CN100580406C - 光学低通滤波器性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测试装置，旨在提供一种光学低通滤波器性能测试的装置。该装置包括光源，在光源的光路上，依次设置带小孔的挡板、光学成像系统A、转像系统、光学成像系统B和图像传感器，一个计算机系统连接于图像传感器，用于将图像传感器传送的电信号处理成图像数据结果；被测光学低通滤波器摆放位置设于转像系统与光学成像系统B之间的光路上；所述转像系统是一直角棱镜；所述光学成像系统A和光学成像系统B各包括至少一个显微物镜。本发明提供的检测光学低通滤波器性能的装置相对于现有技术更加快速、批量、精确。

Description

光学低通滤波器性能测试装置

技术领域

本发明涉及一种测试装置，特别涉及光学低通滤波器性能测试的装置。

背景技术

数码照相机和数码摄像机采用诸如CCD(电荷耦合器件)之类的固态成像器件，光电成像系统的最高空间频率(奈奎斯特频率)是其空间采样频率的1/2，若被采样图像的频谱高频分量高于奈奎斯特频率，则图像上的高频部分将和基频部分重叠造成图像的频谱混叠，而图像的重建过程不能消除混叠现象，从而会和被摄物体形成莫尔效应，为此，在相机与成像表面之间一般提供一个光学低通滤波器(光学低通滤波器)，从而在成像表面上形成的图像中有效抑制高空间频率分量。

现在，随着数码照相机和数码摄像机的快速普及，光学低通滤波器的需求量急剧增大，市场前景好，经济效益显著，国内少数能够生产光学低通滤波器的光学加工厂在加工技术上已经得到了国际数码相机厂商的认可。传统的光学低通滤波器的检测方法主要是在加工过程中对每片水晶片的厚度进行测量，并在胶合成型后再测量的方法，由于没有专用的检测设备，导致测量方法繁琐、精度低，不能满足市场对大量光学低通滤波器的需求。因此，开发一种能快速、批量、精确检测光学低通滤波器性能的仪器成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种能快速、批量、精确检测光学低通滤波器性能的装置。为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种光学低通滤波器性能测试装置，包括光源，在光源的光路上，依次设置带小孔的挡板、光学成像系统A、转像系统、光学成像系统B和图像传感器，一个计算机系统连接于图像传感器，用于将图像传感器传送的电信号处理成图像数据结果；被测光学低通滤波器摆放位置设于转像系统与光学成像系统B之间的光路上；

所述转像系统是一直角棱镜；所述光学成像系统A和光学成像系统B各包括至少一个显微物镜。

作为一种改进，所述图形传感器包括一个CMOS或者CCD图像采集芯片。

作为一种改进，所述计算机系统是通过USB信号线与图像传感器连接的。

作为一种改进，所述计算机系统包括一个显示器，用于接收并显示经计算机系统处理的图像数据结果。

作为一种改进，所述光源是一个点光源。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的检测光学低通滤波器性能的装置相对于现有技术更加快速、批量、精确。

附图说明

图1是实施例1中测试装置的结构示意图；

图2是被测的光学低通滤波器上光线路线示意图。

具体实施方式

以下结合附图1、2通过具体实施例1进一步对本发明进行描述。

实施例中的光学低通滤波器性能测试装置，包括光源1，在光源的光路上，依次设置带小孔的挡板2、光学成像系统A3、转像系统4、光学成像系统B5和图像传感器6，被测光学低通滤波器7摆放位置设于转像系统4与光学成像系统B5之间的光路上。

带小孔的挡板2用于形成点光源。光学成像系统A3是一个显微物镜(也可以是一组显微物镜)。转像系统4系采用直角棱镜，其放置要求能将水平入射光转为垂直出射，改变光路的方向，并将光学成像系统A3透射的点光源的光线成像于待测光学低通滤波器7表面上。光学成像系统B5是一个显微物镜(也可以是一组显微物镜)，用于将通过待测光学低通滤波器7的光线成像于图像传感器6上。图像传感器6包括一个CMOS图像采集芯片(也可以是CCD图像采集芯片)，用于接受通过光学成像系统B5的光学信号，并转换成电信号。

一个计算机系统通过USB信号线连接于图像传感器6，用于将图像传感器6传送的电信号处理成图像数据结果。计算机系统还包括一个显示器，用于接收并显示经计算机系统处理的图像数据结果。

该测试装置的工作原理是：光源1发出的光经过小孔形成点光源，由光学成像系统A3经转像系统4折射后成像在光学低通滤波器7的表面上，由于透过光学低通滤波器7，图像的高频部分被抑制，低频部分通过光学成像系统B5成像在图像传感器6的CMOS图像采集芯片上，图像信号通过USB接口输入到计算机系统，由配套软件计算出光学低通滤波器的结构参数及其光学传递函数，并将处理的图像数据结果显示于显示器上。

该测试装置中：

光源1应具有以下特点：(1)能够提供稳定的光能量，光功率与要求图像相匹配；(2)采用了非相干光源(并不要求一定是非相干光源)；(3)寿命长；(4)供电电路简单而稳定。

挡板2的小孔直径要求适中，如果太大，则图像难以分辨，也不能太小，否则容易出现明显的衍射图样，难以计算，本实施例中小孔直径为20μm，当光源光照射，构成一个点光源。也可以直接采用点光源。

光学成像系统A3采用普通显微物镜，要求能将小孔成像在光学低通滤波器7的表面，其放大倍率与小孔的孔径及电子目镜的像素大小要相匹配，本实施例中10倍的放大倍率。

光学成像系统B2也采用普通显微物镜，要求能将通过光学低通滤波器7的光成像在图像传感器6，且要求采集到的分离的光点距离分的越开越好，本实施例中采用60倍的放大倍率。

本实施例中的CMOS图像采集芯片外形尺寸为1/2英寸，有效象素单元1632×1224。本实施例采用的CMOS图像采集芯片由Motorola公司生产。

本发明实现测试的原理如下：

光学低通滤波器的基本原理是利用双折射晶体(双折射晶体是一种使用场合不多的、简单的光学低通滤波器)。当成像光束经过晶体后，带有同一目标图像的信息被分成o光与e光，如图2所示，当光线垂直入射到双折射晶体，假设入射光线与光轴夹角θ；n₀，n_e为寻常光与非常光的折射率。T为晶体厚度。那么出射时，o光与e光分开的距离为

$a=T\frac{(n_o^2-n_e^2)\mathrm{tg\θ}}{n_o^2{\mathrm{tg}}^2\mathrm{\θ}+n_e^2}$

改变双折射晶体的厚度则光点分开的距离也就不同，单块的双折射晶体相当于空间梳状滤波器

$h\left(x\right)=\frac{1}{2}[\mathrm{\δ}\left(x\right)+\mathrm{\δ}(x-a)]$

其传递函数为：H(s)＝cos(πas)exp(-jπas)

图像传感器通过USB信号线将电信号传送至计算机系统，由计算机系统计算出点与点的间距α，从而计算出对应双折射晶体的厚度T，由该传递函数可计算出对应的双折射晶体的光学传递函数，同理，多片式光学低通滤波器也可以如法得到其对应的传递函数和光学传递函数。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例子。显然，本发明不限于以上实施例子，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (5)

1、一种光学低通滤波器性能测试装置，包括光源，其特征在于，在光源的光路上，依次设置带小孔的挡板、光学成像系统A、转像系统、光学成像系统B和图像传感器，一个计算机系统连接于图像传感器，用于将图像传感器传送的电信号处理成图像数据结果；被测光学低通滤波器摆放位置设于转像系统与光学成像系统B之间的光路上；

所述转像系统是一直角棱镜；所述光学成像系统A和光学成像系统B各包括至少一个显微物镜。

2、根据权利要求1所述的光学低通滤波器性能测试装置，其特征在于，所述图像传感器包括一个CMOS或者CCD图像采集芯片。

3、根据权利要求1所述的光学低通滤波器性能测试装置，其特征在于，所述计算机系统是通过USB信号线与图像传感器连接的。

4、根据权利要求1所述的光学低通滤波器性能测试装置，其特征在于，所述计算机系统包括一个显示器，用于接收并显示经计算机系统处理的图像数据结果。

5、根据权利要求1所述的光学低通滤波器性能测试装置，其特征在于，所述光源是一个点光源。

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