CN106768899B - 一种用于镜片生产的mtf检测装置及检测镜片的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于镜头生产的MTF检测装置，包括相机准直器阵列组件、测角仪、底座和可移动式托盘组件；测角仪安装在相机准直器阵列组件上；底座为框架结构，相机准直器阵列组件安装在底座上、并可相对底座转动；可移动式托盘组件包括托盘、目标板和移动组件，托盘上设有镜头安装孔，目标板上设计有图案、并位于托盘的正下方，托盘和目标板均安装在移动组件上，托盘位于相机准直器阵列组件的正下方。本发明适于不同类型的样品透镜，特别是广角透镜，可实现对样品透镜的方位检测；一次可同时检测多个待测镜片，且可对镜片进行各种角度的检测，显著提高了检测效率和检测的准确性；本申请检测方法简单易操作。

Description

一种用于镜片生产的MTF检测装置及检测镜片的方法

技术领域

本发明涉及一种用于镜片生产的MTF检测装置及检测镜片的方法，属于镜片检测领域。

背景技术

调制传递函数简称MTF,是用于评估光学系统的分辨率和性能的主要测试方法，是对光学系统的图像形成能力的客观评价的重要辅助。当通过光学系统观察从准直器投影的目标时，由于不可避免的像差和衍射现象，所得到的图像将有一定程度的劣化，可以通过分析和计算投影图像的对比度来表示光学系统的图像质量。

MTF是客观和定量地表达光学系统的成像质量的手段，它还可以用来与设计的模拟MTF进行比较，从而利于预测和测试光学系统的性能。随着对更高生产率的需求，MTF测量作为生产相机光学器件的标准，需要快速在线测试得出合格还是不合格，然而现有的MTF检测装置，一次只能检查一个样品，且测量角度固定，并不能全面反应光学系统的质量。

发明内容

为了解决现有技术中镜片检测效率低、准确率低等缺陷，本发明提供一种用于镜片生产的MTF检测装置及检测镜片的方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种用于镜头生产的MTF检测装置，包括相机准直器阵列组件、测角仪、底座和可移动式托盘组件；测角仪安装在相机准直器阵列组件上；底座为框架结构，相机准直器阵列组件安装在底座上、并可相对底座转动；可移动式托盘组件包括托盘、目标板和移动组件，托盘上设有镜头安装孔，目标板上设计有图案、并位于托盘的正下方，托盘和目标板均安装在移动组件上，托盘位于相机准直器阵列组件的正下方。

相机准直器阵列组件可相对底座转动，也即相机准直器阵列组件的测量角度可任意调整；上述测角仪，可实时测量相机准直器阵列组件的测量角度；可移动式托盘组件指托盘组件在移动组件的带动下可在水平、竖直方向上作调整，以便获得最佳的聚焦平面，进而提高检测的准确性，同时实现对不同目标组的测量。

本申请上、下等方位词指装置正常使用状态时的相对位置，可移动式托盘组件位于相机准直器阵列组件的正下方，通过相机准直器阵列组件实现对可移动式托盘组件上光学系统镜头等的检测。

本申请通过将制造的光学系统(如相机镜头)的图像质量与设计预期进行比较，来得出产品合格与否；本申请适用于所有镜片，包括车载镜头、相机镜头等的检测，也可用于智能手机相机镜头的检测。

本申请测量装置，利用MTF对光学系统的图像形成能力进行客观评价，可快速精准地在线测试得出光学系统合格还是不合格，可以显著的减少测量时间，满足大批量生产光学系统的需要。

利用上述装置在线检测的方法包括顺序相接的如下步骤：

A，将待检测镜片安装在可移动式托盘组件上；

B，将相机准直器阵列组件倾斜到两个以上测量角度中的初始预设角度，相机准直器阵列组件中的每个相机准直器对应一个待测镜片；

C，从目标板投影的图像通过待测镜片并由相机准直器阵列组件捕获；

D，可移动式托盘组件通过Z向移动，使相机准直器阵列组件在捕获期间捕获镜片最佳聚焦图像平面；捕获时，步数和步长可预定义，用于更精细的扫描，相机准直器阵列组件捕获的图像保存在硬盘驱动器中；

E，完成D步骤后，可移动式托盘组件在Y方向上步进到另一组待测镜片，并重复D步骤，直到所有待测镜片在该测量角度下被检查；

F，接下来，相机准直器阵列组件倾斜到另一测量角度，并重复步骤D和E，相机准直器阵列组件的旋转角度由测角仪感应；

G，重复步骤F，直到所有的测量角度被检查；

H，在装载另一个样品透镜托盘时，使用MTF分析软件分析存储的图像，并向操作者显示最终的合格-不合格报告。

上述步骤B中具体选择几个测量角度根据所检测光学系统的性质来衡量，为了进一步提高评价的准确性，可以选择9个或更多的测量角度；步骤B中，相机准直器阵列组件中的每个相机准直器对应一个待测镜片，也即一次测量中，相机准直器阵列组件包括几个相机准直器就能同时实现对几个镜片的检测。本申请分析软件等均使用现有公知的软件。

为了进一步提高相机准直器阵列组件角度测量的准确性，优选，测角仪为激光测角仪，包括激光棒和角度测量装置，激光棒安装在相机准直器阵列组件上，角度测量装置安装在底座上。

使用时，激光棒随着相机准直器阵列组件的转动而转动，角度测量装置通过感应激光棒所发激光束的角度变化，从而得出相机准直器阵列组件的角度变化。

为了进一步提高检测的准确性和效率，相机准直器阵列组件包括两片以上的平行四边形组件和侧杆组件；所有平行四边形组件的结构相同、大小相等；每个平行四边形组件包括两根主杆、上横杆、下横杆和两个以上的相机准直器，上横杆和下横杆设在两根主杆之间、并与两根主杆形成平行四边形结构，两根主杆转动连接在底座上，所有的相机准直器镜头向下竖直安装在上横杆和下横杆上；侧杆组件将所有的平行四边形组件连为一体结构；激光棒竖直向下安装在其中一个平行四边形组件的上横杆和下横杆上。

激光棒竖直向下安装指当激光棒发出的激光是竖直向下的。优选，平行四边形组件由四个，每个平行四边形组件上有4个相机准直器，且等间距设置，所有的相机准直器形成了方块阵列。

当平行四边形组件旋转时，激光棒和所有相机准直器均相对于其枢轴平行地旋转，从激光棒发射的激光束照射到角度测量装置并聚焦到角度测量装置内部的检测器上，当平行四边形组件旋转时，角度计测量装置可检测到激光斑在其检测器上的空间偏移，从而得到平行四边形组件的旋转角度。平行四边形组件旋转从而带动相机准直器旋转，从而实现对待测镜片各种角度的检测。

为了进一步提高检测的灵活性和准确性，主杆外围套结有底部连接器，主杆可在底部连接器内转动，主杆的底部设有钨钢柱体，底部连接器安装在底座上。

主杆可在底部连接内作前后左右的转动；主杆的底部指装置正常使用时，主杆的最低位置；上述钨钢柱体用于平衡相机准直器阵列组件，使用前，在钨钢柱体上粘接插销并拧入主杆(主杆上设有插销孔)，一旦相机准直器阵列组件平衡，钨棒将由平头螺钉固定，测量期间，钨钢柱体与主杆之间不做相对运动。

为了进一步提高检测装置的结构稳定性，优选，侧杆组件有两根；上横杆的两端均不超出两根主杆，下横杆的两端均超出两根主杆，所有的平行四边形组件平行等间距排列形成相机准直器阵列，两根侧干组件分别将相机准直器阵列两边超出主杆的下横杆连为一体结构；上横杆和下横杆与两根主杆之间均为转动连接。

下横杆的两端均超出两根主杆的长度相等。

为了进一步提高自动化程度，相机准直器阵列组件还包括X向驱动器和Y向驱动器，X向驱动器和Y向驱动器都带有驱动轴，X向驱动器和Y向驱动器的驱动轴均与最外侧平行四边形组件的其中一个底部连接器连接，且X向驱动器和Y向驱动器的驱动轴相互垂直，X向驱动器和Y向驱动器的底座均安装在底座上。

X向驱动器和Y向驱动器可实现对机准直器阵列组件在X向和Y向上旋转的自动驱动；X向驱动器和Y向驱动器均设有驱动轴和底座。

为了简化结构，同时确保检测的准确性，底座包括一个支撑框架和两个底部连接器安装框架，两个底部连接器安装框架设在支撑框架上表面的两端，平行四边形组件两个主杆上的底部连接器分别安装在两个底部连接器安装框架内；相机准直器通过安装杆安装在上横杆和下横杆上，相机准直器包括相机连接器、相机、镜头支架和镜头，镜头通过镜头支架连接在相机上，相机通过相机连接器连接在安装杆上。

为了更进一步提高检测的准确性，可移动式托盘组件包括托盘、目标板、背光面板、托盘框架、Z向驱动器、线性滑轨、千分尺装配、千分尺夹具、底部组件连接器和底板；托盘、目标板和背光面板从上到下依次相接、均安装在托盘框架上形成托盘组件；托盘框架安装在线性滑轨上；底部组件连接器有两个，分别设在底板的两端的上表面；千分尺装配穿过千分尺夹具安装在底板上，千分尺装配顶部与托盘组件相接；线性滑轨安装在两个底部组件连接器之间的底板上；Z向驱动器安装在底板上，Z向驱动器的驱动轴与托盘组件相接。

为了进一步提高检测准确性和方便性，目标板上的图案由黑白相间的方块组成；托盘组件上设有两个安全伸缩把手。

为了进一步提高装置的平衡性，相机准直器阵列组件上设有配重。

Z向驱动器和千分尺装配用于上下移动托盘组件以扫描焦平面并获取最佳聚焦平面，根据待测样品透镜，一般在十到几百微米的范围调整。

本申请MTF检测装置适于不同类型的样品透镜，特别是广角透镜，相机准直器阵列组件可以在所有方向上达到X方向+/-55度，Y方向+/-45度的旋转角度，可实现对样品透镜的全面检测。

本申请MTF检测装置一次可同时检测多个待测镜片，且可对镜片进行各种角度的检测，显著提高了检测效率和检测的准确性。

利用上述用于镜片生产的MTF检测装置检测镜片的方法，包括顺序相接的如下步骤：

A，将待检测镜片安装在可移动式托盘组件上；

B，将相机准直器阵列组件倾斜到两个以上测量角度中的初始预设角度，相机准直器阵列组件中的每个相机准直器对应一个待测镜片；

C，从目标板投影的图像通过待测镜片并由相机准直器阵列组件捕获；

D，可移动式托盘组件通过Z向移动，使相机准直器阵列组件在捕获期间捕获镜片最佳聚焦图像平面；

E，完成D步骤后，可移动式托盘组件在Y方向上步进到另一组待测镜片，并重复D步骤，直到所有待测镜片在该测量角度下被检查；

F，接下来，相机准直器阵列组件倾斜到另一测量角度，并重复步骤D和E，相机准直器阵列组件的旋转角度由测角仪测量；

G，重复步骤F，直到所有的测量角度被检查；

H，将相机准直器阵列组件捕获的图像与预期图像进行比较，得到产品合格与否。

预期图像指预先设置的标准图像，差于标准图像的为不合格。

本发明未提及的技术均参照现有技术。

本发明用于镜头生产的MTF检测装置，适于不同类型的样品透镜，特别是广角透镜，相机准直器阵列组件可以在所有方向上达到X方向+/-55度，Y方向+/-45度的旋转角度，可实现对样品透镜的全面检测；一次可同时检测多个待测镜片，且可对镜片进行各种角度的检测，显著提高了检测效率和检测的准确性；本申请检测方法简单易操作。

附图说明

图1为本发明用于镜头生产的MTF检测装置的结构示意图(图中省去了可移动式托盘组件)；

图2为本发明用于镜头生产的MTF检测装置的分解示意图；

图3为本发明不与X向驱动器和Y向驱动器连接的主杆的结构示意图；

图4为本发明图4的分解示意图；

图5为本发明不与X向驱动器和Y向驱动器连接的平行四边形组件的结构示意图；

图6为本发明图5的分解示意图；

图7为本发明与X向驱动器和Y向驱动器连接的主杆的结构示意图；

图8为本发明图6的分解示意图；

图9为本发明与X向驱动器和Y向驱动器连接的平行四边形组件的结构示意图；

图10为本发明图8的分解示意图；

图11为本发明侧杆组件的结构示意图；

图12为本发明图10的分解示意图；

图13为本发明底座的结构示意图；

图14为本发明图12的分解示意图；

图15为本发明相机准直器结构示意图；

图16为本发明图14的分解示意图；

图17为本发明可移动式托盘组件的结构示意图；

图18为本发明目标板的结构示意图；

图19为待测透镜所获取的图像；

图中，1为相机准直器阵列组件，11为平行四边形组件，12为侧杆组件，13为X向驱动器，14为电机轴连机器，15为马达支架，16为配重，17为配重帽，18为相机准直器，19为角度测量装置，110为Y向驱动器，111为主杆，112为底部连接器，113为钨钢柱体，114为插销，115为连接驱动器的底部连接器，116为上横杆，117为下横杆，118为激光棒连接器，119为侧栏，120侧杆插头，121为相机连接器，122为相机，123为镜头支架，124为镜头，2为底座，21为底部连接器安装框架，22为第一支架，23为第二支架，24为第三支架，25为第四支架，3为可移动式托盘组件，31为托盘，32为目标板，33为背光面板，33为托盘框架，34为总支架，35为Z向驱动器，36为线性滑轨，37为千分尺装配，38为双千分尺夹具，39为单千分尺夹具，310为底部组件连接器，311为底板，312为安全伸缩把手，313皮带张力杆，314为弹簧，315为皮带张力延伸器，316为集线器，4为紧固螺钉，5为带轴承的肩钉，6为轴承,7为半止动六角,8为六角套筒，9为六角形插座，10为垫圈，101为锁紧螺母，102为不锈钢弹簧柱塞，103齿轮，104为肩螺钉，105为六角螺丝。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

如图所示的用于镜头生产的MTF检测装置，包括相机准直器阵列组件、测角仪、底座和可移动式托盘组件；测角仪为激光测角仪，包括激光棒和角度测量装置，激光棒安装在相机准直器阵列组件上，角度测量装置安装在底座上；底座为框架结构，相机准直器阵列组件安装在底座上、并可相对底座转动；可移动式托盘组件包括托盘、目标板和移动组件，托盘上设有镜头安装孔，目标板上设计有图案、并位于托盘的正下方，托盘和目标板均安装在移动组件上，托盘位于相机准直器阵列组件的正下方。

实施例2

与实施例1基本相同，所不同的是：相机准直器阵列组件包括四片平行四边形组件和侧杆组件；所有平行四边形组件的结构相同、大小相等；每个平行四边形组件包括两根主杆、上横杆、下横杆和四个相机准直器，上横杆和下横杆设在两根主杆之间、并与两根主杆形成平行四边形结构，两根主杆转动连接在底座上，所有的相机准直器镜头向下竖直安装在上横杆和下横杆上；侧杆组件将所有的平行四边形组件连为一体结构；激光棒竖直向下安装在最外层平行四边形组件的上横杆和下横杆上。

当平行四边形组件旋转时，激光棒和所有相机准直器均相对于其枢轴平行地旋转，从激光棒发射的激光束照射到角度测量装置并聚焦到角度测量装置内部的检测器上，当平行四边形组件旋转时，角度计测量装置可检测到激光斑在其检测器上的空间偏移，从而得到平行四边形组件的旋转角度。平行四边形组件旋转从而带动相机准直器旋转，从而实现对待测镜片各种角度的检测。

实施例3

与实施例2基本相同，所不同的是：主杆外围套结有底部连接器，主杆可在底部连接器内转动，主杆的底部设有钨钢柱体，底部连接器安装在底座上。

主杆可在底部连接内作前后左右的转动；主杆的底部指装置正常使用时，主杆的最低位置；上述钨钢柱体用于平衡相机准直器阵列组件，使用前，在钨钢柱体上粘接插销并拧入主杆(主杆上设有插销孔)，一旦相机准直器阵列组件平衡，钨棒将由平头螺钉固定，测量期间，钨钢柱体与主杆之间不做相对运动。

实施例4

与实施例3基本相同，所不同的是：侧杆组件有两根；上横杆的两端均不超出两根主杆，下横杆的两端均超出两根主杆，所有的平行四边形组件平行等间距排列形成相机准直器阵列，两根侧干组件分别将相机准直器阵列两边超出主杆的下横杆连为一体结构；上横杆和下横杆与两根主杆之间均为转动连接。下横杆的两端均超出两根主杆的长度相等。

实施例5

与实施例4基本相同，所不同的是：相机准直器阵列组件还包括X向驱动器和Y向驱动器，X向驱动器和Y向驱动器都带有驱动轴，X向驱动器和Y向驱动器的驱动轴均与最外侧平行四边形组件的其中一个底部连接器连接，且X向驱动器和Y向驱动器的驱动轴相互垂直，X向驱动器和Y向驱动器的底座均安装在底座上。

X向驱动器和Y向驱动器可实现对机准直器阵列组件在X向和Y向上旋转的自动驱动；X向驱动器和Y向驱动器均设有驱动轴和底座。

实施例6

与实施例5基本相同，所不同的是：底座包括一个支撑框架和两个底部连接器安装框架，两个底部连接器安装框架设在支撑框架上表面的两端，平行四边形组件两个主杆上的底部连接器分别安装在两个底部连接器安装框架内；相机准直器通过安装杆安装在上横杆和下横杆上，相机准直器包括相机连接器、相机、镜头支架和镜头，镜头通过镜头支架连接在相机上，相机通过相机连接器连接在安装杆上。

实施例7

与实施例6基本相同，所不同的是：可移动式托盘组件包括托盘、目标板、背光面板、托盘框架、Z向驱动器、线性滑轨、千分尺装配、千分尺夹具、底部组件连接器和底板；托盘、目标板和背光面板从上到下依次相接、均安装在托盘框架上形成托盘组件；托盘框架安装在线性滑轨上；底部组件连接器有两个，分别设在底板的两端的上表面；千分尺装配穿过千分尺夹具安装在底板上，千分尺装配顶部与托盘组件相接；线性滑轨安装在两个底部组件连接器之间的底板上；Z向驱动器安装在底板上，Z向驱动器的驱动轴与托盘组件相接。目标板上的图案由黑白相间的方块组成；托盘组件上设有两个安全伸缩把手；相机准直器阵列组件上设有配重。

利用上述各例中用于镜片生产的MTF检测装置检测镜片的方法，包括顺序相接的如下步骤：

A，将待检测镜片安装在可移动式托盘组件上；

B，将相机准直器阵列组件倾斜到九个测量角度中的初始预设角度，相机准直器阵列组件中的每个相机准直器对应一个待测镜片，一次可检测16个待测镜片；

C，从目标板投影的图像通过待测镜片并由相机准直器阵列组件捕获；

D，可移动式托盘组件通过Z向移动，使相机准直器阵列组件在捕获期间捕获镜片最佳聚焦图像平面；捕获时，步数和步长可预定义，用于更精细的扫描，相机准直器阵列组件捕获的图像保存在硬盘驱动器中；

E，完成D步骤后，可移动式托盘组件在Y方向上步进到另一组待测镜片，并重复D步骤，直到所有待测镜片在该测量角度下被检查；

F，接下来，相机准直器阵列组件倾斜到另一测量角度，并重复步骤D和E，相机准直器阵列组件的旋转角度由测角仪感应；

G，重复步骤F，直到所有的测量角度被检查；

H，在装载另一个样品透镜托盘时，使用MTF分析软件分析存储的图像，并向操作者显示最终的合格-不合格报告。

上述用于镜头生产的MTF检测装置，适于不同类型的样品透镜，特别是广角透镜，相机准直器阵列组件可以在所有方向上达到X方向+/-55度，Y方向+/-45度的旋转角度，可对样品透镜做到全方位无死角的检测；一次可同时检测16个待测镜片，当然也可根据实际情况增设平行四边形组件，从而检测更多的待测镜片,检测效率和检测的准确性均有显著的提升，且简单易操作。

Claims (2)

1.一种用于镜头生产的MTF检测装置，其特征在于：包括相机准直器阵列组件、测角仪、底座和可移动式托盘组件；测角仪安装在相机准直器阵列组件上；底座为框架结构，相机准直器阵列组件安装在底座上、并可相对底座转动；可移动式托盘组件包括托盘、目标板和移动组件，托盘上设有镜头安装孔，目标板上设计有图案、并位于托盘的正下方，托盘和目标板均安装在移动组件上，托盘位于相机准直器阵列组件的正下方；

相机准直器阵列组件包括两片以上的平行四边形组件和侧杆组件；所有平行四边形组件的结构相同、大小相等；每个平行四边形组件包括两根主杆、上横杆、下横杆和两个以上的相机准直器，上横杆和下横杆设在两根主杆之间、并与两根主杆形成平行四边形结构，两根主杆转动连接在底座上，所有的相机准直器镜头向下竖直安装在上横杆和下横杆上；侧杆组件将所有的平行四边形组件连为一体结构；

主杆外围套结有底部连接器，主杆可在底部连接器内转动，主杆的底部设有钨钢柱体，底部连接器安装在底座上；

侧杆组件有两根；上横杆的两端均不超出两根主杆，下横杆的两端均超出两根主杆，所有的平行四边形组件平行等间距排列形成相机准直器阵列，两根侧干组件分别将相机准直器阵列两边超出主杆的下横杆连为一体结构；上横杆和下横杆与两根主杆之间均为转动连接；

相机准直器阵列组件还包括X向驱动器和Y向驱动器，X向驱动器和Y向驱动器都带有驱动轴，X向驱动器和Y向驱动器的驱动轴均与最外侧平行四边形组件的其中一个底部连接器连接，且X向驱动器和Y向驱动器的驱动轴相互垂直，X向驱动器和Y向驱动器的底座均安装在底座上；

底座包括一个支撑框架和两个底部连接器安装框架，两个底部连接器安装框架设在支撑框架上表面的两端，平行四边形组件两个主杆上的底部连接器分别安装在两个底部连接器安装框架内；相机准直器通过安装杆安装在上横杆和下横杆上，相机准直器包括相机连接器、相机、镜头支架和镜头，镜头通过镜头支架连接在相机上，相机通过相机连接器连接在安装杆上；

可移动式托盘组件包括托盘、目标板、背光面板、托盘框架、Z向驱动器、线性滑轨、千分尺装配、千分尺夹具、底部组件连接器和底板；托盘、目标板和背光面板从上到下依次相接、均安装在托盘框架上形成托盘组件；托盘框架安装在线性滑轨上；底部组件连接器有两个，分别设在底板的两端的上表面；千分尺装配穿过千分尺夹具安装在底板上，千分尺装配顶部与托盘组件相接；线性滑轨安装在两个底部组件连接器之间的底板上；Z向驱动器安装在底板上，Z向驱动器的驱动轴与托盘组件相接；

目标板上的图案由黑白相间的方块组成；托盘组件上设有两个安全伸缩把手；

利用上述用于镜片生产的MTF检测装置检测镜片的方法，包括顺序相接的如下步骤：

A，将待检测镜片安装在可移动式托盘组件上；

B，将相机准直器阵列组件倾斜到两个以上测量角度中的初始预设角度，相机准直器阵列组件中的每个相机准直器对应一个待测镜片；

C，从目标板投影的图像通过待测镜片并由相机准直器阵列组件捕获；

D，可移动式托盘组件通过Z向移动，使相机准直器阵列组件在捕获期间捕获镜片最佳聚焦图像平面；

E，完成D步骤后，可移动式托盘组件在Y方向上步进到另一组待测镜片，并重复D步骤，直到所有待测镜片在该测量角度下被检查；

F，接下来，相机准直器阵列组件倾斜到另一测量角度，并重复步骤D和E，相机准直器阵列组件的旋转角度由测角仪测量；

G，重复步骤F，直到所有的测量角度被检查；

H，将相机准直器阵列组件捕获的图像与预期图像进行比较，得到产品合格与否。

2.如权利要求1所述的用于镜片生产的MTF检测装置，其特征在于：测角仪为激光测角仪，包括激光棒和角度测量装置，激光棒竖直向下安装在其中一个平行四边形组件的上横杆和下横杆上，角度测量装置安装在底座上。