主动式对准系统以及主动式对准方法技术方案

本发明专利技术提供一种主动式对准系统以及主动式对准方法，用以组装激光模组。主动式对准系统包括定位单元、感测单元以及电性连接于定位单元与感测单元之间的控制单元，且感测单元用以感测通过光学镜片的激光光束而获得一受测图案，而控制单元用以依据受测图案而驱动定位单元移动光学镜片直至受测图案符合一检测标准。本发明专利技术具有提高激光模组的制造精度并减少制造成本的优点，且适用于大量生产。且适用于大量生产。且适用于大量生产。

【技术实现步骤摘要】
主动式对准系统以及主动式对准方法


[0001]本专利技术涉及光学领域，尤其是关于一种主动式对准系统与一种主动式对准方法。

技术介绍

[0002]由于激光光源有较大的光电转换效率，且激光光源所输出的激光光束具有能量高、波长一致、单一频率以及准直性佳的光学特性，故激光光源逐渐地被广泛应用。请参阅图1与图2，图1为习知激光模组的部分结构的剖面概念示意图，图2为图1所示激光模组的部分结构的立体分解示意图。习知的激光模组1包括外壳体10、内壳体11、基板12、激光单元13、反射光学元件15、准直光学元件16、衍射光学元件(diffractive optical element，DOE)17以及陶瓷板14，且基板12用以承载激光单元13、陶瓷板14、外壳体10以及内壳体11，而激光单元13设置于陶瓷板14上以电性连接于基板12；其中，内壳体11设置于外壳体10的容置空间内，且准直光学元件16以及衍射光学元件17分别固定于内壳体11以及外壳体10上，使得准直光学元件16在垂直方向上是位于基板12以及衍射光学元件17之间。
[0003]再者，当激光单元13接收电力后，激光单元13可提供复数激光光束L1，且该些激光光束L1会往反射光学元件15的方向行进，并于投射至反射光学元件15上后被反射光学元件15反射而朝准直光学元件16以及衍射光学元件17的方向行进。其中，准直光学元件16用以准直被反射光学元件15所反射而来的激光光束L1，使通过准直光学元件16的激光光束L1以较佳的入射方向入射至衍射光学元件17，而衍射光学元件17则用以对通过准直光学元件16后的激光光束L1进行光束整形，使该些激光光束L1形成结构光并予以向外投射。
[0004]特别说明的是，激光模组1零件组成较多，除了增加组装上的复杂度，亦成为提升组装精度的屏障；举例来说，于组装激光模组1的过程中，将准直光学元件16固设于反射光学元件15上方时可能会发生定位的偏差，而将衍射光学元件17固设于准直光学元件16上方时亦可能发生定位的偏差，显然地，各元件的堆叠组成将导致整体偏差不断扩大，其精度仅约略落在微米级的程度，使得激光模组1所投射的结构光无法满足实际使用需求。
[0005]其中，现有的校正手段为，透过微机械加工(micro machining)进行机械切割的方式切割承载准直光学元件16的载体(即内壳体11)的底部(即与基板12的连接处)，使准直光学元件16位于准焦的位置与姿态，同样亦透过微机械加工(micro machining)进行机械切割的方式切割承载衍射光学元件17的载体(即外壳体10)的底部(即与基板12的连接处)，使衍射光学元件17位于准焦的位置与姿态。然而，上述微机械加工(micro machining)进行机械切割的方式所能提升的精度仍然有限，亦约略落在微米级的程度，且需透过极为昂贵的精密加工机进行，并且不适用于大量生产。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于组装激光模组的主动式对准系统，借此提高激光模组的制造精度并减少制造成本，且适用于大量生产。
spot)检测标准、一图案角度(pattern angle)检测标准、一零阶光束(zero order)检测标准、一能量均匀度(power uniformity)检测标准及/或一几何与图案重心位置(geometrical&pattern mass center)检测标准。
[0022]于一较佳实施例中，该第一感测单元包括一被投射面以及一摄像模组，且该被投射面设置于该衍射光学元件以及该摄像模组之间；其中，该摄像模组是于该结构光投射至该被投射面时进行摄像以获得该受测图案。
[0023]于一较佳实施例中，该激光模组还包括一外壳体，且该外壳体用以供该衍射光学元件设置于其上；其中，该定位单元是经由移动该外壳体而移动该衍射光学元件。
[0024]于一较佳实施例中，该主动式对准系统还包括一第二感测单元，其电性连接于该控制单元，并用以拍摄该衍射光学元件；其中，该控制单元还用以依据该第二感测单元的一拍摄结果而驱动该定位单元移动该衍射光学元件，使该衍射光学元件位于一标准位置并处于一标准姿态。
[0025]于一较佳实施例中，该至少一光学镜片还包括位于该衍射光学元件下方的一准直光学元件，且该激光模组还包括用以供该准直光学元件设置于其上的一内壳体；其中，该控制单元用以依据该第二感测单元的该拍摄结果而驱动该定位单元移动该衍射光学元件，使该衍射光学元件位于以该内壳体及/或该准直光学元件的所在处为定位参考的该标准位置并处于该标准姿态。
[0026]于一较佳实施例中，该第二感测单元包括至少三个摄像机，且该至少三个摄像机分别位于该衍射光学元件的不同方向上。
[0027]于一较佳实施例中，该激光模组还包括一外壳体，且该外壳体用以供该衍射光学元件设置于其上；其中，该定位单元是经由移动该外壳体而移动该衍射光学元件。
[0028]于一较佳实施例中，该第二感测单元对该外壳体进行拍摄以供后续进行一壳体表面分析。
[0029]于一较佳实施例中，主动式对准系统还包括至少一镜面元件，且该至少一镜面元件设置于该外壳体的邻近处；其中，该第二感测单元对该外壳体及/或该至少一镜面元件进行拍摄以供后续进行一壳体表面分析。
[0030]于一较佳实施例中，该衍射光学元件是先被该定位单元移动而位于以一系统自订参考标准为定位参考的一预定位置并处于一预定姿态，再被该定位单元置于该外壳体上。
[0031]本专利技术还提供一种主动式对准方法，用以组装一激光模组，该激光模组包括至少一光学镜片以及一激光单元，且该激光单元所产生的一激光光束于通过该至少一光学镜片后向外投射，其中，该主动式对准方法包括：
[0032](a)感测通过该至少一光学镜片的该激光光束而获得一受测图案；以及
[0033](b)依据该受测图案而移动该至少一光学镜片直至该受测图案符合一检测标准。
[0034]于一较佳实施例中，该激光模组还包括一反射光学元件，且该激光单元为一边射型激光单元；其中，该反射光学元件用以反射该边射型激光单元所产生的该激光光束，使该激光光束朝该至少一光学镜片的方向行进。
[0035]于一较佳实施例中，该激光单元为一垂直共振腔面射型激光单元(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)，且该垂直共振腔面射型激光单元所产生的该激光光束朝该至少一光学镜片的方向行进。
[0036]于一较佳实施例中，该步骤(b)包括：利用一六轴定位单元移动该至少一光学镜片。
[0037]于一较佳实施例中，该至少一光学镜片包括一准直光学元件，且该准直光学元件用以准直通过该准直光学元件的该激光光束。
[0038]于一较佳实施例中，该检测标准包括一光点大小检测标准、一光点形状检测标准及/或一光点位置检测标准。
[0039]于一较佳实施例中，该步骤(a)包括：利用一光束分析仪(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种主动式对准系统，用以组装一激光模组，该激光模组包括至少一光学镜片以及一激光单元，且该激光单元所产生的一激光光束于通过该至少一光学镜片后向外投射，其特征在于，该主动式对准系统包括：一定位单元，用以移动该至少一光学镜片；一第一感测单元，用以感测通过该至少一光学镜片的该激光光束而获得一受测图案；以及一控制单元，电性连接于该定位单元以及该第一感测单元之间，用以依据该受测图案而驱动该定位单元移动该至少一光学镜片直至该受测图案符合一检测标准。2.如权利要求1所述的主动式对准系统，其特征在于，该激光模组还包括一反射光学元件，且该激光单元为一边射型激光单元，其中，该反射光学元件用以反射该边射型激光单元所产生的该激光光束，使该激光光束朝该至少一光学镜片的方向行进；抑或是该激光单元为一垂直共振腔面射型激光单元，且该垂直共振腔面射型激光单元所产生的该激光光束朝该至少一光学镜片的方向行进。3.如权利要求1所述的主动式对准系统，其特征在于，该定位单元为一六轴定位单元。4.如权利要求1所述的主动式对准系统，其特征在于，该至少一光学镜片包括一准直光学元件，且该准直光学元件用以准直通过该准直光学元件的该激光光束。5.如权利要求4所述的主动式对准系统，其特征在于，该检测标准包括一光点大小检测标准、一光点形状检测标准及/或一光点位置检测标准。6.如权利要求4所述的主动式对准系统，其特征在于，该第一感测单元为一光束分析仪。7.如权利要求4所述的主动式对准系统，其特征在于，该激光模组还包括一内壳体，且该内壳体用以供该准直光学元件设置于其上；其中，该定位单元是经由移动该内壳体而移动该准直光学元件。8.如权利要求4所述的主动式对准系统，其特征在于，该主动式对准系统还包括一第二感测单元，其电性连接于该控制单元，并用以拍摄该准直光学元件；其中，该控制单元还用以依据该第二感测单元的一拍摄结果而驱动该定位单元移动该准直光学元件，使该准直光学元件位于以该激光单元的所在处为定位参考的一标准位置并处于一标准姿态。9.如权利要求8所述的主动式对准系统，其特征在于，该激光模组还包括一内壳体，且该内壳体用以供该准直光学元件设置于其上；其中，该定位单元是经由移动该内壳体而移动该准直光学元件。10.如权利要求9所述的主动式对准系统，其特征在于，该准直光学元件是先被该定位单元移动而位于以一系统自订参考标准为定位参考的一预定位置并处于一预定姿态，再被该定位单元置于该内壳体上。11.如权利要求8所述的主动式对准系统，其特征在于，该第二感测单元包括至少三个摄像机，且该至少三个摄像机分别位于该准直光学元件的不同方向上。12.如权利要求1所述的主动式对准系统，其特征在于，该至少一光学镜片包括一衍射光学元件，用以对通过其中的该激光光束进行光束整形，而使该激光光束形成一结构光。13.如权利要求12所述的主动式对准系统，其特征在于，该检测标准包括一特征点数量检测标准、一对比度检测标准、一照明视场检测标准、一热点检测标准、一图案角度检测标
准、一零阶光束检测标准、一能量均匀度检测标准及/或一几何与图案重心位置检测标准。14.如权利要求12述的主动式对准系统，其特征在于，该第一感测单元包括一被投射面以及一摄像模组，且该被投射面设置于该衍射光学元件以及该摄像模组之间；其中，该摄像模组是于该结构光投射至该被投射面时进行摄像以获得该受测图案。15.如权利要求12所述的主动式对准系统，其特征在于，该激光模组还包括一外壳体，且该外壳体用以供该衍射光学元件设置于其上；其中，该定位单元是经由移动该外壳体而移动该衍射光学元件。16.如权利要求12所述的主动式对准系统，其特征在于，该主动式对准系统还包括一第二感测单元，其电性连接于该控制单元，并用以拍摄该衍射光学元件；其中，该控制单元还用以依据该第二感测单元的一拍摄结果而驱动该定位单元移动该衍射光学元件，使该衍射光学元件位于一标准位置并处于一标准姿态。17.如权利要求16所述的主动式对准系统，其特征在于，该至少一光学镜片还包括位于该衍射光学元件下方的一准直光学元件，且该激光模组还包括用以供该准直光学元件设置于其上的一内壳体；其中，该控制单元用以依据该第二感测单元的该拍摄结果而驱动该定位单元移动该衍射光学元件，使该衍射光学元件位于以该内壳体及/或该准直光学元件的所在处为定位参考的该标准位置并处于该标准姿态。18.如权利要求16所述的主动式对准系统，其特征在于，该第二感测单元包括至少三个摄像机，且该至少三个摄像机分别位于该衍射光学元件的不同方向上。19.如权利要求16所述的主动式对准系统，其特征在于，该激光模组还包括一外壳体，且该外壳体用以供该衍射光学元件设置于其上；其中，该定位单元是经由移动该外壳体而移动该衍射光学元件。20.如权利要求19所述的主动式对准系统，其特征在于，该第二感测单元对该外壳体进行拍摄以供后续进行一壳体表面分析。21.如权利要求19所述的主动式对准系统，其特征在于，该主动式对准系统还包括至少一镜面元件，且该至少一镜面元件设置于该外壳体的邻近处；其中，该第二感测单元对该外壳体及/或该至少一镜面元件进行拍摄以供后续进行一壳体表面分析。22.如权利要求19所述的主动式对准系统，其特征在于，该衍射光学元件是先被该定位单元移动而位于以一系统自订参考标准为定位参考的一预定位置并处于一预定姿态，再被该定位单元置于该外壳体上。23.一种主动式对准方法，用以组装一激光模组，该激光模组包括至少一光学镜片以及一激光单元，且该激光单元所产生的一激光光束于通过该至少一光学镜片后向外投射，其特征在于，该主动式对准方法包括：(a)感测通过该至少一光学镜片的该激光光束而获得一受测图案；以及(b)依据该受测图案而移动该至少一光学镜片直至该受测图案符合一检测标准。24.如权利要求23所述的主动式对准方法，其特征在于，该激光模组还包括一反射光学元件，且该激光单元为一边射型激光单元，其中，该反射光学元件用以反射...

【专利技术属性】
技术研发人员：程章金，
申请(专利权)人：超颖光学科技私人有限公司，
类型：发明
国别省市：