[发明专利]一种光学设备标校装置和方法

权利要求书

1.一种光学设备标校装置，其特征在于，包括图像传感器、光学镜头、镜头夹持器、微动机构和标校目标，所述标校目标和所述图像传感器分别设置于所述光学镜头的物方空间与像方空间，所述镜头夹持器用于夹持所述光学镜头并连接所述微动机构，所述微动机构用于控制所述镜头夹持器动作，以调整所述光学镜头的位姿，所述标校目标包括在三维立体空间分布的特征图案；所述标校目标包括多张层叠设置且用于承载所述特征图案的二维图片，不同的所述二维图片所处位置的物距不同；所述特征图案包括傍轴设置的中心特征图案，以及离轴设置的边缘特征图案；

所述光学设备标校装置的使用方法为：

建立待标校的光学系统：安装所述图像传感器与所述光学镜头，其中所述图像传感器以固定方向安装在固定位置，所述光学镜头通过所述镜头夹持器连接所述微动机构；

数据记录：记录所述光学镜头当前所在位置，以及所述标校目标通过所述光学镜头在所述图像传感器上的初始成像；

数据分析：分辨不同物距处的所述标校目标与所述图像传感器上不同位置的所述初始成像的对应关系，并分别计算不同物距处的所述标校目标的所述初始成像的图像质量参数，根据所述图像质量参数计算所述光学镜头的位姿的偏差；以及

修正处理：根据所述偏差实现对所述光学镜头的标校。

2.如权利要求1所述的光学设备标校装置，其特征在于，所述特征图案包括多个实体物件的锐利清晰的边界；或者，所述特征图案包括图片上绘制的具有锐利清晰边界的图形。

3.如权利要求1所述的光学设备标校装置，其特征在于，所述标校目标包括多张层叠设置且用于承载所述特征图案的二维图片，不同的所述二维图片所处位置的物距不同。

4.如权利要求3所述的光学设备标校装置，其特征在于，至少一张所述二维图片上承载有多个所述特征图案。

5.如权利要求4所述的光学设备标校装置，其特征在于，所述标校目标包括三张等物距间隔设置的所述二维图片，且三张所述二维图片为特征图案完全相同的平面二维图片，每张所述二维图片均承载有一个中心特征图案和四个围绕所述中心特征图案布置的边缘特征图案。

6.如权利要求1-5任一项所述的光学设备标校装置，其特征在于，所述微动机构采用至少三自由度的微动控制机构。

7.如权利要求1-5任一项所述的光学设备标校装置，其特征在于，所述光学设备标校装置还包括调距透镜，所述调距透镜设置于所述光学镜头和所述标校目标之间，用于将所述标校目标在物方空间形成虚像以调节所述标校目标相对于所述光学镜头的物距。

8.一种光学设备标校方法，其特征在于，基于如权利要求1-7任一项所述的光学设备标校装置，所述光学设备标校方法包括以下步骤：

建立待标校的光学系统：安装所述图像传感器与所述光学镜头，其中所述图像传感器以固定方向安装在固定位置，所述光学镜头通过所述镜头夹持器连接所述微动机构；

数据记录：记录所述光学镜头当前所在位置，以及所述标校目标通过所述光学镜头在所述图像传感器上的初始成像；

数据分析：分辨不同物距处的所述标校目标与所述图像传感器上不同位置的所述初始成像的对应关系，并分别计算不同物距处的所述标校目标的所述初始成像的图像质量参数，根据所述图像质量参数计算所述光学镜头的位姿的偏差；以及

修正处理：根据所述偏差实现对所述光学镜头的标校。

9.如权利要求8所述的光学设备标校方法，其特征在于，在执行所述修正处理步骤中，根据所述偏差实现对所述光学镜头的标校包括以下步骤：

如果所述偏差小于阈值，则完成所述光学设备标校，确定所述光学镜头的当前位置即为标准位置；以及

如果所述偏差大于阈值，则根据所述偏差生成修正参数，所述微动机构根据所述修正参数对所述光学镜头的位姿进行修正，并转至所述数据记录步骤。