CN109799672A - 非完善成像镜头的检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种非完善成像镜头的检测装置和方法，包括：检测光源、配合镜片模拟器、图像传感器以及处理器；其中，所述配合镜片模拟器用于根据预先设置的波前信息模拟波前；所述检测光源发出的光信号经过所述配合镜片模拟器和待检测镜片组后被所述图像传感器接收；所述图像传感器对接收到的光信号进行光电转换以及将转换结果发送至处理器；所述处理器对所述转换结果进行分析得到检测结果。本发明可以节省镜头装配时间，实现对非完善成像镜片组的检测，提高镜片组检测效率，加快镜片组投入使用的速度；避免在镜头检测中引入装配误差，从而有效地提高了镜头的检测精度。

Description

非完善成像镜头的检测装置和方法

技术领域

本发明涉及成像技术领域，具体地，涉及非完善成像镜头的检测装置和方法。

背景技术

镜头是相机、摄像机及手机等摄影产品的核心部件，镜头的成像质量直接决定摄影产品的拍摄质量。传统的镜头成像质量检测一般是通过黑箱遮挡外界杂光，将多个镜头全部装入黑箱后检测镜头的成像质量。其中，多个镜片组组合成的镜头称为完善镜头，目前的镜头检测方法一般都是针对完善镜头展开的。

当多镜片组的镜头加工精度较低时，需要对多镜片组中的每一个镜片进行检测，从而判断其精度是否符合要求。然而，现有的检测方法无法对未组装成镜头的镜片组(本文中称为非完善成像镜头)的成像质量进行精确检测。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种非完善成像镜头的检测装置和方法。

第一方面，本发明实施例提供一种非完善成像镜头的检测装置，包括：检测光源、配合镜片模拟器、图像传感器以及处理器；其中，所述配合镜片模拟器用于根据预先设置的波前信息模拟波前；所述检测光源发出的光信号经过所述配合镜片模拟器和待检测镜片组后被所述图像传感器接收；所述图像传感器对接收到的光信号进行光电转换以及将转换结果发送至处理器；所述处理器对所述转换结果进行分析得到检测结果。

可选地，所述检测光源包括：点光源和分划板；点光源生成的光信号经过分划板之后转换为包含标识信息的光信号。

可选地，所述配合镜片模拟器包括：空间光调制器，其中，所述空间光调制器对所述检测光源发出的光信号的相位进行调制，模拟出到达待检测镜片组的波前。

可选的，所述点光源为激光光源，所述激光光源和所述空间光调制器之间设置匀光片。

可选的，所述点光源为发光二极管，所述发光二极管和所述空间光调制器之间设置窄带光学滤波器。

可选地，所述检测光源的数量为多个。

可选地，还包括：位于配合镜片模拟器和待检测镜片组之间的缩放镜头；

所述缩放镜头对所述配合镜片模拟器生成的包含波前信息的光信号进行调整，以扩大进入所述待检测镜片组的光信号的入射角度。

可选地，所述图像传感器设置在所述配合镜片模拟器和所述待检测镜片组的焦平面上，用于接收经所述配合镜片模拟器和所述待检测镜片组的图像。

可选地，所述波前信息为光学设计软件给出的配合镜片组的理想波前信息，其中，所述配合镜片组为与所述待检测镜片组组合构成完整设备镜头的镜片组。

第二方面，本发明实施例提供一种非完善成像镜头的检测方法，应用于第一方面中任一项所述的非完善成像镜头的检测装置；所述方法包括：

步骤A：将待检测镜片组放置到所述检测装置的预定位置；

步骤B：开启检测光源以及获取到达图像传感器的光信号；

步骤C：利用处理器对经所述图像传感器得到的所述转换结果进行分析得到检测结果。

可选地，所述预定位置处设置安装座，所述检测装置还包括自动取镜器；自动取镜器包括：自动手臂；所述步骤A包括：

通过所述自动手臂从指定位置处获取待检测镜片组，并将所述待检测镜片组装配到所述安装座上。

可选地，所述步骤C，包括：

调整待检测镜片组与图像传感器、配合镜片模拟器之间的距离，并固定所述待检测镜片组；

开启检测光源，获取图像传感器采集到的光信号；

将所述图像传感器采集到的光信号与参考光信号进行比对，得到所述待检测镜片组的检测结果。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明实施例提供的非完善成像镜头的检测装置和方法，可以节省镜头装配时间，实现对非完善成像镜片组的检测，提高镜片组检测效率，加快镜片组投入使用的速度。当配合镜片和待检测镜片组之间的距离较小时，配合镜片与待检测镜片组容易引入装配误差，而本发明可以避免在镜头检测中引入装配误差，从而有效地提高了镜头的检测精度。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例一提供的非完善成像镜头的检测装置；

图2为本发明实施例二提供的非完善成像镜头的检测装置；

图3为本发明实施例三提供的非完善成像镜头的检测装置；

图4为本发明实施例四提供的非完善成像镜头的检测装置。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

为了便于理解本申请中的技术方案，对本发明中技术方案涉及到的专业术语进行解释。

计算机生成的全息图(Computer-Generated Holograms，CGH)，其能同时记录信息的强度和相位。目前，可以利用钛宝石激光器产生的800nm波长120fs脉冲将计算机产生全息图直写在玻璃基底的铝膜上，而不需要掩模或对基底进行事先或事后处理。

空间光调制器，是指在主动控制下，它可以通过液晶分子调制光场的某个参量，例如通过调制光场的振幅，通过折射率调制相位，通过偏振面的旋转调制偏振态，或是实现非相干--相干光的转换，从而将一定的信息写入光波中，达到光波调制的目的。它可以方便地将信息加载到一维或二维的光场中，利用光的宽带宽，多通道并行处理等优点对加载的信息进行快速处理。本发明中通过空间光调制器模拟需要的波前。

波阵面，波源发出的振动在介质中传播经相同时间所到达的各点组成的面，其中，同一波阵面上各点的振动相位相同。

波前，波传播到某一位置处等相位面组成的曲面称为波前；也指某一时刻波动所达到最前方的各点所连成的曲面。

分划板，分划板和光源配合，可以形成带靶标的成像标识；然后利用图像传感器接收到的成像标识的成像质量来评价镜头的成像质量。

平行光管，用于生成来自无限远的光束，此光束谓之平行光；其是装校调整光学仪器的重要工具，也是光学量度仪器中的重要组成部分。通过配用不同的分划板，连同测微目镜头，或显微镜系统，可以测定透镜组的焦距，鉴别率，及其他成像质量。

实施例1

图1为本发明实施例一提供的非完善成像镜头的检测装置，如图1所示，本实施例中的装置可以包括：检测光源11、配合镜片模拟器12以及图像传感器14；其中，配合镜片模拟器12用于根据预先设置的波前信息模拟波前；检测光源11发出的光信号经过配合镜片模拟器12和待检测镜片组13后被图像传感器14接收；图像传感器14对接收到的光信号进行光电转换以及将转换结果发送至处理器，处理器对转换结果进行分析，得到待检测镜片组13的检测结果。

在一种可选的实施方式中，检测光源11包括：点光源和分划板；点光源生成的光信号经过分划板之后转换为包含标识信息的光信号。

需要说明的是，本实施例不限定检测光源的具体数量，检测光源11的数量为可以是一个或者多个。

本实施例中，配合镜片是指能够与待检测镜片组组合构成完整设备镜头的镜片。

需要说明的是，通过上述实施例提供的方案，技术效果至少可以包括：

第一，提供了一种检测非完善成像的镜片组的检测方式。

第二，可以检测非完善成像的镜片组的质量。发明人在进行工程实践的时候想到，如果镜头分为多个镜片组，镜片组的加工难度或者加工精度可能会不同。对于加工精度比较高的镜片组，可能不需要检测；对于加工精度比较低的镜片组，可能需要逐个检测才能确定是否采用。由此，发明人想到可以检测非完善成像的镜片组的质量，而不是将多个镜片组装成完善成像的镜头后再检测。由此，可以完成对非完善成像镜片组的检测，提高镜片组检测效率，加快镜片组投入使用的速度。

第三，相对于直接装上配合镜片组与待检测镜片组，组成完善成像的镜头再进行检测方式，本申请的方式去除了配合镜片组的误差；再者，配合镜片组和待检测镜片组之间的距离如果设计值就较小的话，配合镜片组与待检测镜片组不容易装配到合适位置，即容易有装配误差。因此，本申请提供的方式，对待检测镜片组的检测准确率较高。

可选地，可以采用计算机生成的全息图(Computer-Generated Holograms，CGH)或者空间光调制器来模拟光经配合镜片之后的波前信息。本实施中利用空间光调制器或者CGH来模拟光信号经过配合镜片(配合镜片和待检测镜片组理论上可以组成完善成像的镜头)之后的波前信息。

在本实施例中，对光经过配合镜片模拟器和待检测镜片组的先后顺序，不做限定。换句话说，光可以先经过配合镜片模拟器，也可以先经过待检测镜片组。

在一种可选方式中，当检测光源11发出的光信号先到达配合镜片模拟器12时，该配合镜片模拟器12将光信号转换为经过配合镜片的波前信息；该波前信息再经过待检测镜片组13之后被图像传感器14接收。从而可以通过模拟的完善成像镜头来判断待检测镜片组13(非完善成像镜片组)的质量。

在另一种可选方式中，当检测光源11发出的光信号先到达待检测镜片组13，然后再经过配合镜片模拟器12时，该配合镜片模拟器12将经过待检测镜片组13的光信号转换为经过配合镜片的波前信息；该波前信息被图像传感器14接收。从而可以通过模拟的完善成像镜头来判断待检测镜片组13(非完善成像镜片组)的质量。

实施例2

参见图1所示，本实施例中的配合镜片模拟器12可以采用空间光调制器，其中，空间光调制器对检测光源发出的光信号的相位进行调制，模拟出到达待检测镜片组的波前。具体地，检测光源11发出的光信号经过空间光调制器和待检测镜片组13后被图像传感器14接收；图像传感器14对接收到的光信号进行光电转换以及将转换结果发送至处理器，处理器对转换结果进行分析，得到待检测镜片组13的检测结果。

在本实施例的一些可选的实现方式中，所述点光源为激光光源，所述激光光源和所述空间光调制器之间设置匀光片。具体的，匀光片可以设置在分划板和空间调制器之间。

在这里，匀光片可以减弱激光散斑的影响。匀光片也可以称为毛玻璃片。

在本实施例的一些可选的实现方式中，所述点光源为发光二极管，所述发光二极管和所述空间光调制器之间设置窄带光学滤波器。具体的，窄带光学滤波器可以设置在分划板和空间调制器之间。

在这里，发光二极管产生的光，对于空间光调制器来说，相干性较差。通过设置窄带光学滤波器，可以提高进入空间光调制器的光信号的相干性。由此，可以提高光路中光的质量，提高检测的准确性。

需要说明的是，在上述任一实施例的基础上，检测装置还可以包括：位于配合镜片模拟器和待检测镜片组之间的缩放镜头；该缩放镜头对配合镜片模拟器12生成的包含波前信息的光信号进行调整，以扩大进入待检测镜片组13的光信号的入射角度。

可选地，上述任一实施例中的图像传感器14设置在配合镜片模拟器12和待检测镜片组13的焦平面上，用于接收经该配合镜片模拟器12和待检测镜片组13的图像。

需要说明的是，上述任一实施例中的检测装置中，波前信息为光学设计软件给出的配合镜片组的理想波前信息，其中，配合镜片组为与待检测镜片组组合构成完整设备镜头的镜片组。

需要说明的是，在设计配合镜片组和待检测镜片组的时候，光学设计软件可以给出模拟真实情况的到达待检测镜片组的波前信息，或者，到达配合镜片组的波前信息。从而，可以实现模拟波前。这种方式，可以直接从光学设计软件中获取理论波前信息，可以提高所模拟的波前信息的准确性。

在一些实施例中，可以制作出配合镜片组之后，再采集经过真实的配合镜片组的波前信息，但是，这种方式精度较差。因为配合镜片组相对于理论值可能已经产生误差了。

图2为本发明实施例二提供的非完善成像镜头的检测装置，如图2所示，本实施例中的装置可以包括：激光光源21、分划板22、空间光调制器23、缩放镜头24、待检测镜片组13、图像传感器14；激光光源21生成的激光经过分划板22之后转换为包含标识信息的光信号。

可选地，由激光光源21和分划板22所组成的检测光源的数量可以为多个。

本实施例中，空间光调制器23对激光光源21生成的经过分划板22之后的光信号的相位进行调制，模拟出到达配合镜片的波前信息。

需要说明的是，本实施例中的缩放镜头24是可选部件。由于空间光调制器23只用到+1级和-1级，因此其生成的光信号的出射角很小。因此，在实际应用中，可以根据待检测镜片组13的性质，确定要不要设置缩放镜头24。如果待检测镜片组13的需要较大角度的入射光，则为了扩大空间光调制器的出射光的角度，可以在空间光调制器23 和待检测镜片组之间设置缩放镜头24。通过设置缩放镜头24；可以对空间光调制器23 生成的包含波前信息的光信号进行调整，以扩大进入待检测镜片组13的光信号的入射角度。

需要说明的是，空间光调制器由于是直接调制光，不用改变器件。因此，空间光调制器相对于计算机全息图生成器，无需每次重置物理器件，由此可以减少成本。

图3为本发明实施例三提供的非完善成像镜头的检测装置，如图3所示，本实施例中的装置可以包括：平行光管31、计算机生成的全息图32、图像传感器14；平行光管31发出的光信号经过计算机生成的全息图32和待检测镜片组13后被图像传感器14接收；图像传感器14对接收到的光信号进行光电转换以及将转换结果发送至处理器；处理器对转换结果进行分析得到检测结果；其中，计算机生成的全息图32用于模拟到达配合镜片的波前信息。

可选地，平行光管31中设置有点光源和分划板，点光源发出的光经过分划板之后形成包含有标识信息的光信号。

图4为本发明实施例四提供的非完善成像镜头的检测装置，如图4所示，本实施例中的装置可以包括：点光源41、计算机全息图生成器32、聚焦镜片组42、图像传感器14；点光源41发出的光信号经过分划板之后得到包含标识信息的光信号，该光信号依次经过待检测镜片组13、计算机生成的全息图32、聚焦镜片组42后被图像传感器14接收；图像传感器14对接收到的光信号进行光电转换以及将转换结果发送至处理器；处理器对转换结果进行分析得到检测结果；其中，计算机生成的全息图32用于模拟到达配合镜片的波前信息；配合镜片是指能够与待检测镜片组组合构成完整设备镜头的镜片。

本实施例中，聚焦镜片组42是可选部件。可以设置三个聚焦镜片组42，待检测镜片组13的光轴上设置一个，光轴之外设置两个。也可以设置5个、9个或者更多聚焦镜组，以形成多视场。本实施例中的聚焦镜片组42的入射光为平行光，聚焦镜片组42的焦平面上设置图像传感器14，用来接收经聚焦镜片组42之后的图像。

本实施例中，聚焦镜片组42的作用是将入射的平行光聚焦成像到图像传感器 14上。因此，需要将图像传感器14设置在聚焦镜片组42的焦平面上。在可选的方式中，可以将聚焦镜片组和图像传感器集成一体，从而构成接收成像组件。

需要说明的是，计算机生成的全息图32每次模拟一种配合镜片，由计算机生成与配合镜片对应的波前全息图，并将该波前全息图刻蚀到玻璃片上。与图1、图2 中的装置相比，计算机生成的全息图32得到的模拟波前信息更加准确。

本发明实施例还提供一种非完善成像镜头的检测方法，应用图1～图4中任一项的非完善成像镜头的检测装置；方法包括：

步骤A：将待检测镜片组放置到检测装置的预定位置；

步骤B：开启检测光源以及获取到达图像传感器的光信号；

步骤C：利用处理器对经图像传感器得到的转换结果进行分析得到检测结果。

可选地，预定位置处设置安装座，检测装置还包括自动取镜器；自动取镜器包括：自动手臂；步骤A包括：

通过自动手臂从指定位置处获取待检测镜片组，并将待检测镜片组装配到安装座上。

需要说明的是，通过设置安装座，可以便捷地将待检测镜片组放置到预定位置，加快器件放置速度，提高检测速度。设置自动手臂放置待检测镜片组，可以减少人力所带来的成本和操作误差，从而，提高检测速度和检测准确度。

可选地，步骤C，包括：

调整待检测镜片组与图像传感器、配合镜片模拟器之间的距离，并固定待检测镜片组；

开启检测光源，获取图像传感器采集到的光信号；

将图像传感器采集到的光信号与参考光信号进行比对，得到待检测镜片组的检测结果。

在这里，图像传感器对接收到的光进行光电转换，图像传感器可以将光电转换结果发送至处理器，处理器对电信号进行处理(快速傅里叶变换求取MTF等方式)，将处理结果与预期结果(例如光学设计软件的理论结果)进行比较，得到待检测镜片组的检测结果。

需要说明的是，本发明提供的非完善成像镜头的检测方法中的步骤，可以利用非完善成像镜头的检测装置中对应的模块、单元等予以实现，本领域技术人员可以参照系统的技术方案实现方法的步骤流程，即，系统中的实施例可理解为实现方法的优选例，在此不予赘述。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (11)

1.一种非完善成像镜头的检测装置，其特征在于，包括：检测光源、配合镜片模拟器、图像传感器以及处理器；其中：

所述配合镜片模拟器用于根据预先设置的波前信息模拟波前；

所述检测光源发出的光信号经过所述配合镜片模拟器和待检测镜片组后被所述图像传感器接收；

所述图像传感器对接收到的光信号进行光电转换以及将转换结果发送至处理器；

所述处理器对所述转换结果进行分析得到检测结果。

2.根据权利要求1所述的非完善成像镜头的检测装置，其特征在于，所述检测光源包括：点光源和分划板；点光源生成的光信号经过分划板之后转换为包含标识信息的光信号。

3.根据权利要求2所述的非完善成像镜头的检测装置，其特征在于，所述配合镜片模拟器包括：空间光调制器，其中，所述空间光调制器对所述检测光源发出的光信号的相位进行调制，模拟出到达待检测镜片组的波前。

4.根据权利要求3所述的非完善成像镜头的检测装置，其特征在于，所述点光源为激光光源，所述激光光源和所述空间光调制器之间设置匀光片。

5.根据权利要求3所述的非完善成像镜头的检测装置，其特征在于，所述点光源为发光二极管，所述发光二极管和所述空间光调制器之间设置窄带光学滤波器。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的非完善成像镜头的检测装置，其特征在于，还包括：位于配合镜片模拟器和待检测镜片组之间的缩放镜头；

所述缩放镜头对所述配合镜片模拟器生成的包含波前信息的光信号进行调整，以扩大进入所述待检测镜片组的光信号的入射角度。

7.根据权利要求6所述的非完善成像镜头的检测装置，其特征在于，

所述图像传感器设置在所述配合镜片模拟器和所述待检测镜片组的焦平面上，用于接收经所述配合镜片模拟器和所述待检测镜片组的图像。

8.根据权利要求6所述的非完善成像镜头的检测装置，其特征在于，

所述波前信息为光学设计软件给出的配合镜片组的理想波前信息，其中，所述配合镜片组为与所述待检测镜片组组合构成完整设备镜头的镜片组。

9.一种非完善成像镜头的检测方法，其特征在于，应用于权利要求1-8中任一项所述的非完善成像镜头的检测装置；所述方法包括：

步骤A：将待检测镜片组放置到所述检测装置的预定位置；

步骤B：开启检测光源以及获取到达图像传感器的光信号；

步骤C：利用处理器对经所述图像传感器得到的所述转换结果进行分析得到检测结果。

10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述预定位置处设置安装座，所述检测装置还包括自动取镜器；自动取镜器包括：自动手臂；所述步骤A包括：

通过所述自动手臂从指定位置处获取待检测镜片组，并将所述待检测镜片组装配到所述安装座上。

11.根据权利要求10所述的检测方法，其特征在于，所述步骤C，包括：

调整待检测镜片组与图像传感器、配合镜片模拟器之间的距离，并固定所述待检测镜片组；

开启检测光源，获取图像传感器采集到的光信号；

将所述图像传感器采集到的光信号与参考光信号进行比对，得到所述待检测镜片组的检测结果。