具有可变光功率或可变波束偏转的光学设备的基于传感器的控制制造技术

本发明专利技术涉及可控光学组件诸如可控透镜或可控波束偏转器

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有可变光功率或可变波束偏转的光学设备的基于传感器的控制


[0001]本专利技术涉及具有可变光功率或可变波束偏转的光学设备以及用于控制这种设备的方法
。

技术介绍

[0002]为了能够成功地使用具有可变光功率或可变偏转的设备，需要高精度的可变参数
。
这可以通过光学设备的精确校准来实现
。
由于对温度
、
滞后和长期漂移现象
(
即蠕变
)
的依赖性，很难实现精确的校准
。
控制可变参数的另一种方法是开发光学设备的模型，该模型可以预测由温度
、
滞后和蠕变引起的可变参数的变化
。
然而，仍然使用这种方法，模型不能预测用于每个光学设备的可变参数的精确值，而只能预测平均值
。
[0003]因此，需要改进对这种光学设备的控制，以实现精确控制并获得技术上可行的解决方案
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是改进可变透镜和可调光偏转器的控制
。
特别地，其目的是改进可变透镜和光偏转器的光功率和
/
或波束偏转的变化的测量
。
[0005]在本专利技术的第一方面中，提供了一种具有可变光功率和
/
或可变波束偏转的可控光学组件，该光学组件包括：
[0006]‑
第一盖构件和第二盖构件，其中第一盖构件和第二盖构件中的一个是透明盖构件，并且第一盖构件和第二盖构件中的另一个是透明或反射盖构件，
[0007]‑
透明的
、
可变形的
、
非流体主体，其被夹在第一盖构件和第二盖构件之间，使得第一盖构件和第二盖构件以及非流体主体构成透镜或光偏转器，其光轴与非流体主体以及第一和
/
或第二透明盖构件相交，
[0008]‑
一个或多个致动器，其被布置成根据控制信号产生至少第一盖构件的可控弯曲和
/
或倾斜，其中该控制信号可以从第一测量信号和第二测量信号获得，
[0009]‑
第一传感器和第二传感器，其被布置成提供第一测量信号和第二测量信号，使得测量信号指示至少第一盖构件的弯曲和
/
或倾斜，并且其中第一传感器是光学传感器并且第二传感器是变形传感器
。
[0010]在致动器被布置成产生至少第一盖构件的可控弯曲和
/
或倾斜的情况下，应当理解，致动器可以可替选地或附加地被布置成产生第一盖构件和
/
或第二盖构件的可控弯曲和
/
或倾斜
。
一个或多个传感器可以被布置成提供测量信号，使得测量信号指示第一盖构件和
/
或第二盖构件的弯曲或倾斜
。
[0011]根据替代实施例，可控光学组件包括第一传感器或第二传感器，并且因此将被布置为仅提供一个测量信号，从该测量信号可以获得控制信号，使得测量信号指示至少第一盖构件的弯曲和
/
或倾斜
。
[0012]有利地，通过测量盖构件的弯曲并由此测量光功率的变化，或者测量盖构件的倾斜并由此测量波束偏转，在反馈控制系统中可以使用所测量的变化来精确地调整致动器以实现期望的倾斜或光功率
。
[0013]与使用图像传感器读数和处理来控制光功率的其它解决方案相比，直接测量
(
例如透镜弯曲
)
提供了光功率的直接测量，并且从而使得能够更快地进行调整，例如在反馈控制回路中
。
例如，已知的是在相机中使用相位探测器用于获得图像锐度测量结果并且使用该测量结果来调整图像锐度
。
然而，相位探测器不提供关于光功率的信息
。
[0014]可控光学组件可以进一步包括被布置成支撑第一盖构件和
/
或第二盖构件的支撑结构
。
[0015]两个不同传感器
(
其中一个传感器是光学传感器并且其中另一个传感器是变形传感器
)
的使用结合了每个传感器的优点，例如使得光学传感器的高精度与变形传感器的直接应力感测能力或其它优点
(
诸如传感器之一的低成本或简化设计
)
相结合
。
[0016]在示例中，变形传感器，例如压电式传感器，被用于基于来自变形传感器的传感器读数来控制盖构件的弯曲
。
例如，来自压电式致动器
(
也用作压电式传感器
)
的传感器读数可以被用在开环算法中，该开环算法确定要被施加到压电式致动器的电压
。
已公布的
PCT
申请
WO2019/170793
中描述了这种开环控制的示例，其在此通过引用被并入
。
为了提高精度，开环控制可以与闭环控制相结合，在闭环控制中将来自光学传感器的传感器读数与膜弯曲的参考值进行比较
。
[0017]第一传感器和第二传感器可以被布置为获得指示第一盖构件的弯曲和
/
或倾斜的测量信号，这例如通过将变形传感器与第一盖构件连接以检测第一盖构件的变形并通过布置光学传感器以光学检测第一盖构件的弯曲和
/
或倾斜的变化
。
[0018]变形传感器的示例包括压电式电传感器元件，诸如一个或多个致动器的压电式电元件
。
变形传感器的其它示例包括如本文所述的配置中的应变计传感器
。
光学传感器的示例包括其中光束被至少第一盖构件反射或被透射通过至少第一盖构件的本文所述的光学传感器配置中的任一种
。
[0019]第一传感器信号和第二传感器信号可以各自指示弯曲或倾斜
。
也可能的是，第一传感器信号和第二传感器信号中的一个指示弯曲而另一个指示倾斜
。
[0020]控制系统可以被配置成根据第一测量信号和第二测量信号产生控制信号，以实现第一盖构件和
/
或第二盖构件的期望的弯曲和
/
或倾斜
。
例如，第一测量信号和第二测量信号可以被组合以提高测量精度
。
在另一示例中，第一测量信号提供弯曲的测量而第二测量信号提供倾斜的测量
。
还可能的是，第一测量信号可以被用于弯曲或倾斜的初始调整，而第二测量信号可以被用于例如根据设定点基准而持续调整弯曲或倾斜
。
[0021]根据实施例，第二盖构件是棱镜并且第一盖构件是与棱镜的斜边相对布置以反射入射光的强度的至少一小部分的反射盖构件
。
因此，一个或多个致动器可以被布置为产生反射盖构件的可控倾斜
。
[0022]根据实施例，一个或多个致动器是能够产生线性或基本上线性位移的位移致动器
。
[0023]根据实施例，可控光学组件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种具有可变光功率和
/
或可变波束偏转的可控光学组件
(199、599)
，所述光学组件包括：
‑
第一盖构件
(111)
和第二盖构件
(112)
，其中，所述第一盖构件和第二盖构件中的一个是透明盖构件，并且所述第一盖构件和第二盖构件中的另一个是透明或反射盖构件，
‑
透明的
、
可变形的
、
非流体主体
(105)
，其被夹在所述第一盖构件和第二盖构件之间，使得所述第一盖构件和第二盖构件以及非流体主体构成透镜或光偏转器，其具有与所述非流体主体以及第一和
/
或第二透明盖构件相交的光轴
(150)
，
‑
一个或多个致动器
(120)
，其被布置成根据控制信号产生至少所述第一盖构件的可控弯曲和
/
或倾斜，其中，所述控制信号是从第一测量信号和第二测量信号能获得的，
‑
第一传感器和第二传感器
(140)
，其被布置成提供所述第一测量信号和第二测量信号，使得所述测量信号指示至少所述第一盖构件的弯曲和
/
或倾斜，并且其中，所述第一传感器是根据权利要求
21
‑
29
中任一项所述的光学传感器，并且所述第二传感器是根据权利要求
12
‑
20
中任一项所述的变形传感器
。2.
根据权利要求1所述的可控光学组件，其中，所述第二盖构件
(112)
是棱镜
(501)
，并且所述第一盖构件是：与所述棱镜的斜边相对布置以反射入射光
(502)
的强度的至少一部分的反射盖构件
。3.
根据前述权利要求中任一项所述的可控光学组件，其中，所述一个或多个致动器
(120)
被布置成产生所述反射盖构件的可控倾斜
。4.
根据前述权利要求中任一项所述的可控光学组件，其中，所述一个或多个致动器
(120)
是能产生线性或基本上线性位移的位移致动器
(303)。5.
根据前述权利要求中任一项所述的可控光学组件，包括：将所述位移致动器
(303)
与所述第一盖构件
(111)
和
/
或第二盖构件
(112)
连接的一个或多个弹性元件
(315)
，其中，所述一个或多个弹性元件中的每一个的至少一部分被布置为响应于所述致动器位移而弹性变形
。6.
根据前述权利要求中任一项所述的可控光学组件，其中，所述一个或多个传感器
(140)
被布置成测量相应的一个或多个弹性元件
(315)
的一部分的所述变形
。7.
根据前述权利要求中任一项所述的可控光学组件，其中，支撑结构包括刚性框架
。8.
根据前述权利要求中任一项所述的可控光学组件，其中，所述支撑结构至少部分地围绕所述非流体主体，并且其中所述支撑结构与所述非流体主体分离，以允许非流体主体在不接触所述支撑结构的情况下至少沿着所述支撑结构的围绕或部分围绕所述非流体主体的一部分扩展
。9.
根据前述权利要求中任一项所述的可控光学组件，其中，所述第一盖构件被固定到所述支撑结构，并且其中所述一个或多个致动器被连接到所述第一盖构件的表面
。10.
根据前述权利要求中任一项所述的可控光学组件，其中，所述一个或多个致动器包括被连接到所述第一盖构件的表面的一个或多个压电式电元件
。11.
根据权利要求
10
所述的可控光学组件，其中，所述一个或多个压电式电元件包括被连接到所述第一盖构件的表面的环形压电式电元件，其中，所述环形压电式电元件被配置有孔径，以使能对光的透射
。12.
根据前述权利要求中任一项所述的可控光学组件，其中，所述一个或多个传感器
(140)
包括压电式电传感器元件
。13.
根据前述权利要求中任一项所述的可控光学组件，其中，所述压电式电传感器元件由被配置为所述一个或多个致动器
(120)
的所述一个或多个压电式电元件组成
。14.
根据前述权利要求中任一项所述的可控光学组件，其中，所述一个或多个传感器
(140)
包括被连接到所述一个或多个致动器的表面的变形传感器
。15.
根据权利要求
14
所述的可控光学组件，其中，所述一个或多个致动器
(120)
被夹在所述一个或多个变形传感器
(140)
和所述第一盖构件或第二盖构件
(111、112)
之间
。16.
根据权利要求
14
‑
15
中任一项所述的可控光学组件，其中，所述光学组件
(199、599)
还包括至少一个补偿传感器
(240)
，其被布置为使得其不或基本上不响应于所述第一盖构件或第二盖构件的弯曲而受变形，其中，所述至少一个补偿传感器与所述一个或多个变形传感器是相同类型
。17.
根据权利要求
16
所述的可控光学组件，其中，所述至少一个补偿传感器
(240)
被连接到支撑结构
(...

【专利技术属性】
技术研发人员：珍妮，
申请(专利权)人：珀莱特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：