[發明專利]超短物距光學鏡頭的調制傳遞函數的測量裝置

在審

• 申請號: 202110735045.3
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113358331A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 孫宏
• 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

本發明涉及一種超短物距光學鏡頭的調制傳遞函數的測量裝置。包括照明光源、勻化板、分劃板、多個中繼物鏡和圖像傳感器，所述分劃板上設有多個檢測用的圖案單元，待測鏡頭將位于像方的分劃板的圖像單元投影成實像到物面所示的位置，實像上位于相應的中繼物鏡光軸附近的圖像單元經由中繼物鏡成像于圖像傳感器。本發明在現有技術的基礎上，在圖像傳感器和待測鏡頭之間增加了中繼物鏡等光路和結構，使得內窺鏡頭、掃碼鏡頭等一部分物距極小的鏡頭的在線式測量成為可能。

技術領域

本發明涉及光學設備領域，特別為一種超短物距光學鏡頭的調制傳遞函數的測量裝置。

背景技術

在線式光學鏡頭調制傳遞函數檢測儀因測量精度高、速度快，目前廣泛使用于安防鏡頭、手機鏡頭、車載鏡頭等光學鏡頭的品質控制用途。

現有在線式測量光學鏡頭的調制傳遞函數是最常用的方法，可參考專利號為“201410372868.4”的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。大多數的安防鏡頭、手機鏡頭、車載鏡頭，都是要求測量物距為無窮遠時的調制傳遞函數，因此適用于此專利所述的技術。

然而，醫學所用的內窺鏡，使用的攝像器件特別小(大致在1/9”-1/4”，以1/6”具多)。它的物距通常只有幾毫米到五十毫米左右。為了滿足景深要求，內窺鏡頭的焦距要求做的特別短(一般在0.8至2mm)。它的相對孔徑在1：4至1：8之間。

用于刷碼付費的二維碼掃碼設備的光學鏡頭，它的焦距在3-6mm左右，使用的攝像器件在1/4”以上，視場角比醫學所用的內窺鏡小的多(50-80°左右)，物距通常也是幾十毫米，所以要求測量調制傳遞函數時的物距為超短距。

專利號為“202021675233.9”的一種MTF檢測裝置，是用于有限物距測量調制傳遞函數的方法。這個方法的原理是逆投影成像，即位于待測鏡頭靶面的鑒別率板的圖案經待測鏡頭投影到位于工作面的圖像傳感器。由于每個圖像傳感器及相關線路板有一定的尺寸，故要求相鄰圖像傳感器之間必須有一定間隔，因此該專利的方法用于測量超短物距時，會遇到結構干涉的問題。圖1是現有內窺鏡頭測量時結構干涉的示意圖，所使用的內窺鏡頭的焦距為1mm，物距10mm，通常要求測試MTF的0.7視場的角度為45°。在使用10mm*10mm面陣CMOS圖像傳感器的情況下，即使不考慮圖像傳感器所焊接的線路板的更大尺寸，相鄰的圖像傳感器的結構尺寸也已經干涉。

發明內容

本發明的目的在于：克服以上缺點提供一種超短物距光學鏡頭的調制傳遞函數的測量裝置，該裝置在現有技術的基礎上，在圖像傳感器和待測鏡頭之間增加了中繼物鏡等光路和結構，使得內窺鏡頭、掃碼鏡頭等一部分物距極小的鏡頭的在線式測量成為可能。

本發明通過如下技術方案實現：一種超短物距光學鏡頭的調制傳遞函數的測量裝置，包括照明光源、勻化板、分劃板、多個中繼物鏡、以及位于各中繼物鏡像方的圖像傳感器，各中繼物鏡按照待測鏡頭的測量要求分布于待測鏡頭的檢測位置的物方一側,各中繼物鏡的光軸均對準位于檢測位置的待測鏡頭的物方主點,且各中繼物鏡與待測鏡頭光軸的夾角均小于或等于待測鏡頭最大視場角的一半，所述照明光源、勻化板、分劃板位于待測鏡頭的檢測位置的像方一側并沿待測鏡頭的光軸方向由遠及近依次布設,所述分劃板上設有多個檢測用的圖案單元，并保證有完整的檢測用圖像單元成像于各圖像傳感器,待測鏡頭將位于像方的分劃板的圖像單元投影成實像到物面所示的位置，實像上位于相應的中繼物鏡光軸附近的圖像單元經由中繼物鏡成像于圖像傳感器；所述圖像傳感器與能接收圖像傳感器傳遞的圖像信息并根據接收到的圖像信息計算出待測鏡頭調制傳遞函數的處理器連接。

所述物面為平面或以位于檢測位置的待測鏡頭的物方主點為中心的球冠面，優選物面為球冠面。取平面時，進入中繼物鏡的光束是不對稱的；離中心軸視場越大，不對稱性越厲害，不利于MTF測量精度提高。因此，物面優選位于檢測位置的待測鏡頭的物方主點為中心的球冠面，再經中繼物鏡成像于同心的圖像傳感器裝置上。