所述反射器当前的俯仰角αi和倾斜角βi；根据[H0，V0]、α0、β0、[Hi，Vi]、αi以及βi，计算得到与基准焦距F0相比，所述变焦子单元在焦距为Fi时光轴指向的离轴量。进一步地，所述将所述变焦子单元调至基准焦距F0，检测所述变焦子单元的焦面与所述反射器之间的光距离L0包括：将所述标记板和所述标记探测器置于所述待测变焦单元的定焦一侧的焦面上，将光束折转单元置于所述待测变焦单元的变焦一侧的焦面上；沿第一方向将所述反射器从远离所述待测变焦单元的方向移向靠近所述待测变焦单元的方向，直至所述标记探测器上第一次出现清晰成像，此时用于清晰成像的检测光束的传播路径不经过所述光束折转单元；记录此时所述可调反射单元当前的位置Pr，其中，所述第一方向与所述待测变焦单元的光轴的延伸方向平行；沿所述第一方向继续向靠近所述待测变焦单元的方向移动所述反射器，直至所述标记探测器上第二次出现清晰成像，此时用于清晰成像的检测光束的传播路径经过所述光束折转单元；记录此时所述可调反射单元当前的位置P0；则L0＝Pr-P0。进一步地，所述将所述变焦子单元调至焦距Fi，检测所述变焦子单元的焦面与所述反射器之间的光距离Li包括：调节所述可调反射单元使所述光束折转单元或所述标记探测器位于所述待测变焦单元的变焦一侧的焦面上，记录此时所述可调反射单元的位置Pi，则Li＝L0+(Pi-P0)。进一步地，所述保持所述变焦子单元的焦距为基准焦距F0，检测所述标记探测器上所成像的位置坐标[H0，V0]包括：将所述光束折转单元置于所述待测变焦单元的定焦一侧的焦面上，将所述标记探测器置于所述待测变焦单元的变焦一侧的焦面上，记录所述标记探测器上所成像的位置坐标[H0，V0]；所述保持所述变焦子单元的焦距为焦距Fi，检测所述标记探测器上所成像的位置坐标[Hi，Vi]包括：将所述光束折转单元置于所述待测变焦单元的定焦一侧的焦面上，将所述标记探测器置于所述待测变焦单元的变焦一侧的焦面上，记录所述标记探测器上所成像的位置坐标[Hi，Vi]；或者，所述保持所述变焦子单元的焦距为基准焦距F0，检测所述标记探测器上所成像的位置坐标[H0，V0]包括：将所述光束折转单元置于所述待测变焦单元的变焦一侧的焦面上，将所述标记探测器置于所述待测变焦单元的定焦一侧的焦面上，记录所述标记探测器上所成像的位置坐标[H0，V0]；所述保持所述变焦子单元的焦距为焦距Fi，检测所述标记探测器上所成像的位置坐标[Hi，Vi]包括：将所述光束折转单元置于所述待测变焦单元的变焦一侧的焦面上，将所述标记探测器置于所述待测变焦单元的定焦一侧的焦面上，记录所述标记探测器上所成像的位置坐标[Hi，Vi]。进一步地，所述保持所述变焦子单元的焦距为基准焦距F0，检测所述反射器当前的俯仰角α0和倾斜角β0包括：将所述光束折转单元置于所述待测变焦单元的变焦一侧的焦面上，将所述标记探测器置于所述待测变焦单元的定焦一侧的焦面上；将所述变焦子单元的焦距调至无穷远，记录此时所述标记探测器上所成像的位置坐标[AO，BO]；根据[AO，BO]得到所述反射器当前的俯仰角α0和倾斜角β0；所述保持所述变焦子单元的焦距为焦距Fi，检测所述反射器当前的俯仰角αi和倾斜角βi包括：将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光轴指向检测装置，用于检测待测变焦单元的离轴量，其特征在于，包括图形发射模块、成像探测模块以及光路调节模块；/n所述图形发射模块、所述光路调节模块以及所述成像探测模块沿检测光束传输方向依次设置；/n所述图形发射模块，用于发射具有预设图形特征的检测光束；/n所述成像探测模块，用于对检测光束进行接收及检测；/n所述光路调节模块包括所述待测变焦单元、光束折转单元以及可调反射单元；所述待测变焦单元用于对入射到其内部的光线进行变焦处理；所述可调反射单元用于对经所述待测变焦单元处理后的检测光束的传播路径进行调整，使其经过或者不经过所述光束折转单元，以使所述成像探测模块可接收到经不同传播路径传输而来的检测光束。/n

【技术特征摘要】
1.一种光轴指向检测装置，用于检测待测变焦单元的离轴量，其特征在于，包括图形发射模块、成像探测模块以及光路调节模块；
所述图形发射模块、所述光路调节模块以及所述成像探测模块沿检测光束传输方向依次设置；
所述图形发射模块，用于发射具有预设图形特征的检测光束；
所述成像探测模块，用于对检测光束进行接收及检测；
所述光路调节模块包括所述待测变焦单元、光束折转单元以及可调反射单元；所述待测变焦单元用于对入射到其内部的光线进行变焦处理；所述可调反射单元用于对经所述待测变焦单元处理后的检测光束的传播路径进行调整，使其经过或者不经过所述光束折转单元，以使所述成像探测模块可接收到经不同传播路径传输而来的检测光束。


2.根据权利要求1所述的光轴指向检测装置，其特征在于，所述光路调节模块还包括自准直仪单元；
所述自准直仪单元，用于检测所述可调反射单元的俯仰角和倾斜角。


3.根据权利要求1所述的光轴指向检测装置，其特征在于，所述图形发射模块包括照明单元和标记板；
所述标记板上设置有镂空的预设图形；
所述照明单元产生的光束通过所述标记板后形成具有所述预设图形特征的所述检测光束。


4.根据权利要求3所述的光轴指向检测装置，其特征在于，所述待测变焦单元包括定焦子单元和变焦子单元；
所述定焦子单元和所述变焦子单元相对设置；
所述成像探测模块和所述标记板均位于所述定焦子单元的同一侧的焦面上。


5.根据权利要求4所述的光轴指向检测装置，其特征在于，所述成像探测模块与所述图形发射模块集成为一体。


6.根据权利要求4所述的光轴指向检测装置，其特征在于，所述可调反射单元包括反射器和位置调整器；
所述反射器固定于所述位置调整器上，所述位置调整器位于所述变焦子单元的光轴的轴线上；
可沿所述待测变焦单元的光轴的延伸方向移动，用于调整所述反射器与所述待测变焦单元的相对位置，进而实现检测光束传输路径的调整。


7.根据权利要求1所述的光轴指向检测装置，其特征在于，所述光束折转单元包括自准直反射成像子单元。


8.根据权利要求4所述的光轴指向检测装置，其特征在于，所述光束折转单元位于所述定焦子单元的一侧的焦面上；
所述光束折转单元与所述标记探测器满足物像关系。


9.一种适用于权利要求1-8任一项所述的光轴指向检测装置的光轴指向检测方法，其特征在于，
所述待测变焦单元包括定焦子单元和变焦子单元；所述图形发射模块包括标记板；所述可调反射单元包括反射器；所述成像探测模块包括标记探测器；
所述光轴指向检测方法包括：
将所述标记板和所述标记探测器置于所述定焦子单元的焦面上；
将所述变焦子单元调至基准焦距F0，检测所述变焦子单元的焦面与所述反射器之间的光距离L0；
保持所述变焦子单元的焦距为基准焦距F0，检测所述标记探测器上所成像的位置坐标[H0，V0]；
保持所述变焦子单元的焦距为基准焦距F0，检测所述反射器当前的俯仰角α0和倾斜角β0；
将所述变焦子单元调至焦距Fi，检测所述变焦子单元的焦面与所述反射器之间的光距离Li；其中i≠0；
保持所述变焦子单元的焦距为焦距Fi，检测所述标记探测器上所成像的位置坐标[Hi，Vi]；
保持所述变焦子单元的焦距为焦距Fi，检测所述反射器当前的俯仰角αi和倾斜角βi；
根据[H0，V0]、α0、β0、[Hi，Vi]、αi以及βi，计算得到与基准焦距F0相比，所述变焦子单元在焦距为Fi时光轴指向的离轴量。


10.根据权利要求9所述的光轴指向检测方法，其特征在于，所述将所述变焦子单元调至基准焦距F0，检测所述变焦子单元的焦面与所述反射器之间的光距离L0包括：
将所述标记板和所述标记探测器置于所述待测变焦单元的定焦一侧的焦面上，将光束折转单元置于所述待测变焦单元的变焦一侧的焦面上；
沿第一方向将所述反射器从远离所述待测变焦单元的方向移向靠近所述待测变焦单元的方向，直至所述标记探测器上第一次出现清晰成像，此时用于清晰成像的检测光束的传播路径不经过所述光束折转单元；记录此时所述可调反射单元当前的位置Pr，其中，所述第一方向与所述待测变焦单元的光轴的延伸方向平行；
沿所述第一方向继续向靠近所述待测变焦单元的方向移动所述反射器，直至所述标记探测器上第二次...

【专利技术属性】
技术研发人员：李天鹏，
申请(专利权)人：上海微电子装备集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31