本技术涉及光学对准领域，具体涉及用于包括至少两个单体透镜的透镜组中各单体透镜之间的光学对准以及包括至少一个单体透镜的透镜组与光源之间的光学对准的系统和方法。
背景技术：
1、扩束镜或放大镜等大多是由多个并排布置的单体透镜构成的透镜组，用于允许光束透过，并对入射于其上的光束起不同形式的整形作用。透镜组中的各单体透镜通常由各自的支撑座支撑，这就需要将这些被单独支撑的各单体透镜进行光学地对准。
2、实现此目的的一种现行的方式是：通过机械加工和/或装配的方式控制各透镜的支撑座的位置和/或定向，使得各透镜一旦安装到支撑座上就满足光学对准的条件。这种方式对各透镜支撑座的加工精度和安装精度要求很高，实现理想的光学对准效果很难，成本较高。此外，由于缺少对各透镜的调节操作，很多时候对准效果不理想。
技术实现思路
1、本技术的目的是提供一种新式光学对准系统和方法。
2、此目的通过本技术的光学对准系统和方法得以实现。
3、本技术的光学对准方法用于光学地对准包括至少两个单体透镜的透镜组中的各单体透镜或者用于光学地对准包括至少一个单体透镜的透镜组与光源，所述方法包括：初始化：布置光源和光轴检测装置使两者之间具有初始距离并激活光源和初始化光轴检测装置，使光源发射的光束入射到光轴检测装置上；初始位置检测：利用光轴检测装置检测其入射光束的光轴的初始位置并将所述初始位置发送到处理器；透镜放置：将单体透镜支撑于可自动调节的支撑座上，使光源发射的光束透射经过所述单体透镜之后再入射到光轴检测装置上；实时位置检测：利用光轴检测装置重新检测其入射光束的光轴的实时位置并将所述实时位置发送到处理器；数据处理：利用所述处理器计算所述初始位置和所述实时位置之间的位置误差，并且在所述位置误差处于预设的阈值范围内时执行单个对准循环结束，在所述位置误差超出所述预设范围时执行透镜调节；透镜调节：所述处理器基于所述位置误差计算所述单体透镜需要移动的补偿距离并将所述补偿距离发送到所述单体透镜的支撑座的通信接口，使所述支撑座基于所述补偿距离自动移动所述单体透镜，并返回实时位置检测；单个对准循环结束：在透镜组包括仅一个单体透镜的情况下结束所述光学对准方法；在透镜组包括两个或更多个单体透镜的情况下执行下述中的一个：返回透镜放置或者结束所述光学对准方法。
4、在一个实施例中，在初始位置检测中，所述光轴检测装置和处理器之间的通信以无线或有线的方式直接或经由中间元件间接执行；和/或在透镜调节中，所述处理器与所述支撑座的通信接口之间的通信以有线或无线方式、直接或经由中间元件间接执行。
5、在一个实施例中，所述初始位置和所述实时位置通过所述光轴检测装置的入射光束的光轴与垂直于所述光轴的横向平面的交点在所述横向平面中的直角坐标系中的坐标表示，所述位置误差包括在直角坐标系的两个坐标轴方向上的误差分量，并且所述预设的阈值范围包括分别对应于所述两个坐标轴的阈值范围，所述处理器基于所述位置误差的两个误差分量分别计算所述补偿距离的两个距离分量。
6、在一个实施例中，在透镜调节中，所述支撑座基于所述两个距离分量使所述单体透镜分别在两个坐标轴方向上以预设增量移动，并且在每次移动后返回实时位置检测。
7、在一个实施例中，所述透镜放置包括先将支撑座设置于其在光源与光轴检测装置之间的预设位置、然后将单体透镜支撑于支撑座上；或者先将单体透镜支撑于支撑座上、然后将支撑座以及其上的单体透镜一起放置于上述预设位置。
8、在一个实施例中，所述初始化还包括由操作人员输入透镜组所包括的单体透镜的数量并将计数器置零的操作，并且所述单个对准循环结束包括在操作人员输入的数量大于1时使计数器加一的操作。
9、在一个实施例中，在所述数量大于1时，在单个对准循环结束之后执行判断：判断是否透镜组的所有单体透镜都已经完成从透镜放置至单个对准循环结束的单个对准循环，并且在还存在未执行所述单个对准循环的单体透镜的情况下，返回透镜放置。
10、在一个实施例中，所述判断包括：判断计数器的计数是等于还是小于所述数量，并且在计数器的计数小于所述数量时通知操作人员返回透镜放置，而在计数器的计数等于所述数量时结束所述光学对准方法。
11、在一个实施例中，结束所述光学对准方法包括在处理器处通知操作人员所述光学对准方法已经完成。
12、在一个实施例中，所述通知通过视觉方式、声音方式、光学方式中的一种或多种方式实现。
13、在一个实施例中，所述初始化还包括判断光轴检测装置与光源之间的初始距离是否合适。
14、在一个实施例中，判断光轴检测装置与光源之间的初始距离是否合适体现为光源发射的光束在光轴检测装置上形成的光斑的大小是否符合预设大小。
15、在一个实施例中，所述光斑的大小符合预设大小是所述光斑的大小与预设大小之间的误差在可接受的预设的阈值范围内。
16、在一个实施例中，所述光斑的大小体现为光斑的面积、半径和直径中任一个。
17、在一个实施例中，判断光轴检测装置与光源之间的初始距离是否合适包括：利用光轴检测装置识别光源发射的光束在光轴检测装置上形成的光斑的初始半径并将其提供给处理器；由处理器计算所述初始半径与预设的最佳半径之间的误差并判断所述误差是否在预设的误差阈值范围内；在误差超出预设阈值范围的情况下由处理器至少基于初始距离、初始半径和预设的最佳半径确定光轴检测装置需要相对于光源移动的间隔；以及使光轴检测装置相对于光源移动间隔。
18、在一个实施例中，确定所述间隔通过试调节的方式实现。
19、在一个实施例中，确定所述间隔包括：使光轴检测装置相对于光源移动试调节距离；由光轴检测装置重新识别新的光斑的半径并将其提供给处理器；由处理器基于初始距离、初始半径、试调节距离、新光斑的半径、以及预设的最佳半径来计算要获得所述最佳半径光轴检测装置和光源之间需具有的目标距离，所述间隔为光轴检测装置移动试调节距离之后距光源的距离和目标距离之间的差值。
20、在一个实施例中，使光轴检测装置相对于光源移动间隔通过手动调节光轴检测装置实现，或者通过手动调节光轴检测装置的安装座实现，或者通过配置可自动调节的安装座并且使安装座与处理器通信连接来自动地实现。
21、在一个实施例中，透镜调节中基于所述位置误差计算所述单体透镜需要移动的补偿距离通过基于透镜结构的几何计算方式实现。
22、本技术的一种光学对准系统用于光学地对准包括至少两个单体透镜的透镜组中的各单体透镜或者用于光学地对准包括至少一个单体透镜的透镜组与光源，所述系统包括：光源和光轴检测装置，两者彼此相对布置使得光源发射的光束能够入射到光轴检测装置，所述光源被配置用于发射光束并且所述光轴检测装置被配置用于检测其入射光束的光轴的位置；构成透镜组的一个或多个单体透镜，所述一个或多个单体透镜中的每一个通过可自动调节的支撑座支撑于光源和光轴检测装置之间，使得光源发射的光束能够透射经过光源和光轴检测装置之间的单体透镜而入射到光轴检测装置上，其中所述支撑座包括通信接口；处理器，其被配置用于与所述光轴检测装置并且与所述支撑座的通信接口通信连接。
23、在一个实施例中，所述处理器与所述光轴检测装置的通信连接和/或与所述支撑座的通信接口的通信连接以有线或无线的方式、直接或者经由中间构件间接地实现。
24、在一个实施例中，光学对准系统还包括公共基座，其中：所述光源以及用于所述一个或多个单体透镜的支撑座两者：被安装到所述公共基座或透镜组的应用装置，其中所述光源被以直接或者经由安装支架间接的、和/或可更换或不可更换的、和/或可调节或不可调节的方式安装；和/或所述光轴检测装置被以直接地或者经由安装座间接地、和/或可移除地安装到所述公共基座或所述透镜组的应用装置，或者所述光轴检测装置独立于所述公共基座或所述透镜组的应用装置设置。
25、在一个实施例中，光学对准系统还包括用于安装所述光轴检测装置的安装座，所述安装座是可自动调节的并且具有与所述处理器通信连接的通信接口。
26、在一个实施例中，光学对准系统的特征在于下述中至少一项：所述光源是专用于本系统的光源，或者所述光源是所述透镜组的应用装置的工作光源；所述光轴检测装置是光束分析仪；所述处理器是计算机或手机或在计算机或手机上运行的应用软件；所述可自动调节的支撑座是电动平移台；所述处理器包括人机交互接口；所述处理器包括计数器。
27、本技术还提供了一种计算机产品，其包括可执行指令，所述可执行指令在被处理器执行时致使处理器执行下述操作：分别在透镜组的任一单体透镜放置在光源和光轴检测装置之间之前和之后，从光轴检测装置接收其入射光束的光轴的初始位置和实时位置；计算所述初始位置和实时位置之间的位置误差；在位置误差处于预设的阈值范围之外时基于所述位置误差计算所述单体透镜需要移动的补偿距离并将所述补偿距离发送给所述单体透镜的可自动调节的支撑座。
28、根据本技术的光学对准系统和方法，首先定位光源与光轴检测装置并且根据需要调节光轴检测装置的位置使两者之间具有合适的距离，以便光源发射的光束在光轴检测装置上形成的光斑具有预设的大小，然后利用光轴检测装置：在光源和光轴检测装置之间安装透镜组的单体透镜之前检测从光源发射到光轴检测装置上的入射光束的光轴的初始位置，并且在光源和光轴检测装置之间安装单体透镜之后检测从光源发射的、并透过安装的单体透镜之后再入射到光轴检测装置上的入射光束的光轴的实时位置。利用与光轴检测装置通信连接的处理器：对所述初始位置和实时位置进行数据处理，例如计算两者之间的位置误差，并基于计算得到的位置误差判定是否需要对安装的单体透镜进行调节。各单体透镜通过可调节的支撑座支撑，支撑座具有与处理器通信连接的通信接口，使得在处理器计算得到的位置误差在预设阈值范围之外时从处理器接收该位置误差并自动调节单体透镜的位置，直到处理器计算的位置误差在预设阈值范围内为止。对透镜组的所有单体透镜重复由将其放置于光源与光轴检测装置之间的透镜放置步骤、实时位置检测步骤、以及可能的透镜调节步骤构成的单个对准循环。以这种方式，实现了透镜组的所有单体透镜的光学对准以及与光源的光学对准。在本光学对准过程中，采用了光轴检测装置进行光轴的自动精确检测、采用了处理器进行数据的自动精确处理、并采用了可自动调节的支撑座对相应单体透镜进行自动调节，直到最终光轴的位置误差满足阈值范围的要求。整个光学对准过程自动进行、无需人工干预、调节精度高。
1.一种光学对准方法，用于光学地对准包括至少两个单体透镜的透镜组中的各单体透镜或者用于光学地对准包括至少一个单体透镜的透镜组与光源，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的光学对准方法，其中，在初始位置检测(s2)中，所述光轴检测装置(20)和处理器(30)之间的通信以无线或有线的方式直接或经由中间元件间接执行；和/或在透镜调节(s6)中，所述处理器(30)与所述支撑座(42)的通信接口(44)之间的通信以有线或无线方式、直接或经由中间元件(60)间接执行。
3.根据权利要求1所述的光学对准方法，其中，所述初始位置(p0)和所述实时位置(p)通过所述光轴检测装置(20)的入射光束的光轴与垂直于所述光轴的横向平面的交点在所述横向平面中的直角坐标系中的坐标表示，所述位置误差包括在直角坐标系的两个坐标轴方向上的误差分量，并且所述预设的阈值范围包括分别对应于所述两个坐标轴的阈值范围，所述处理器基于所述位置误差的两个误差分量分别计算所述补偿距离的两个距离分量。
4.根据权利要求3所述的光学对准方法，其中，在透镜调节(s6)中，所述支撑座(42)基于所述两个距离分量使所述单体透镜(40)分别在两个坐标轴方向上以预设增量移动，并且在每次移动后返回实时位置检测(s4)。
5.根据权利要求1所述的光学对准方法，其中，所述透镜放置(s3)包括先将支撑座设置于其在光源(10)与光轴检测装置(20)之间的预设位置、然后将单体透镜(40)支撑于支撑座(42)上；或者先将单体透镜(40)支撑于支撑座(42)上、然后将支撑座(42)以及其上的单体透镜(40)一起放置于上述预设位置。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的光学对准方法，其中，
7.根据权利要求6所述的光学对准方法，其中，在所述数量大于1时，在单个对准循环结束(s7)之后执行判断(s8)：判断是否透镜组的所有单体透镜都已经完成从透镜放置(s3)至单个对准循环结束(s7)的单个对准循环，并且在还存在未执行所述单个对准循环的单体透镜的情况下，返回透镜放置(s3)。
8.根据权利要求7所述的光学对准方法，其中，所述判断(s8)包括：判断计数器的计数是等于还是小于所述数量，并且在计数器的计数小于所述数量时通知操作人员返回透镜放置(s3)，而在计数器的计数等于所述数量时结束所述光学对准方法。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的光学对准方法，其中，结束所述光学对准方法包括在处理器(30)处通知操作人员所述光学对准方法已经完成。
10.根据权利要求9所述的光学对准方法，其中，所述通知通过视觉方式、声音方式、光学方式中的一种或多种方式实现。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的光学对准方法，其中，所述初始化还包括判断光轴检测装置(20)与光源(10)之间的初始距离(d0)是否合适。
12.根据权利要求11所述的光学对准方法，其中，判断光轴检测装置(20)与光源(10)之间的初始距离(d0)是否合适体现为光源(10)发射的光束在光轴检测装置(20)上形成的光斑的大小是否符合预设大小。
13.根据权利要求12所述的光学对准方法，其中，所述光斑的大小符合预设大小是所述光斑的大小与预设大小之间的误差在可接受的预设的阈值范围内。
14.根据权利要求13所述的光学对准方法，其中，所述光斑的大小体现为光斑的面积、半径和直径中任一个。
15.根据权利要求14所述的光学对准方法，其中，判断光轴检测装置(20)与光源(10)之间的初始距离(d0)是否合适包括：利用光轴检测装置识别光源发射的光束在光轴检测装置上形成的光斑的初始半径(r0)并将其提供给处理器(30)；由处理器(30)计算所述初始半径(r0)与预设的最佳半径(rtarg)之间的误差(δr)并判断所述误差(δr)是否在预设的误差阈值范围(δrr)内；在误差(δr)超出预设阈值范围(δrr)的情况下由处理器(30)至少基于初始距离(d0)、初始半径(r0)和预设的最佳半径(rtarg)确定光轴检测装置(20)需要相对于光源(10)移动的间隔(δ)；以及使光轴检测装置(20)相对于光源(10)移动间隔(δ)。
16.根据权利要求15所述的光学对准方法，其中，确定所述间隔(δ)通过试调节的方式实现。
17.根据权利要求16所述的光学对准方法，其中，确定所述间隔(δ)包括：使光轴检测装置(20)相对于光源(10)移动试调节距离(d)；由光轴检测装置重新识别新的光斑的半径(r1)并将其提供给处理器(30)；由处理器(30)基于初始距离(d0)、初始半径(r0)、试调节距离(d)、新光斑的半径(r1)、以及预设的最佳半径(rtarg)来计算要获得所述最佳半径(rtarg)光轴检测装置(20)和光源(10)之间需具有的目标距离(dtarg)，所述间隔(δ)为光轴检测装置(20)移动试调节距离(d)之后距光源(10)的距离和目标距离(dtarg)之间的差值。
18.根据权利要求15-17中任一项所述的光学对准方法，其中，使光轴检测装置(20)相对于光源(10)移动间隔(δ)通过手动调节光轴检测装置(20)实现，或者通过手动调节光轴检测装置(20)的安装座(22)实现，或者通过配置可自动调节的安装座(22)并且使安装座(22)与处理器(30)通信连接来自动地实现。
19.根据权利要求1-18中任一项所述的光学对准方法，其中，透镜调节(s6)中基于所述位置误差计算所述单体透镜(40)需要移动的补偿距离通过基于透镜结构的几何计算方式实现。
20.一种光学对准系统，用于光学地对准包括至少两个单体透镜的透镜组中的各单体透镜或者用于光学地对准包括至少一个单体透镜的透镜组与光源(10)，所述系统包括：
21.根据权利要求20所述的光学对准系统，其中，所述处理器(30)与所述光轴检测装置(20)的通信连接和/或与所述支撑座(42)的通信接口(44)的通信连接以有线或无线的方式、直接或者经由中间构件间接地实现。
22.根据权利要求20所述的光学对准系统，还包括公共基座(50)，其中：
23.根据权利要求20所述的光学对准系统，还包括用于安装所述光轴检测装置(20)的安装座(22)，所述安装座(22)是可自动调节的并且具有与所述处理器(30)通信连接的通信接口。
24.根据权利要求19-23中任一项所述的光学对准系统，其特征在于下述中至少一项：
25.一种计算机产品，包括可执行指令，所述可执行指令在被处理器(30)执行时致使处理器执行下述操作：
