[發明專利]無限共軛光路測量光學鏡頭的調制傳遞函數的方法及裝置

有效

• 申請號: 201410372868.4
• 申請日: 2014-07-31
• 公開（公告）號: CN104122077A
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發明（設計）人: 孫宏;王昆;黃志亮;高艷;林大欽
• 申請（專利權）人: 福州銳景達光電科技有限公司
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 福州市眾韜專利代理事務所(普通合伙) 35220
• 代理人: 陳智雄;黃秀婷

技術領域

本發明涉及光電領域，特別涉及一種無限共軛光路測量光學鏡頭的調制傳遞函數的方法及裝置，它可用于測量廣角鏡頭、魚眼鏡頭等視場角大(視場角可達到110°以上，甚至達到180°)的鏡頭。

背景技術

清晰度是光學鏡頭的最重要指標，調制傳遞函數曲線則是描述光學鏡頭清晰度的通用的科學的方法。目前鏡頭生產廠家獲得調制傳遞函數曲線的最常用的方法是逆投影目測法。該方法的原理是：刻有鑒別率圖案的分劃板位于被測鏡頭的焦平面外接近于焦平面的位置，輔助照明光源均勻照射在分劃板上。調整分劃板和被測鏡頭的位置，即可將分劃板圖案的放大圖案成像于距離被測鏡頭的物方數百毫米到數米遠的屏幕(墻壁)上。操作人員通過目測鑒別率圖案上不同線對的線條的MTF值得到調制傳遞函數曲線。此方法的優點：1、速度快(10秒－20秒)，適合生產線使用，2、設備成本低；缺點：1、目測精度低，2、需暗室，占用場地大，3、操作員的眼睛易疲勞，人為誤差大；4、依賴操作員的經驗。

多數的攝像機生產廠家以鑒別率圖案為物，經過被測鏡頭成像到傳感器，輸出圖像經顯示器后人工判斷，或者送到PC的圖像采集器經軟件判斷，獲得被測鏡頭的調制傳遞函數數據。這種光路也是屬于有限共軛光路，優點是成本低，速度快；缺點：占用場地大。

光學鏡頭廠家還使用一種設備，該設備采用分劃板在被測鏡頭的像方，經被測鏡頭逆投影成像與物方平面。在該平面上放置多條線陣CCD。通過分析CCD的內容獲得被測鏡頭的調制傳遞函數曲線。此方法的優點：測量速度快，沒有操作員人為因素的誤差；缺點：體積大，視角不同時線陣CCD的位置調整費時。

另有專利CN101957553A描述了一種有限共軛光學系統測量鏡頭的調制傳遞函數的方法。該方法使用被測透鏡成像，測試板位于被測透鏡的物方，圖像傳感器位于被測透鏡的像方。

以上這幾種常用的方法，從光路分類上都屬于有限共軛系統。而安防行業常用的廣角鏡頭和魚眼鏡頭，視場角達到110°以上，甚至達到180°。這種情況下，有限共軛系統設定的物平面很難實現；即使實現，像場彎曲較大，用這樣的物平面測量得到的結果，比與實際應用時的效果差很多，不能正確評估該鏡頭的清晰度。

發明內容

本發明的目的在于克服以上缺點，提供一種無限共軛光路測量光學鏡頭的調制傳遞函數的方法及用于實現該方法的裝置，該方法和裝置可用于測量視場角大的鏡頭(如廣角鏡頭、魚眼鏡頭)，解決了目前有限共軛光學系統測量上述鏡頭誤差大的問題，不僅測量準確、操作簡便、測量速度快，而且測量裝置體積小、占用空間少、不需暗室，可以滿足光學鏡頭大批量生產的檢測要求，易于推廣應用。

本發明技術方案是這樣實現的：

(一)方案一：

一種無限共軛光路測量光學鏡頭的調制傳遞函數的方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

①將多個數字攝像機按照被測鏡頭的測量要求分布于被測鏡頭物方一側，各個數字攝像機與被測鏡頭光軸的夾角小于或等于被測鏡頭最大視場角的一半，并且使各個數字攝像機的光軸對準被測鏡頭的物方主點；

②將分劃板、勻光板和背光板放置在被測鏡頭的像方一側并沿被測鏡頭的光軸方向由近及遠依次布設，所述分劃板上刻有多組由不同線對的子午向和弧矢向排列的黑白細線組成的鑒別率單元圖案；

③調整分劃板與被測鏡頭的相對位置，直至分劃板位于被測鏡頭的焦平面，以保證通過被測鏡頭產生的平行光在數字攝像機上形成清晰的鑒別率單元圖案的圖像；

④選取每個數字攝像機位于其中心位置的一個鑒別率單元圖案的圖像，根據該圖像計算出不同線對密度對應的MTF值；

⑤根據每個數字攝像機所在視角位置以及計算出的不同線對密度對應的MTF值，生成被測鏡頭在不同視角位置上的子午向和弧矢向的調制傳遞函數曲線；

所述數字攝像機的鏡頭焦距大于被測鏡頭的焦距，且數字攝像機的鏡頭選用高清晰度鏡頭。

為了提高測量的準確性，所述數字攝像機的鏡頭焦距是被測鏡頭焦距的2-10倍，所述高清晰度鏡頭指調制傳遞函數曲線在0-50線對范圍的MTF值高于0.8的鏡頭。

為了進一步提高測量的準確性，步驟⑤生成的調制傳遞函數曲線用以下方法進行補償：

數字攝像機(5)的鏡頭的調制傳遞函數曲線：MTF₂＝f₂(x)；

步驟⑤生成的調制傳遞函數曲線：MTF₁＝f₁(x)；