无限共轭光路测量光学镜头的调制传递函数的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及无限共轭光路测量光学镜头的调制传递函数的装置及方法。方法包括以下步骤：安装狭缝靶标；将待测镜头安放在镜头托盘中，并将此镜头托盘放置在二维移动平台上；点亮LED光源，为测试系统提供照明；寻找最佳待测镜头焦面，确定狭缝的准确放置位置；调节图像采集单元的具体位置，获取最佳狭缝图像拍摄方位；拍摄狭缝经过待测镜头所成的像，并将其传输至计算机；对狭缝图像进行处理得到该待测镜头的MTF曲线；借助电机控制器精确控制狭缝靶标和镜头托盘的位置，在计算机平台上实现待测镜头MTF数值的连续在线测试。本发明专利技术方法和装置可用来测量视场角大的镜头，解决了目前有限共轭光学系统、刃边法测量光学镜头误差大、稳定性差等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种调制传递函数的测量方法及装置，尤其是涉及一种基于狭缝靶标的无限共轭光路测量光学镜头的调制传递函数的装置及方法。
技术介绍
调制传递函数(MTF)是光学镜头的一个准确、客观并且定量的像质评价指标，被公认为是当前光学镜头最有效、最全面的成像质量评价方式。如果把物体看作是由各种频率的频谱组成，MTF则反映了光学系统对物体不同频率成分的传递能力。一般来说，高频部分反映物体的细节传递能力，中频部分反映物体的层次传递情况，而低频部分则反映物体的轮廓传递情况。目前光学镜头生产厂测量光学镜头MTF的主要方法是逆投影目视法。该方法的原理是：将刻有鉴别率图案的分划板放置于待测镜头的像方焦平面外并靠近像方焦平面的位置上，辅助照明光源均匀照射在分划板上。分别调整分划板和待测镜头的位置，即可将分划板图案的放大图像成像在距离待测镜头物方焦平面数百毫米到数米远的屏幕(墙壁)上。操作人员通过目测成像在屏幕(墙壁)上的分划板图案上不同线对的线条数，进而得到MTF曲线。该方法的优点：1、设备成本低；2、操作简单易学。该方法的缺点：1、目测方式，依赖操作员的判定经验，误差比较大；2、无法记录具体的MTF数值，无法给出全频段的MTF；3、测试劳动强度大，操作员易疲劳；4、整体效率比较低。专利CN104122077A采用的是对比度法测量特定频率的MTF。把刻有多种不同线对密度的鉴别率板置于待测镜头的焦面位置，鉴别率板上的刻线经过待测镜头成像到数字摄像机中，然后通过分析鉴别率板上不同线对密度的对比度，得出某些特定频率的MTF值，该方案一次只能测试一个镜头。专利CN101813558A描述了一种采用刃边法测量光学镜头的MTF的方法。刀口靶标相对于图像采集单元倾斜一定的角度，实现过采样技术，提高采样率。通过分析数值摄像机拍摄到的刀口倾斜图像，得到全频率的MTF值。目测方法精度低、速度慢；对比度法无法提供全频率的MTF值，只能提供某些特定频率的MTF值，测试结果不全面；刀口法由于要对边缘扩散函数进行微分计算得到线扩散函数，故抗噪能力差，测试结果不准确，也不稳定。而且，以上这几种常用的方法，均无法满足于大规模的光学镜头生产所需的在线连续检测的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于狭缝靶标的无限共轭光路测量光学镜头的调制传递函数的装置及方法，本专利技术装置和方法可用于测量焦距范围为1-12mm的光学镜头的调制传输函数，解决了
技术介绍
中光学镜头调制传递函数测试过程中误差大、速度慢、稳定性差等问题。该专利技术不仅具有强的抗干扰能力、能提供全频段内的MTF、测量准确、操作简便、测量速度快，而且测量装置体积小、占用空间少、不需暗室，可以满足光学镜头大批量生产的在线检测要求，易于推广应用。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：本专利技术技术方案一：提供无限共轭光路测量光学镜头的调制传递函数的装置。一种无限共轭光路测量光学镜头的调制传递函数的装置，包括：主框架：用于支撑二维运动平台与狭缝靶标；一维调焦电机：连接在狭缝靶标的下方，带动狭缝靶标在竖直方向上移动；镜头托盘：设置在二维运动平台上，受二维运动平台带动而在水平方向移动，其上用于放置待测镜头；电机控制器：与一维调焦电机及二维运动平台连接，控制一维调焦电机及二维运动平台的运动；伞状架：间隔设置在镜头托盘的上方；图像收集单元：径向设置在伞状架上，由相连的探测器与望远镜组成；LED光源：发出的光源通过导光光纤传递到狭缝靶标内，具有狭缝信息的信号光平行入射至待测镜头，从待测镜头出射的带有狭缝信息的平行光经过望远镜焦成像在探测器探测面上，探测器将带有狭缝信息的图像传递给计算机；计算机：对探测器获取的图像进行处理，得到待测镜头的调制传递函数。本专利技术中，所述的狭缝靶标包括一支撑架，该支撑架的中间为透光的通孔，在通孔的上方设置有扩散板，扩散板上放置具有狭缝信息的狭缝本体，在支撑架的上端设置保护盖，在支撑架的下侧设置用于定位在主框架上的定位柱。保护盖用于保护狭缝本体不被其他异物所碰触，狭缝本体采用带有狭缝的玻璃，用于狭缝图像，扩散板用于对入射光进行匀光处理，为狭缝提供均匀照明。支撑架用于支撑狭缝本体。所述的定位柱设有三个，所述的主框架上设有与狭缝靶标的定位柱相匹配的定位槽，所述的定位柱的端面为球面，所述的定位槽为V型槽，所述的定位柱与定位槽之间具有一定的磁吸力，通过定位柱与定位槽的共同作用来定位狭缝靶标。所述的定位柱的高度可调，进而可以调节扩散板或狭缝本体的水平度，从而可以调整狭缝靶标与待测镜头的光轴垂直。本专利技术中，所述的镜头托盘上设置有多个测量孔，每个测量孔内用于放置单独的待测镜头，所述的测量孔与镜头托盘的下表面相贯通；所述的镜头托盘下表面设置有用于定位在二维运动平台上的定位柱，在二维运动平台上也设有与镜头托盘的定位柱相匹配的定位槽，镜头托盘的定位柱端面为球面，二维运动平台上的定位槽为V型槽。镜头托盘的定位柱的高度可调，进而可以调节镜头托盘的水平度。镜头托盘的定位柱与二维运动平台上的定位槽之间具有一定的磁吸力。所述的二维运动平台用于带动镜头托盘在水平面上沿两个垂直方向移动，移动的目的有两个，一是用于切换镜头托盘上的待测镜头，另一个目的是用于待测镜头在测试过程中的对中操作，对中是指待测镜头光轴与望远镜、狭缝靶标、探测器中心一致。本专利技术中，所述的图像收集单元设置多个，均沿伞状架的径向设置，所述的图像收集单元可在伞状架的径向方向滑动。所述的望远镜为图像收集单元的前置光学聚集部分。从待测镜头出射的带有狭缝信息的平行光经过望远镜聚焦成像在探测器探测面上，便于探测器获取相关信息。测量不同焦距的待测镜头，该望远镜的焦距可能不同。所述的探测器为图像收集单元中的光电转换部件，采用CCD或CMOS感光片。包含狭缝靶标信息的光信号，通过待测镜头和望远镜，入射到探测器上，就可以采集到包含狭缝像亮度分布或灰度分布的狭缝图像。所述的伞状架，是以中间位置上镜头托盘上待测镜头主点为中心的圆形机械件，用于安装探测器和望远镜和的组合体。图像采集单元可以在伞状架径向方向上进行滑动，以测试待测镜头的不同视场的MTF。不同的狭缝靶标、不同的待测镜头、不同的测量视场，都可以通过调整图像采集单元在伞状架上的位置，使狭缝清晰成像在探测器上。为了实现在线连续检测的功能，本专利技术中使用电机控制器精确控制一维调焦电机和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无限共轭光路测量光学镜头的调制传递函数的装置，其特征在于，包括：主框架(13)：用于支撑二维运动平台(5)与狭缝靶标(2)；一维调焦电机(3)：连接在狭缝靶标(2)的下方，带动狭缝靶标(2)在竖直方向上移动；镜头托盘(4)：设置在二维运动平台(5)上，受二维运动平台(5)带动而在水平方向移动，其上用于放置待测镜头(10)；电机控制器(11)：与一维调焦电机(3)及二维运动平台(5)连接，控制一维调焦电机(3)及二维运动平台(5)的运动；伞状架(9)：间隔设置在镜头托盘(4)的上方；图像收集单元：径向设置在伞状架(9)上，由相连的探测器(8)与望远镜(7)组成；LED光源(1)：发出的光源通过导光光纤(14)传递到狭缝靶标(2)内，具有狭缝信息的信号光平行入射至待测镜头(10)，从待测镜头(10)出射的带有狭缝信息的平行光经过望远镜(7)焦成像在探测器(8)探测面上，探测器(8)将带有狭缝信息的图像传递给计算机(12)；计算机(12)：对探测器(8)获取的图像进行处理，得到待测镜头(10)的调制传递函数。

【技术特征摘要】
1.一种无限共轭光路测量光学镜头的调制传递函数的装置，其特征在于，包
括：
主框架(13)：用于支撑二维运动平台(5)与狭缝靶标(2)；
一维调焦电机(3)：连接在狭缝靶标(2)的下方，带动狭缝靶标(2)在竖直
方向上移动；
镜头托盘(4)：设置在二维运动平台(5)上，受二维运动平台(5)带动而在
水平方向移动，其上用于放置待测镜头(10)；
电机控制器(11)：与一维调焦电机(3)及二维运动平台(5)连接，控制一
维调焦电机(3)及二维运动平台(5)的运动；
伞状架(9)：间隔设置在镜头托盘(4)的上方；
图像收集单元：径向设置在伞状架(9)上，由相连的探测器(8)与望远镜(7)
组成；
LED光源(1)：发出的光源通过导光光纤(14)传递到狭缝靶标(2)内，具
有狭缝信息的信号光平行入射至待测镜头(10)，从待测镜头(10)出射的带有狭
缝信息的平行光经过望远镜(7)焦成像在探测器(8)探测面上，探测器(8)将
带有狭缝信息的图像传递给计算机(12)；
计算机(12)：对探测器(8)获取的图像进行处理，得到待测镜头(10)的调
制传递函数。
2.根据权利要求1所述的一种无限共轭光路测量光学镜头的调制传递函数的
装置，其特征在于，所述的狭缝靶标(2)包括一支撑架(24)，该支撑架(24)的
中间为透光的通孔，在通孔的上方设置有扩散板(23)，扩散板(23)上放置具有
狭缝信息的狭缝本体(22)，在支撑架(24)的上端设置保护盖(21)，在支撑架(24)
的下侧设置用于定位在主框架(13)上的定位柱(25)。
3.根据权利要求1所述的一种无限共轭光路测量光学镜头的调制传递函数的
装置，其特征在于，所述的镜头托盘(4)上设置有多个测量孔(41)，每个测量
孔(41)内用于放置单独的待测镜头(10)，所述的测量孔(41)与镜头托盘(4)
的下表面相贯通。
4.根据权利要求1所述的一种无限共轭光路测量光学镜头的调制传递函数的
装置，其特征在于，所述的二维运动平台(5)用于带动镜头托盘(4)在水平面上
沿两个垂直方向移动。
5.根据权利要求1所述的一种无限共轭光路测量光学镜头的调制传递函数的
装置，其特征在于，所述的图像收集单元设置多个，均沿伞状架(9)的径向设置，
所述的图像收集单元可在伞状架(9)的径向方向滑动。
6.根据权利要求1所述的一种无限共轭光路测量光学镜头的调制传递函数的
装置，其特征在于，所述的探测器(8)为图像收集单元中的光电转换部件，采用
CCD或CMOS感光片。
7.基于权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：白学坤，庄怀港，谭羽，
申请(专利权)人：上海仪万光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31