[发明专利]超短物距光学镜头的调制传递函数的测量装置

说明书

本发明涉及一种超短物距光学镜头的调制传递函数的测量装置。包括照明光源、匀化板、分划板、多个中继物镜和图像传感器，所述分划板上设有多个检测用的图案单元，待测镜头将位于像方的分划板的图像单元投影成实像到物面所示的位置，实像上位于相应的中继物镜光轴附近的图像单元经由中继物镜成像于图像传感器。本发明在现有技术的基础上，在图像传感器和待测镜头之间增加了中继物镜等光路和结构，使得内窥镜头、扫码镜头等一部分物距极小的镜头的在线式测量成为可能。

技术领域

本发明涉及光学设备领域，特别为一种超短物距光学镜头的调制传递函数的测量装置。

背景技术

在线式光学镜头调制传递函数检测仪因测量精度高、速度快，目前广泛使用于安防镜头、手机镜头、车载镜头等光学镜头的品质控制用途。

现有在线式测量光学镜头的调制传递函数是最常用的方法，可参考专利号为“201410372868.4”的无限共轭光路测量光学镜头的调制传递函数的方法及装置。大多数的安防镜头、手机镜头、车载镜头，都是要求测量物距为无穷远时的调制传递函数，因此适用于此专利所述的技术。

然而，医学所用的内窥镜，使用的摄像器件特别小(大致在1/9”-1/4”，以1/6”具多)。它的物距通常只有几毫米到五十毫米左右。为了满足景深要求，内窥镜头的焦距要求做的特别短(一般在0.8至2mm)。它的相对孔径在1：4至1：8之间。

用于刷码付费的二维码扫码设备的光学镜头，它的焦距在3-6mm左右，使用的摄像器件在1/4”以上，视场角比医学所用的内窥镜小的多(50-80°左右)，物距通常也是几十毫米，所以要求测量调制传递函数时的物距为超短距。

专利号为“202021675233.9”的一种MTF检测装置，是用于有限物距测量调制传递函数的方法。这个方法的原理是逆投影成像，即位于待测镜头靶面的鉴别率板的图案经待测镜头投影到位于工作面的图像传感器。由于每个图像传感器及相关线路板有一定的尺寸，故要求相邻图像传感器之间必须有一定间隔，因此该专利的方法用于测量超短物距时，会遇到结构干涉的问题。图1是现有内窥镜头测量时结构干涉的示意图，所使用的内窥镜头的焦距为1mm，物距10mm，通常要求测试MTF的0.7视场的角度为45°。在使用10mm*10mm面阵CMOS图像传感器的情况下，即使不考虑图像传感器所焊接的线路板的更大尺寸，相邻的图像传感器的结构尺寸也已经干涉。

发明内容

本发明的目的在于：克服以上缺点提供一种超短物距光学镜头的调制传递函数的测量装置，该装置在现有技术的基础上，在图像传感器和待测镜头之间增加了中继物镜等光路和结构，使得内窥镜头、扫码镜头等一部分物距极小的镜头的在线式测量成为可能。

本发明通过如下技术方案实现：一种超短物距光学镜头的调制传递函数的测量装置，包括照明光源、匀化板、分划板、多个中继物镜、以及位于各中继物镜像方的图像传感器，各中继物镜按照待测镜头的测量要求分布于待测镜头的检测位置的物方一侧,各中继物镜的光轴均对准位于检测位置的待测镜头的物方主点,且各中继物镜与待测镜头光轴的夹角均小于或等于待测镜头最大视场角的一半，所述照明光源、匀化板、分划板位于待测镜头的检测位置的像方一侧并沿待测镜头的光轴方向由远及近依次布设,所述分划板上设有多个检测用的图案单元，并保证有完整的检测用图像单元成像于各图像传感器,待测镜头将位于像方的分划板的图像单元投影成实像到物面所示的位置，实像上位于相应的中继物镜光轴附近的图像单元经由中继物镜成像于图像传感器；所述图像传感器与能接收图像传感器传递的图像信息并根据接收到的图像信息计算出待测镜头调制传递函数的处理器连接。

所述物面为平面或以位于检测位置的待测镜头的物方主点为中心的球冠面，优选物面为球冠面。取平面时，进入中继物镜的光束是不对称的；离中心轴视场越大，不对称性越厉害，不利于MTF测量精度提高。因此，物面优选位于检测位置的待测镜头的物方主点为中心的球冠面，再经中继物镜成像于同心的图像传感器装置上。