CN110186651B - 用于镜头的mtf测试设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于镜头的MTF测试设备，包括：至少一个图像捕获装置，用于捕获穿过所述镜头的光线；旋转轴，其中，所述至少一个图像捕获装置能够借助于所述旋转轴沿逆时针或顺时针方向自转，以调整第一夹角，其中所述第一夹角为穿过所述镜头的光线中的、由所述至少一个图像捕获装置捕获的最外侧光线与垂直基准线之间的夹角。

Description

用于镜头的MTF测试设备

技术领域

本申请涉及镜头测试设备，具体地，涉及用于测量镜头MTF参数的设备。

背景技术

MTF(Modulation Transfer Function，调制传递函数)参数是用于评价光学透镜成像质量(分辨率)的指标，主要针对镜头进行测试与评价，因此制造镜头的厂家或企业需装配有MTF测试设备。

现有技术中的MTF测试设备无法实现FOV小角度(<20°)和FOV大角度(>160°)测量。具体地，现有技术中的MTF测试设备难以兼容小角度测试，当FOV测试角度接近20°时，会造成相机安装机构之间的相互干扰，影响测试。

因此，需要一种能实现FOV小角度和FOV大角度测量且有效避免相机安装机构之间干扰的MTF测试设备。

发明内容

为了解决现有技术中的至少一个问题，本发明提供了一种适于FOV小角度和FOV大角度测量的MTF测量设备。

本申请的一个方面提供了一种用于镜头的MTF测试设备，包括：至少一个图像捕获装置，用于捕获穿过所述镜头的光线；旋转轴，其中，所述至少一个图像捕获装置能够借助于所述旋转轴沿逆时针或顺时针方向自转，以调整第一夹角，所述第一夹角为穿过所述镜头的光线中的、由所述至少一个图像捕获装置捕获的最外侧光线与垂直基准线之间的夹角。

在一个实施方式中，所述用于镜头的MTF测试设备还包括折射装置，所述折射装置设置在所述至少一个图像捕获装置与所述镜头之间的光路中，用于将穿过所述镜头的光线折射到所述至少一个图像捕获装置。

在一个实施方式中，所述折射装置能随所述至少一个图像捕获装置一起沿逆时针或顺时针方向旋转。

在一个实施方式中，所述用于镜头的MTF测试设备还包括弧形刻度尺，并且当所述至少一个图像捕获装置沿逆时针或顺时针方向自转时，能从所述弧形刻度尺读取所述至少一个图像捕获装置的自转角度。

在一个实施方式中，从弧形刻度尺读取的至少一个图像捕获装置的自转角度等于所述第一夹角。

在一个实施方式中，所述折射装置设置在所述光路中的位置使得将穿过所述镜头的光线折射90°后射向所述至少一个图像捕获装置。

在一个实施方式中，所述用于镜头的MTF测试设备还包括滑块，其中，所述至少一个图像捕获装置通过所述旋转轴连接到所述滑块的底端并借助于所述旋转轴相对于所述滑块沿逆时针或顺时针方向自转。

在一个实施方式中，所述用于镜头的MTF测试设备还包括安装板，其中，所述滑块的顶端可滑动的连接到所述安装板的下表面并且能够在所述安装板下方水平移动，以带动所述至少一个图像捕获装置在水平方向移动。

在一个实施方式中，所述安装板是平坦的。

在一个实施方式中，所述至少一个图像捕获装置包括：一个居中图像捕获装置；以及至少两个侧面图像捕获装置，其中，和所述至少两个侧面图像捕获装置相比，所述一个居中图像捕获装置与所述镜头之间的光学距离最短。

在一个实施方式中，在测试状态下，所述一个居中图像捕获装置布置于所述安装板的中心位置处，所述至少两个侧面图像捕获装置布置于所述一个居中图像捕获装置外围。

在一个实施方式中，在测试状态下，所述至少两个侧面图像捕获装置均自转相同的角度，以调节所述镜头相对于所述至少两个侧面图像捕获装置的视场角。

本发明实现了超小FOV角度测试和超大FOV角度测试的功能，消除了相机间在FOV测试角度小于20°时出现的相互干扰问题，并将超大FOV角度与超小FOV角度测试兼容在同一设备上。

附图说明

结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：

图1示出了根据本申请实施方式的MTF测试设备100的侧视图；

图2示出了根据本申请实施方式的MTF测试设备的100俯视图；

图3示出了根据本申请实施方式的MTF测试设备中的滑块和相机机构的放大示意图；

图4示出了根据本申请实施方式的处于小角度2°测试时图3的滑块和相机机构的示意图；

图5示出了根据本申请实施方式的处于大角度190°测试时图3的滑块和相机机构的示意图；

图6示出了根据本申请实施方式的MTF测试设备的小角度2°测试的光路图；以及

图7示出了根据本申请实施方式的MTF测试设备的大角度190°测试的光路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

应理解的是，在本申请中，当元件或层被描述为在另一元件或层“上”、“连接至”或“联接至”另一元件或层时，其可直接在另一元件或层上、直接连接至或联接至另一元件或层，或者可存在介于中间的元件或层。当元件称为“直接位于”另一元件或层“上”、“直接连接至”或“直接联接至”另一元件或层时，不存在介于中间的元件或层。在说明书全文中，相同的标号指代相同的元件。如本文中使用的，用语“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。

应理解的是，虽然用语第1、第2或第一、第二等在本文中可以用来描述各种元件、部件、区域、层和/或段，但是这些元件、部件、区域、层和/或段不应被这些用语限制。这些用语仅用于将一个元件、部件、区域、层或段与另一个元件、部件、区域、层或段区分开。因此，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一元件、部件、区域、层或段可被称作第二元件、部件、区域、层或段。

本文中使用的用辞仅用于描述具体实施方式的目的，并不旨在限制本申请。如在本文中使用的，除非上下文中明确地另有指示，否则没有限定单复数形式的特征也意在包括复数形式的特征。还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组。如在本文中使用的，用语“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。诸如“...中的至少一个”的表述当出现在元件的列表之后时，修饰整个元件列表，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可以”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度正式意义解释，除非本文中明确如此限定。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1示出根据本申请实施方式的MTF测试设备100的侧视图。

如图1所示，MTF测试设备100包括顶部安装板101、滑块102A和相机机构103A。顶部安装板101是MTF测试设备100的主体结构板，用于悬挂承接多个相机。在一个实施方式中，顶部安装板101可以呈圆盘形状，但不限于此。顶部安装板可上下调节来改变物距使相机能拍摄到镜头处标靶。

滑块102A位于顶部安装板101的下方并且可移动地连接到顶部安装板101，滑块102A能够在顶部安装板101下方水平移动。在一个实施方式中，滑块102A的一端通过滑动件连接到顶部安装板101的下方并且借助于该滑动件在顶部安装板101的下方水平移动。

相机机构103A位于滑块102A下方且与滑块102A可旋转的连接。在一个实施方式中，相机机构103A通过转动轴连接到滑块102A的另一端，并能够借助于该转动轴相对于滑块102A沿顺时针或逆时针方向自转。相机机构103A包括相机安装板、相机或其他拍摄设备、棱镜或平面镜或其它可折射光的镜面、转动轴、刻度盘，这将在下文结合图3详细描述。

如图1所示，MTF测试设备100还包括滑块102B至102E以及相机机构103B至103E。其中，滑块102E位于顶部安装板101的中心位置处，且滑块102A至102D围绕滑块102E进行分布；相机机构103E与滑块102E连接，且相机机构103A至103D分别与滑块102A至102D连接。滑块102B至102E的结构和功能与上文描述的滑块102A类似，以及相机机构103B至103E的结构和功能与上文描述的相机机构103A类似，此处不再赘述。

图1中还示出了待测试镜头104以及三条光路105A、105B和105C。镜头104的物理中心与相机机构103E中的相机的光学中心对齐。在测试期间，光线从镜头104的下方射入，穿过镜头，而后被相机机构103A至103E中的各个相机捕获，使相机机构103A至103E中的各个相机能拍摄到镜头处的标靶，从而根据所拍摄的标靶的清晰度测试镜头104的MTF参数。

图1中所示的三条虚线105A、105B和105C示意性地示出了投射到相机机构103A至103E的光线的三条光路，具体地为先通过相机机构103A至103E中的棱镜或平面镜折射而后再被相机捕获的光的光路方向。光路105A和105B表示能够被相机机构103B和103C中的相机捕获的最外侧光线的光路，即，位于光路105A和105B以外的光不会被相机机构103B和103C中的相机捕获。光路105A和105B之间的夹角表示镜头104相对于相机机构103B和103C的视场角FOV(Field of View)。

待测镜头104下方设置有标靶。测试之前，当滑块102A至102E在顶部安装板101的下方水平移动时，其远离或者靠近镜头104，以调节连接到滑块102A至102E的相机机构103A至103E与镜头104的距离，从而使相机机构103A至103E中的各相机能够拍摄到清晰完全的标靶图像。测试之前，当相机机构103A至103D沿顺时针或逆时针方向进行自转运动时，可调节进入相机机构103A至103D的光线量，或者说可调节最外侧光路105A与105B之间的夹角，从而调节FOV角度以进行测试。当通过旋转相机机构103A至103D将FOV角度调节为确定的大小后，相机机构103A至103E可对镜头104进行拍摄，并通过分析所拍摄的镜头104下方设置的标靶的清晰度来获得镜头104的MTF参数，进而确定镜头104的性能。

根据本申请实施方式的MTF测试设备100在不出现相机间干扰的情况下，可实现例如最小2°的FOV角度测试。

图2示出了根据本申请实施方式的MTF测试设备100的俯视图。如图2所示，MTF测试设备100具有呈圆盘形状的顶部安装板101。相机机构103E布置于顶部安装板101的中心位置处，且相机机构103A至103D环绕相机机构101E在相机机构103E外围大致均匀地、对称地分布。相机机构103A至103E均通过相应滑块102A至102E连接到顶部安装板101。

如图2所示，相机机构103A可在滑块102A的带动下沿箭头H在水平方向移动。具体地，相机机构103A可在滑块102A的带动下沿箭头H朝向圆盘中心移动，或者背离圆盘中心移动。当相机机构103A朝向圆盘中心移动时，其越来越靠近待测镜头。当相机机构103A背离圆盘中心移动时，其越来越远离待测镜头。与相机机构103A类似，相机机构103B至103D也可在相应滑块102B至102D的带动下沿各自箭头(如图2中的各条双向箭头所示)在水平方向移动，以朝向圆盘中心移动或背离圆盘中心移动，从而靠近或远离待测镜头。相机机构103E可在滑块102E的带动下在顶部安装板101下方水平移动，以使相机机构103E中的相机与待测镜头对准。当相机机构103A至103E在顶部安装板101下方水平移动时，可调节相机机构103A至103E与镜头104的距离，从而使相机机构103A至103E中的各相机能够拍摄到清晰完全的标靶图像。

虽然图1和图2示出了包括5个滑块和5个相机机构的MTF测试设备，但本发明不限于此。在其它实施例中，MTF测试设备可包括更少或更多个(例如8个)滑块以及相机机构。在包括更多个滑块以及相机机构的实施方式中，相机机构可以以与中心相机机构不同的距离分层布置于顶部安装板。

图3示出了根据本申请实施方式的MTF测试设备中的滑块和相机机构的放大示意图。

如图3所示，相机机构103A包括安装板1031、相机1032、棱镜1033、旋转轴1034和弧形刻度尺1035。在一个实施方式中，相机机构103A中的棱镜可替换为平面镜或其它可折射光的镜面。安装板1031用于安装并固定相机1032和棱镜1033。相机1032安装于安装板1031下方。在一个实施方式中，相机1032可粘合到安装板1031的下表面。在另一实施方式中，相机1032可通过紧固件紧固到安装板1031，本发明不限制相机1032结合到安装板1031的方式。

棱镜1033安装于安装板1031下方。在一个实施方式中，棱镜1033可粘合到安装板1031的下表面。在另一实施方式中，棱镜1033可通过紧固件紧固到安装板1031，本发明不限制棱镜1033结合到安装板1031的方式。在一个实施方式中，安装于安装板1031下表面的棱镜1033和相机1032彼此紧邻。棱镜1033用于折射光路。在本发明的实施方式中，利用棱镜1033将光线折射例如90°，实现相机大致水平布局，缩小相机布局空间。然而，本发明不限于此，可设置棱镜1033相对于相机1032的位置以使棱镜1033将光线折射任意合适的角度后使光线射入相机1032。

相机1032通过旋转轴1034连接到滑块102A且能借助于旋转轴1034相对于滑块102A进行顺时针或逆时针旋转。旋转轴1034用于连接滑块102A与相机1032，并保持可旋转状态，以便于调节角度。在本申请的实施方式中，相机1032能借助于旋转轴1034按照图3中所示的方向R进行自转。根据本申请的实施方式，当相机1032借助于旋转轴1034在方向R上旋转一角度时，棱镜1033也同时在方向R上旋转相同的角度。在其它实施方式中，棱镜1033与相机1032的旋转角度也可不同。

如图3所示，相机机构103A还包括弧形刻度尺1035。在本申请的实施方式中，弧形刻度尺1035的弧度约为90°。弧形刻度尺1035的一个端部1036固定于安装板1031的上表面。在一个实施方式中，弧形刻度尺1035的端部1036可通过粘接或紧固件或连接件固定到安装板1031的上表面。弧形刻度尺1035用于测量相机机构103A的旋转角度。

当安装板1031、相机1032和棱镜1033借助于旋转轴1034在方向R上旋转时，弧形刻度尺1035也同时在方向R上旋转。固定指针(未示出)在弧形刻度尺1035上指示的示数表示弧形刻度尺1035的旋转角度，从而能够测量相机机构103A的旋转角度以及镜头的FOV半角度。

图3还示出了待测镜头104。如图3所示，光线从镜头104的下方射入，穿过镜头，而后被相机机构103A中的相机1032捕获。如图3所示，相机机构103A处于水平方向，穿过镜头104的光线沿垂直方向照射到棱镜1033上，而后反射90°到达相机1032并被相机1032捕获。在此状态下，光路301与垂直基准线B之间夹角为0°。

当相机机构103A沿着方向R逆时针旋转时，可调节入射到相机1032中的光的最外侧光路与垂直基准线B之间的夹角，从而调节FOV半角度。当相机机构103A沿着方向R逆时针旋转时，弧形刻度尺1035也同时在方向R上逆时针旋转，固定指针在弧形刻度尺1035上指示的示数表示该夹角的大小。因此，可通过弧形刻度尺1035来将该夹角调节至合适的大小，即，将FOV半角度调节至合适的大小，从而实现FOV角度的调节已进行后续测试。

图4示出了根据本申请实施方式的处于小角度2°测试时图3的滑块和相机机构的示意图。

当相机机构103A沿着方向R逆时针旋转最小角度θ₁时，相机机构103A到达如图4所示的位置。在该位置处，从镜头104下方射入的光穿过镜头沿光路401照射到棱镜1033上，而后被棱镜1033反射到相机1032中并被相机1032捕获。其中，沿光路401行进的光是能被相机1032捕获的最外侧的光，也就是说，光路401以外的光不能被相机1032捕获。因此，光路401与垂直基准线B之间夹角θ₁为FOV测试半角度。在本申请的实施方式中，θ₁可例如为1°，因此FOV测试角度可实现为例如最小2°。

当相机机构103A沿着方向R逆时针旋转最小角度θ₁时，弧形刻度尺1035也同时在方向R上逆时针旋转角度θ₁，并且固定指针在弧形刻度尺1035上指示示数θ₁。结合上文的描述可知，固定指针在弧形刻度尺1035上指示的示数θ₁即为光路401与垂直基准线B之间的夹角θ₁，因此可通过读取固定指针在弧形刻度尺1035上所指示的示数来获得FOV测试半角度和FOV测试角度，以及进而将FOV测试角度调节至合适的大小。

在小角度2°测试状态下，与相机机构103A类似，相机机构103B至103D也旋转到最小角度θ₁以测量镜头104的MTF参数，此处不再赘述。

图5示出了根据本申请实施方式的处于大角度190°测试时图3的滑块和相机机构的示意图。

当相机机构103A沿着方向R逆时针旋转最大角度θ₂时，相机机构103A到达如图5所示的位置。在该位置处，从镜头104下方射入的光穿过镜头沿光路501照射到棱镜1033上，而后被棱镜1033反射到相机1032中并被相机1032捕获。其中，沿光路501行进的光是能被相机1032捕获的最外侧的光。在图5中，光路501与垂直基准线B之间的夹角θ₂为FOV测试半角度。在图5所示的实施方式中，θ₂为95°，因此FOV测试角度可实现为例如最大190°。

当相机机构103A沿着方向R逆时针旋转最大角度θ₂时，弧形刻度尺1035也同时在方向R上逆时针旋转角度θ₂，并且固定指针在弧形刻度尺1035上指示示数θ₂。结合上文的描述可知，固定指针在弧形刻度尺1035上指示的示数θ₂即为光路501与垂直基准线B之间的夹角θ₂，因此可通过读取固定指针在弧形刻度尺1035上所指示的示数来获得FOV测试半角度和FOV测试角度，以及进而将FOV测试角度调节至合适的大小。

图5还示出了另一相机机构103B，与相机机构103A类似，在大角度190°测试状态，相机机构103B沿着方向R’顺时针旋转到最大角度θ₂，且相机机构103B的弧形刻度尺上也指示示数θ₂。同理，相机机构103C至103D也旋转到最大角度θ₂以在大角度190°测试状态下测量镜头104的MTF参数，此处不再赘述。

本发明中的每个相机可独立沿水平方向移动，并可调节测试角度，从而实现2°小角度测试和190°大角度测试，FOV角度测试范围大，且能适应不同型号镜头的测试，兼容性高。本发明利用棱镜或平面镜将光路折射90°，始终保持相机和折射后的光路平行。在小角度测量时，相机为大致水平布局，避免了FOV测试角度小于20°时相机间的相互干扰。

图6示出了根据本申请实施方式的MTF测试设备的小角度2°测试的光路图。

如图6所示，相机机构103A和103B旋转最小角度以接收最小FOV测试角度范围内的光线。在测试期间，光线穿过镜头照射到相机机构103A和103B的棱镜，而后被棱镜反射入相机中并被相机捕获。图6所示的光路601和602为可被相机捕获的最外侧光所在的光路。也就是说，光路601和602以内的光可被相机捕获，而光路601和602以外的光不能被相机捕获。在如图6所示的测试状态下，光路601或602与垂直基准线之间的夹角为1°，FOV测试角度为2°，MTF测试设备可实现小角度2°测量。

图7示出了根据本申请实施方式的MTF测试设备的大角度190°测试的光路图。

如图7所示，相机机构103A和103B旋转最大角度以接收最大FOV测试角度范围内的光线。在测试期间，光线穿过镜头照射到相机机构103A和103B的棱镜，而后被棱镜反射入相机中并被相机捕获。图7所示的光路701和702为可被相机捕获的最外侧光所在的光路。也就是说，光路701和702以内的光可被相机捕获，而光路701和702以外的光不能被相机捕获。在如图7所示的测试状态下，光路701或702与垂直基准线之间的夹角为95°，FOV测试角度为190°，MTF测试设备可实现大角度190°测量。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (11)

1.一种用于镜头的MTF测试设备，包括：

至少一个图像捕获装置，用于捕获穿过所述镜头的光线；

旋转轴，

其特征在于，所述至少一个图像捕获装置能够借助于所述旋转轴沿逆时针或顺时针方向自转，以调整第一夹角，其中所述第一夹角为穿过所述镜头的光线中的、由所述至少一个图像捕获装置捕获的最外侧光线与垂直基准线之间的夹角；

所述MTF测试设备还包括：

折射装置，设置在所述至少一个图像捕获装置与所述镜头之间的光路中，用于将穿过所述镜头的光线折射到所述至少一个图像捕获装置。

2.根据权利要求1所述的用于镜头的MTF测试设备，其特征在于，所述折射装置能随所述至少一个图像捕获装置一起沿逆时针或顺时针方向旋转。

3.根据权利要求1所述的用于镜头的MTF测试设备，其特征在于，还包括弧形刻度尺，并且当所述至少一个图像捕获装置沿逆时针或顺时针方向自转时，能从所述弧形刻度尺读取所述至少一个图像捕获装置的自转角度。

4.根据权利要求2所述的用于镜头的MTF测试设备，其特征在于，还包括弧形刻度尺，并且当所述至少一个图像捕获装置沿逆时针或顺时针方向自转时，从所述弧形刻度尺读取所述至少一个图像捕获装置的自转角度，所读取的自转角度等于所述第一夹角。

5.根据权利要求4所述的用于镜头的MTF测试设备，其特征在于，所述折射装置设置在所述光路中的位置使得将穿过所述镜头的光线折射90°后射向所述至少一个图像捕获装置。

6.根据权利要求1、2或4中任一项所述的用于镜头的MTF测试设备，还包括：

滑块，

其特征在于，所述至少一个图像捕获装置通过所述旋转轴连接到所述滑块的底端并借助于所述旋转轴相对于所述滑块沿逆时针或顺时针方向自转。

7.根据权利要求6所述的用于镜头的MTF测试设备，还包括：

安装板，

其特征在于，所述滑块的顶端可滑动的连接到所述安装板的下表面并且能够在所述安装板下方水平移动，以带动所述至少一个图像捕获装置在水平方向移动。

8.根据权利要求7所述的用于镜头的MTF测试设备，其特征在于，所述安装板是平坦的。

9.根据权利要求1或2所述的用于镜头的MTF测试设备，所述至少一个图像捕获装置包括：

一个居中图像捕获装置；以及

至少两个侧面图像捕获装置，

其特征在于，和所述至少两个侧面图像捕获装置相比，所述一个居中图像捕获装置与所述镜头之间的光学距离最短。

10.根据权利要求9所述的用于镜头的MTF测试设备，其特征在于，在测试状态下，所述一个居中图像捕获装置布置于安装板的中心位置处，所述至少两个侧面图像捕获装置布置于所述一个居中图像捕获装置外围。

11.根据权利要求10所述的用于镜头的MTF测试设备，其特征在于，在测试状态下，所述至少两个侧面图像捕获装置均自转相同的角度，以调节所述镜头相对于所述至少两个侧面图像捕获装置的视场角。

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