CN108663197A - 一种小型镜头检测装置及其检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小型镜头检测装置及其检测方法，该装置包括：依次设置的光源系统、物镜镜组及像接收器；待测镜头位于光源系统与物镜镜组之间；光源系统、待测镜头、物镜镜组及像接收器位于同一机械中心轴上；光源系统包括依次设置的：点光源、分划板以及准直镜；点光源位于准直镜的焦点位置；分划板紧贴着点光源设置；物镜镜组包括：第一部分以及第二部分；物镜镜组与像接收器相对间隔固定，且物镜镜组与像接收器可一起在机械中心轴方向上移动。该方法包括：有效焦距测量；和/或，法兰焦距测量；和/或，偏心误差测量。本发明的小型镜头检测装置及其检测方法，测量原理简单，结构简单，成本低，运行速度快，测量精度高。

Description

一种小型镜头检测装置及其检测方法
技术领域
本发明涉及镜头检测领域，特别涉及一种小型镜头检测装置及其检测方法。
背景技术
近年来，随着消费类电子行业的蓬勃发展，各类小型光学镜头(小型镜头的口径小于10mm)应用越来越多，手机、安防和车载小型镜头的出货量逐年递增，同时市场对镜头性能的要求也越来越高。
通常镜头的性能测试参数包括光学传递函数、有效焦距、法兰焦距和偏心误差等，根据这些参数来判断镜头是否合格。由于小型镜头每年出货量巨大，相对应的需要测试的镜头数量也非常大，因此要求测试镜头设备的运行速度快，测量精度高。而目前已存设备(焦距仪和中心偏差测量仪)的一个局限性是运行速度较慢，影响了镜头的生产速度，中心偏差测量仪一般都需要旋转被测镜头来测量偏心误差，速度较慢。
发明内容
本发明针对上述现有技术中存在的问题，提出一种小型镜头检测装置及其检测方法，测量原理简单，结构简单，成本较低；运行速度快，测量精度高；在同一个装置上实现了有效焦距、法兰焦距和偏心误差三项参数的快速测量。
为解决上述技术问题，本发明是通过如下技术方案实现的：
本发明提供一种小型镜头检测装置，其包括：光源系统、物镜镜组以及像接收器；其中，
所述光源系统、所述物镜镜组以及所述像接收器依次设置，待测镜头位于所述光源系统与所述物镜镜组之间；所述光源系统、所述待测镜头、所述物镜镜组以及所述像接收器位于同一机械中心轴上；
所述光源系统包括依次设置的：点光源、分划板以及准直镜；所述点光源位于所述准直镜的焦点位置，用于发出具有一定发散角度的测量光束，照亮所述分划板；所述分划板紧贴着所述点光源设置；所述准直镜用于将具有一定发散角度的测量光束准直为平行测量光束，以使所述平行测量光束经过所述待测镜头，会聚到所述待测镜头的焦点位置，所述分划板上的刻线在所述待测镜头的焦平面上第一次成像；
所述物镜镜组包括：第一部分以及第二部分，所述第一部分用于使经过所述待测镜头后的测量光束准直为平行测量光束；所述第二部分用于使经过所述第一部分后的平行测量光束会聚在所述像接收器的表面上，所述分划板上的刻线在所述像接收器的表面上第二次成像；
所述物镜镜组与所述像接收器相对间隔固定，且所述物镜镜组与所述像接收器可一起在所述机械中心轴方向上移动，用于匹配不同焦距的待测镜头。
工作原理：所有部件都位于同一机械中心轴上，也就是被测镜头的机械中心轴。点光源位于准直镜组的焦点位置，发出具有一定发散角度的光束，照亮紧贴光源的分划板。光束经过准直镜组被准直为平行光束。平行测量光束经过被测镜头，会聚到被测镜头的焦点位置，分划板上的刻线在被测镜头的焦平面上第一次成像。对于物镜镜组而言，该焦平面和像接收器表面是物像共轭关系，即分划板上的刻线成像在像接收器表面上。
不同待测镜头的焦距不同，物镜镜组和像接收器相对间隔固定，两者一起在机械中心轴方向上移动，就可以匹配不同焦距的待测镜头。
较佳地，所述分划板包括：十字分划板以及双十字分划板。十字分划板用于测量偏心误差和法兰焦距，双十字分划板用于测量有效焦距，用不同的分划板测量不同的性能，结构简单，精度更高，便于切换，测量更快速。
较佳地，还包括：导轨，所述导轨沿所述机械中心轴设置，所述物镜镜组以及所述像接收器安装在所述导轨上；所述物镜镜组与所述像接收器可一起在所述机械中心轴方向上沿着所述导轨移动。使所述物镜镜组以及所述像接收器沿着导轨移动，移动更方便。
较佳地，还包括：承座，所述承座用于承靠所述待测镜头。
较佳地，所述承座为圆环形承座；所述圆环形承座的上表面与所述待测镜头的法兰面接触，这样设置便于精准定位，上表面等效于基准法兰面，承座的圆环大小可以根据不同镜头的口径进行定制。
本发明还提供一种小型镜头检测装置的检测方法，其包括以下流程：
S11：有效焦距测量；和/或，
S12：法兰焦距测量；和/或，
S13：偏心误差测量；
上述流程不分先后顺序；
所述流程S11具体为：使用所述分划板作为参考，所述物镜镜组连同所述像接收器在所述机械中心轴方向上移动，所述像接收器表面上的成像最清晰时，根据像高大小就算所述被测镜头的有效焦距；
所述流程S12具体为：假设所述物镜镜组的第一部分的焦点在所述待测镜头的法兰面时为起点，使用所述分划板作为参考，所述物镜镜组连同所述像接收器在所述机械中心轴方向上移动，所述像接收器表面上的成像最清晰时，所述物镜镜组到起点的距离等于被测镜头焦点到法兰面的距离，即为法兰焦距；
所述流程S13具体为：经过所述物镜镜组的出射光束的主光线与所述机械中心轴的夹角即为偏心误差。
较佳地，所述流程S11具体为：已知所述分划板的刻线物高为d，所述准直镜的焦距为fc，所述物镜镜组的第一部分和第二部分的焦距分别为f1和f2，测得的所述像接收器的表面像高为d′，所述被测镜头的有效焦距为f′为：
较佳地，所述流程S12还包括：将所述物镜镜组的第一部分的焦点在所述待测镜头的法兰面时所述物镜镜组在导轨上的位置标为零点，所述物镜镜组到所述零点的距离即为法兰焦距。进行零点标注，这样更方便测量。
较佳地，所述流程S13具体为：使用所述分划板作为参考，所述物镜镜组连同所述像接收器在所述机械中心轴方向上移动，所述像接收器的表面上的像最清晰时，将此时位置作为基准面；所述物镜镜组连同所述像接收器在所述机械中心轴方向上小幅度移动，所述像接收器在不同高度得到的成像中心点的连线，就是经物镜镜组放大后的像方主光线，根据所述像接收器的表面测量计算的偏心误差，按物镜的放大倍率等比例缩小，所得到的就是所述被测镜头的偏心误差。
较佳地，所述流程S11中使用双十字分划板作为参考；所述流程S12和/或所述流程S13中使用十字分划板作为参考。
相较于现有技术，本发明具有以下优点：
(1)本发明的小型镜头检测装置及其检测方法，测量原理简单，结构简单，成本低，单个镜头的测量时间可以控制在20s以内，测量精度高；
(2)本发明的小型镜头检测装置及其检测方法，在同一个装置上实现了有效焦距、法兰焦距和偏心误差三项参数的快速测量；
(3)本发明的小型镜头检测装置及其检测方法，可以广泛应用在小型镜头生产和检测过程中，提高镜头生产效率，有利于推动小型镜头行业的发展，满足市场日益增长的需求。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明：
图1为本发明的实施例的小型镜头检测装置的结构示意图；
图2为本发明的实施例的圆环形承座的俯视图；
图3为本发明的较佳实施例的小型镜头检测装置的结构示意图；
图4(a)为本发明的实施例的测量一个焦距待测镜头的工作示意图；
图4(b)为本发明的实施例的测量另一个焦距待测镜头的工作示意图；
图5(a)为本发明的实施例的十字分划板的结构示意图；
图5(b)为本发明的实施例的双十字分划板的结构示意图；
图6为本发明的实施例的法兰焦距的测量原理图；
图7为本发明的实施例的偏心误差的测量原理图。
标号说明：1-光源系统，2-待测镜头，3-承座，4-物镜镜组，5-像接收器，6-导轨；
11-点光源，12-分划板，13-准直镜。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
结合图1，对本发明的小型镜头检测装置的较优实施例进行详细描述，如图1所示，其包括：光源系统1、物镜镜组4以及像接收器5；其中，光源系统1、物镜镜组4以及像接收器5依次设置，待测镜头2位于光源系统1与物镜镜组4之间；光源系统1、待测镜头2、物镜镜组4以及像接收器5位于同一机械中心轴上；光源系统1包括依次设置的：点光源11、分划板12以及准直镜13；点光源11位于准直镜13的焦点位置，用于发出具有一定发散角度的测量光束，照亮分划板12；分划板12紧贴着点光源11设置；准直镜13用于将具有一定发散角度的测量光束准直为平行测量光束，以使平行测量光束经过待测镜头2，会聚到待测镜头2的焦点位置，分划板12上的刻线在待测镜头2的焦平面上第一次成像；物镜镜组4包括：第一部分以及第二部分，第一部分用于使经过待测镜头后的测量光束准直为平行测量光束；第二部分用于使经过第一部分后的平行测量光束会聚在像接收器5的表面上，分划板12上的刻线在像接收器5的表面上第二次成像；物镜镜组4与像接收器5相对间隔固定，且物镜镜组4与像接收器5可一起在机械中心轴方向上移动，用于匹配不同焦距的待测镜头。为了更方便的固定待测镜头2，本实施例中还包括：承座3，承座3用于承靠待测镜头2，且承座3的上表面与待测镜头2的法兰面接触，较佳地，承座3为圆环形承座，其俯视图如图2所示。
点光源可以是汞灯光源或LED光源。
准直镜可以包括一个或多个透镜；物镜镜组可以包括两个或多个透镜，像接收器可以为CCD或CMOS等图像传感器。
较佳实施例中，检测装置还包括：导轨6，导轨6沿机械中心轴设置，物镜镜组4以及像接收器5安装在导轨上；物镜镜组4与像接收器5可一起在机械中心轴方向上沿着导轨移动，就可以匹配不同焦距的镜头。其结构示意图如图3所示，图4(a)、4(b)为测量两个不同焦距的镜头时，物镜镜组和像接收器沿导轨进行移动的工作示意图。较佳地，当物镜镜组的第一部分的焦点刚好在圆环形上表面(即法兰面)时，标记该位置为导轨6的零点。
较佳实施例中，分划板包括：十字分划板和双十字分划板，如图5(a)所示为十字分划板，如图5(b)所示为双十字分划板。十字分划板用于法兰焦距和偏心误差，双十字分划板用于测量有效焦距。
结合图6-图7，对本发明的小型镜头的检测方法的较优实施例进行详细描述，其是基于上述实施例中的小型镜头检测装置的检测方法，其包括以下流程：
S11：有效焦距测量；和/或，
S12：法兰焦距测量；和/或，
S13：偏心误差测量；
以上流程不分先后顺序。
S11具体为：使用分划板作为参考，物镜镜组连同像接收器沿导轨上下移动，像接收器表面上的成像最清晰时，根据像高大小即可计算被测镜头的有效焦距。
已知刻线物高为d，准直镜组焦距为fc，物镜镜组的上下两部分焦距分别为为f1和f2，测得的像接收器表面像高为d′，被测镜头的有效焦距为f′，根据公式(1)即可计算得出被测镜头的有效焦距，
S12具体为：如图6所示为本实施例的法兰焦距的测量原理图，如图右边为物镜镜组位于导轨零点位置，如图左边为测量时物镜镜组沿导轨移动的距离，物镜镜组在导轨上的位置相对于导轨零点的移动距离等于待测镜头的法兰焦距，使用分划板作为参考，沿导轨上下移动物镜镜组和像接收器，像接收器表面上的像最清晰时，物镜镜组到导轨的零点的距离即为法兰焦距。
S13具体为：如图7所示为本实施例的偏心误差的测量原理图，左边图为被测镜头的偏心误差为零时，光束会聚到机械中心轴上；当被测镜头存在偏心误差，有偏移或倾斜时，如右边图所示，此时光束会聚到偏离机械中心轴的位置，出射光束的主光线与机械中心轴的夹角就是经物镜镜组等比例放大后的偏心误差。
使用分划板作为参考，物镜镜组连同像接收器沿导轨上下移动，像接收器表面上的像最清晰时，将此时位置作为基准面。物镜镜组连同像接收器沿导轨上下小幅度移动(如移动范围0.2mm，间隔为0.02mm)，也就是在被测镜头的焦平面附近移动。像接收器在不同高度得到的成像中心点(十字刻线交点像)的连线，就是经物镜镜组放大后的像方主光线。根据像接收器表面测量计算的偏心误差，按物镜的放大倍率等比例缩小，所得到的就是被测镜头的偏心误差。
较佳实施例中，流程S11中使用的分划板为双十字分划板，流程S12以及S13中使用的分划板为十字分划板。
此处公开的仅为本发明的优选实施例，本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，并不是对本发明的限定。任何本领域技术人员在说明书范围内所做的修改和变化，均应落在本发明所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种小型镜头检测装置，其特征在于，包括：光源系统、物镜镜组以及像接收器；其中，
所述光源系统、所述物镜镜组以及所述像接收器依次设置，待测镜头位于所述光源系统与所述物镜镜组之间；所述光源系统、所述待测镜头、所述物镜镜组以及所述像接收器位于同一机械中心轴上；
所述光源系统包括依次设置的：点光源、分划板以及准直镜；所述点光源位于所述准直镜的焦点位置，用于发出具有一定发散角度的测量光束，照亮所述分划板；所述分划板紧贴着所述点光源设置；所述准直镜用于将具有一定发散角度的测量光束准直为平行测量光束，以使所述平行测量光束经过所述待测镜头，会聚到所述待测镜头的焦点位置，所述分划板上的刻线在所述待测镜头的焦平面上第一次成像；
所述物镜镜组包括：第一部分以及第二部分，所述第一部分用于使经过所述待测镜头后的测量光束准直为平行测量光束；所述第二部分用于使经过所述第一部分后的平行测量光束会聚在所述像接收器的表面上，所述分划板上的刻线在所述像接收器的表面上第二次成像；
所述物镜镜组与所述像接收器相对间隔固定，且所述物镜镜组与所述像接收器可一起在所述机械中心轴方向上移动，用于匹配不同焦距的待测镜头。
2.根据权利要求1所述的小型镜头检测装置，其特征在于，所述分划板包括：十字分划板以及双十字分划板。
3.根据权利要求1所述的小型镜头检测装置，其特征在于，还包括：导轨，所述导轨沿所述机械中心轴设置，所述物镜镜组以及所述像接收器安装在所述导轨上；
所述物镜镜组与所述像接收器可一起在所述机械中心轴方向上沿着所述导轨移动。
4.根据权利要求1所述的小型镜头检测装置，其特征在于，还包括：承座，所述承座用于承靠所述待测镜头。
5.根据权利要求4所述的小型镜头检测装置，其特征在于，所述承座为圆环形承座；
所述圆环形承座的上表面与所述待测镜头的法兰面接触。
6.一种基于权利要求1至5任一项所述的小型镜头检测装置的检测方法，其特征在于，包括：
S11：有效焦距测量；和/或，
S12：法兰焦距测量；和/或，
S13：偏心误差测量；
上述流程不分先后顺序；
所述流程S11具体为：使用所述分划板作为参考，所述物镜镜组连同所述像接收器在所述机械中心轴方向上移动，所述像接收器表面上的成像最清晰时，根据像高大小计算所述被测镜头的有效焦距；
所述流程S12具体为：假设所述物镜镜组的第一部分的焦点在所述待测镜头的法兰面时为起点，使用所述分划板作为参考，所述物镜镜组连同所述像接收器在所述机械中心轴方向上移动，所述像接收器表面上的成像最清晰时，所述物镜镜组到起点的距离等于被测镜头焦点到法兰面的距离，即为法兰焦距；
所述流程S13具体为：经过所述物镜镜组的出射光束的主光线与所述机械中心轴的夹角即为经物镜镜组等比例放大的偏心误差。
7.根据权利要求6所述的小型镜头检测装置的检测方法，其特征在于，所述流程S11具体为：已知所述分划板的刻线物高为d，所述准直镜的焦距为fc，所述物镜镜组的第一部分和第二部分的焦距分别为f1和f2，测得的所述像接收器的表面像高为d′，所述被测镜头的有效焦距为f＇为：
8.根据权利要求6所述的小型镜头检测装置的检测方法，其特征在于，所述流程S12还包括：将所述物镜镜组的第一部分的焦点在所述待测镜头的法兰面时所述物镜镜组的位置在导轨上的位置标记为零点，所述物镜镜组到所述零点的距离即为法兰焦距。
9.根据权利要求6所述的小型镜头检测装置的检测方法，其特征在于，所述流程S13具体为：使用所述分划板作为参考，所述物镜镜组连同所述像接收器在所述机械中心轴方向上移动，所述像接收器的表面上的像最清晰时，将此时位置作为基准面；所述物镜镜组连同所述像接收器在所述机械中心轴方向上小幅度移动，所述像接收器在不同高度得到的成像中心点的连线，就是经物镜镜组放大后的像方主光线，根据所述像接收器的表面测量计算的偏心误差，按物镜的放大倍率等比例缩小，所得到的就是所述被测镜头的偏心误差。
10.根据权利要求6所述的小型镜头检测装置的检测方法，其特征在于，所述流程S11中使用双十字分划板作为参考；所述流程S12和/或所述流程S13中使用十字分划板作为参考。
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