[发明专利]一种用于小型离轴光学系统的MTF测试装置及方法

说明书

本发明提出一种用于小型离轴光学系统的MTF测试装置及方法，该装置主要由平行光管、MTF探测系统、平面反射镜及二维旋转机构构成；其中二维旋转机构与平面反射镜刚性连接；平行光管和MTF探测系统位于同一光轴上，平面反射镜位于二者之间。利用本发明可以使得测试调整机构大为简化，便于操作，并且将平面反射镜与待测光学系统形成一个测试模块，特别便于开展一系列光学性能模块化测试，简化操作流程，提高测试效率。

技术领域

本发明属于光学测量技术领域，特别涉及一种用于小型离轴光学系统的MTF测试装置及方法。

背景技术

随着注塑、车削等加工工艺不断进步，复杂自由曲面棱镜结构被越来越广泛的应用在光学系统设计中，这种结构常常是离轴非对称式的。而常见的MTF测试设备的机械调整结构都是针对同轴对称光学系统，平行光管、待测镜头以及探测系统在同一光轴上，用来进行视场角测量的调整装置也只能在一维方向上小角度调整，无法直接进行入射光轴和出射光轴有大角度夹角的离轴光学系统测量；并且不同视场角MTF测量也主要是针对一维方向视场可以代表整个像面的旋转对称光学系统，无法对非对称系统的每一个视场点进行采样。若要采用现有的MTF测试设备完成离轴非对称自由曲面棱镜测量，需要构建可以进行两维方向旋转的机械调整机构，该调整机构由于在完成二维方向旋转的同时，还需要承载待测光学系统和MTF探测系统，以及MTF探测系统自身的机械调整架，所以体积大，结构复杂，费用也比较高。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术中存在的问题，提出一种用于小型离轴光学系统的MTF测试装置及方法，利用本发明可以使得测试调整机构大为简化，便于操作，并且将平面反射镜与待测光学系统形成一个测试模块，特别便于开展一系列光学性能模块化测试，简化操作流程，提高测试效率。

实现本发明的技术方案如下：

一种用于小型离轴光学系统的MTF测试装置，主要由平行光管、MTF探测系统、平面反射镜及二维旋转机构构成；其中二维旋转机构与平面反射镜刚性连接；平行光管和MTF探测系统位于同一光轴上，平面反射镜位于二者之间。

本发明平面反射镜的直径应满足在旋转时不遮挡待测光学系统的光路。平面反射镜的加工面形误差应满足其中θ为平面反射镜法线与入射光轴夹角，W(x,y)为满足一定测试精度前提下，系统误差分配给平面反射镜的波前误差。

一种用于小型离轴光学系统的MTF测试方法，具体步骤为：

步骤一，设置MTF测试装置；

所述测试装置主要由平行光管、MTF探测系统、平面反射镜及二维旋转机构构成；其中二维旋转机构与平面反射镜刚性连接；平行光管和探测系统位于同一光轴上，平面反射镜、二维旋转机构与待测光学系统构成测试模块位于平行光管和MTF探测系统之间的光路中；

步骤二，平行光管出射光经测试模块后会聚到MTF探测系统中，利用二维旋转机构调整平面反射镜在光路中的放置角度，实现光的不同视场角入射到待测光学系统中，并保证测试模块的入射光轴与出射光轴平行；

步骤三，MTF探测系统根据接收的光信号测试出待测光学系统的MTF。

有益效果

本发明利用二维旋转机构调整平面反射镜，调整到达待测系统的光的入射角，实现测试模块的入射光轴与出射光轴平行，从而实现对待测系统不同视场角进行MTF量，该装置结构简单，体积小，且成本低，易于形成一个模块，应用到其他光学参数测量中。

附图说明

图1为本发明用于小型离轴光学系统的MTF测试装置的示意图；

图2为本发明提出的MTF测试装置用于自由曲面棱镜MTF测试的示意图；其中：1平行光管，2待测光学系统，3MTF探测系统，4平面反射镜，5二维旋转机构，6测试模块，7为待测的离轴非对称自由曲面棱镜。