[发明专利]检测光学成像模块的对准损耗

说明书

本公开涉及检测光学成像模块的对准损耗。本文公开了一种成像装置，该成像装置包括外壳，其中成像光学器件安装在外壳中并且被配置为在外壳内的焦平面处形成位于外壳外部的对象的光学图像。包括检测器元件的矩阵的图像传感器定位在焦平面处，与成像光学器件对准，并且被配置为响应于入射在检测器元件上的光学辐射而输出电子图像信号。至少一个发射器被固定在外壳内并且被配置为朝向外壳内的一个或多个反射表面发射测试光束，该一个或多个反射表面朝向图像传感器反射测试光束。处理器被配置为处理由图像传感器响应于所反射的测试光束而输出的电子图像信号，以便检测图像传感器与成像光学器件的对准的变化。

技术领域

本发明整体涉及光电设备，具体地讲，涉及用于光学发射器的波束形成光学器件以及此类发射器的应用。

背景技术

光发射器(诸如垂直腔面发射激光器(VCSEL))通常与引导和准直发射光束的小透镜(称为微透镜)集成。此类微透镜的阵列可整体地制造在发射器阵列形成于其上的半导体基板上方，其中微透镜与发射器对准。

紧凑光学成像模块在便携式数字设备中普遍存在，诸如在移动电话和平板电脑中。典型的模块包括成像光学器件(其包括一个或多个透镜)，以及位于光学器件的图像平面中的图像传感器。即使成像光学器件和图像传感器在制造时被小心对准，对准也可能在模块的使用寿命期间由于机械冲击而实际发生偏移。

用于检测和校正对准偏移的方法是本领域已知的。例如，美国专利申请公开2018/0041755描述了一种使用成像系统对场景成像的方法，该成像系统包括辐射感测元件的阵列。该阵列包括具有对称角响应的第一感测元件和散布于第一感测元件之间、具有非对称角响应的第二感测元件，以及被配置为将来自场景的辐射聚焦到阵列上的光学器件。该方法包括处理由第一感测元件输出的第一信号，以便识别阵列上均匀辐照度的一个或多个区域；以及处理由位于所识别区域中的第二感测元件输出的第二信号，以便检测光学器件与阵列的失准。

发明内容

下文描述的本发明的一些实施方案提供了集成发射器设备及其生产和使用方法。其他实施方案提供用于检测光学成像模块中的透镜失准的方法和装置，包括使用集成发射器设备的装置。

因此，根据本发明的一个实施方案，提供了成像装置，其包括外壳和成像光学器件，该成像光学器件安装在外壳中并且被配置为在外壳内的焦平面处形成位于外壳外部的对象的光学图像。包括检测器元件的矩阵的图像传感器定位在焦平面处，与成像光学器件对准，并且被配置为响应于入射在检测器元件上的光学辐射而输出电子图像信号。至少一个发射器被固定在外壳内并且被配置为朝向外壳内的一个或多个反射表面发射测试光束，该一个或多个反射表面朝向图像传感器反射测试光束。处理器被配置为处理由图像传感器响应于所反射的测试光束而输出的电子图像信号，以便检测图像传感器与成像光学器件的对准的变化。

在一些实施方案中，处理器被配置为在检测到变化的量值大于预定义的限值时发起校正动作。在一个此类实施方案中，所检测到的变化包括图像传感器上的光学图像的偏移，并且校正动作包括处理电子图像信号以便补偿偏移。

在所公开的实施方案中，至少一个发射器被固定在与图像传感器相邻的位置处。

在一些实施方案中，一个或多个反射表面中的至少一个为外壳的内部表面。在所公开的实施方案中，该内部表面被配置作为椭圆形反射镜，其聚焦所反射的测试光束以在图像传感器上形成预定义的几何图形，其中处理器被配置为响应于几何图形在图像传感器上的移动来检测对准的变化。