CN110907143B - 一种温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置，包括：具有光学窗口的高低温试验箱，哈特曼波前传感器，目标发生器，准直系统和主控计算机；其中，光学窗口隔离准直系统和位于高低温试验箱内的数码相机；哈特曼波前传感器发射标准球面波束，测量在光学窗口反射回来的波束，得到光学窗口的面形变化数据；目标发生器产生星点或狭缝目标；准直系统将目标变成平行光束，以使平行光束经过数码相机后成星点图像或狭缝图像；主控计算机将面型变化数据通过波前叠加算法叠加至成像质量测试的数据，以对星点图像或狭缝图像进行测试及补偿修正。上述测量装置可以在特定温度场条件下对数码相机成像质量进行实时测试，且对成像失真进行补偿修正。

Description

一种温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置

技术领域

本发明涉及光学测量领域，特别是涉及一种温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置。

背景技术

地球的高海拔地区或高纬度地区较为寒冷，而赤道和雨林地区则是高温、湿热的环境。而数码相机在使用过程中的使用环境比较随机。一般的热试验只能对数码相机自身的功能进行检查和测试，而无法对此类状态下的成像质量进行评价。而且地球上寒冷和高温的地区温度差异巨大，现有的测量设备本身也会受到温度场的影响，因此缺少一种满足数码相机在温度场条件下质量实时测量的方法。

因此，针对数码相机在特定温度场条件下，如何对成像质量变化进行实时测量，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置，可以在特定温度场条件下对数码相机成像质量进行实时测试并补偿修正。其具体方案如下：

一种温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置，包括：具有光学窗口的高低温试验箱，哈特曼波前传感器，目标发生器，准直系统和主控计算机；其中，

所述光学窗口，用于隔离所述准直系统和位于所述高低温试验箱内部的数码相机；

所述哈特曼波前传感器，用于发射标准球面波束，并测量在所述光学窗口反射回来的波束，得到所述光学窗口的面形变化数据并发送至所述主控计算机；

所述目标发生器，用于产生星点或狭缝目标；

所述准直系统，用于将所述星点或狭缝目标变成平行光束，以使所述平行光束经过所述数码相机后成星点图像或狭缝图像并发送至所述主控计算机；

所述主控计算机，用于将接收到的所述面形变化数据通过波前叠加算法叠加至成像质量测试的数据，以对接收到的所述星点图像或狭缝图像进行成像质量测试及补偿修正。

优选地，在本发明实施例提供的上述温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置中，所述光学窗口的内表面与所述高低温试验箱内部环境接触，外表面与所述高低温试验箱外界环境接触。

优选地，在本发明实施例提供的上述温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置中，所述光学窗口的内表面上镀有一膜层。

优选地，在本发明实施例提供的上述温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置中，还包括：可移动的反射镜组；

所述反射镜组，用于通过进入或移出所述准直系统的光路中，以使所述哈特曼波前传感器和所述目标发生器分别位于所述准直系统的焦面处。

优选地，在本发明实施例提供的上述温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置中，还包括：位于所述高低温试验箱内部的电控平移台；

所述电控平移台，用于承载所述数码相机，并根据所述主控计算机的控制指令在水平和垂直方向上移动，直到所述数码相机光轴与所述准直系统光轴平行且完全包含在所述准直系统的口径内。

优选地，在本发明实施例提供的上述温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置中，还包括：与所述电控平移台连接的驱动控制器；

所述驱动控制器，用于接收所述主控计算机的控制指令为所述电控平移台提供驱动。

优选地，在本发明实施例提供的上述温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置中，所述主控计算机，还用于实时通过驱动控制器控制电控平移台的位移。

优选地，在本发明实施例提供的上述温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置中，所述主控计算机包括WIFI无线模块；

所述WIFI无线模块，用于实时接收所述数码相机拍摄的星点图像或狭缝图像并进行传输。

从上述技术方案可以看出，本发明所提供的一种温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置，包括：具有光学窗口的高低温试验箱，哈特曼波前传感器，目标发生器，准直系统和主控计算机；其中，光学窗口，用于隔离准直系统和位于高低温试验箱内部的数码相机；哈特曼波前传感器，用于发射标准球面波束，并测量在光学窗口反射回来的波束，得到光学窗口的面形变化数据并发送至主控计算机；目标发生器，用于产生星点或狭缝目标；准直系统，用于将星点或狭缝目标变成平行光束，以使平行光束经过数码相机后成星点图像或狭缝图像并发送至主控计算机；主控计算机，用于将接收到的面形变化数据通过波前叠加算法叠加至成像质量测试的数据，以对接收到的星点图像或狭缝图像进行成像质量测试及补偿修正。

本发明提供的上述测量装置主要由光学窗口，哈特曼波前传感器，目标发生器，准直系统和主控计算机组成，当数码相机因温度场的原因，其成像质量发生变化时，哈特曼波前传感器会将光学窗口的面形变化通过计算获得修正补偿数据，并传输至主控计算机，使得测量装置的结果也会发生实时变化，进而可以在特定温度场条件(如高低温试验箱内部)下对数码相机成像质量进行实时测试，能够提供成像质量的测试所需要的目标且对自身因温度场造成的成像失真进行补偿修正。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置，如图1所示，包括：具有光学窗口1的高低温试验箱，哈特曼波前传感器2，目标发生器3，准直系统4和主控计算机5；其中，

光学窗口1，用于隔离准直系统4和位于高低温试验箱内部的数码相机，为温度场变化提供硬件基础；

哈特曼波前传感器2，用于发射标准球面波束，并测量在光学窗口反射回来的波束，得到光学窗口的面形变化数据并发送至主控计算机5；

目标发生器3，用于产生星点或狭缝目标；

准直系统4，用于将位于其焦点处的目标发生器3所提供的星点或狭缝目标变成平行光束，以使平行光束经过数码相机后成星点图像或狭缝图像并发送至主控计算机5；需要说明的是，本发明是根据这个星点图像或狭缝图像来测试数码相机成像质量的优劣；准直系统4为数码相机特定温度场条件下的成像质量的测试提供测量基准；

主控计算机5，用于将接收到的面形变化数据通过波前叠加算法叠加至成像质量测试的数据，以对接收到的星点图像或狭缝图像进行成像质量测试及补偿修正。需要说明的是，主控计算机5可以采用Windows操作系统，运行主控程序，其中运行的软件具有实时性的特点。

在本发明实施例提供的上述温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置中，主要由光学窗口，哈特曼波前传感器，目标发生器，准直系统和主控计算机组成；当数码相机因温度场的原因，其成像质量发生变化时，哈特曼波前传感器会将光学窗口的面形变化通过计算获得修正补偿数据，并传输至主控计算机，使得测量装置的结果也会发生实时变化，进而可以在特定温度场条件(如高低温试验箱内部)下对数码相机成像质量进行实时测试，能够提供成像质量的测试所需要的目标且对自身因温度场造成的成像失真进行补偿修正。

需要说明的是，本发明所提供的上述光学窗口可通过某个特定波段光线穿过，为后端的数码相机的光学镜头提供一定的保护作用，一般情况下不改变光线的波前分布、传输方向和偏振特性。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置中，光学窗口的内表面与高低温试验箱内部环境接触，这样在试验过程中，内表面与试验箱内环境温度一致；而光学窗口的外表面与高低温试验箱外界环境接触，外表面与大气温度一致。由于光学窗口的内外表面间存在着温差，会造成光学窗口的变形，从而影响到穿过光学窗口光线的波前分布，这种变形在内表面和外表面会同时发生。

进一步地，在具体实施时，由于现有技术中只能对外表面的变形进行测量，而无法对内表面进行测量，在本发明实施例提供的上述温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置中，将光学窗口的内表面上镀有一膜层，即光学窗口在内表面通过镀膜的方式，使得内表面的变形能够测量。具体地，在测量过程中，通过哈特曼波前传感器对光学窗口的内表面和外表面进行测量，会得到两组表面的面形变化数据。测量得到的面形变化数据可以通过软件进行修正，以补偿穿过光学窗口光线的波前分布缺陷，从而得到与常温下相同的光线波前分布。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置中，如图1所示，还可以包括：可移动的反射镜组6；反射镜组6，用于通过进入或移出准直系统4的光路中，以使哈特曼波前传感器2和目标发生器3分别位于准直系统4的焦面处。具体地，当反射镜组6通过移动进入准直系统4的光路中，可以将哈特曼波前传感器2位于准直系统4的焦面处，当哈特曼波前传感器2发射的标准球面波束经反射镜组6的反射后会进入至准直系统4，准直系统4会将标准球面波束变成标准平行激光光束，再经光学窗口1反射后会将光束经准直系统4原路返回至哈特曼波前传感器2，此时哈特曼波前传感器2就会得到所述光学窗口的面形变化数据。当反射镜组6通过移动移出准直系统4的光路中，以使目标发生器3位于准直系统4的焦面处，准直系统4就会将目标发生器3所提供的星点或狭缝目标变成平行光束，平行光束经过数码相机后可以成一个星点图像或狭缝图像。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置中，如图1所示，还可以包括：位于高低温试验箱内部的电控平移台7；电控平移台7，用于承载数码相机，并根据主控计算机5的控制指令在水平和垂直方向上移动，直到数码相机光轴与准直系统4光轴平行且完全包含在准直系统4的口径内。只有在包含该口径下对数码相机成像质量进行测试才是有效的。对于不能够调整至视场中心的数码相机，其测试可能会出现不准确的结果。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置中，如图1所示，还可以包括：与电控平移台7连接的驱动控制器8；驱动控制器8，用于接收主控计算机5的控制指令为电控平移台7提供驱动。

更进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置中，主控计算机5，还用于实时向驱动控制器发送控制指令，通过驱动控制器控制电控平移台的位移。

另外，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置中，主控计算机5包括WIFI无线模块；WIFI无线模块，用于实时接收数码相机拍摄的星点图像或狭缝图像并进行传输。也就是说，数码相机可以将拍摄的图片信息进行实时传输，进行对成像质量实时测量及补偿修正。

综上，本发明实施例提供的一种温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置，包括：具有光学窗口的高低温试验箱，哈特曼波前传感器，目标发生器，准直系统和主控计算机；其中，光学窗口，用于隔离准直系统和位于高低温试验箱内部的数码相机；哈特曼波前传感器，用于发射标准球面波束，并测量在光学窗口反射回来的波束，得到光学窗口的面形变化数据并发送至主控计算机；目标发生器，用于产生星点或狭缝目标；准直系统，用于将星点或狭缝目标变成平行光束，以使平行光束经过数码相机后成星点图像或狭缝图像并发送至主控计算机；主控计算机，用于将接收到的面形变化数据通过波前叠加算法叠加至成像质量测试的数据，以对接收到的星点图像或狭缝图像进行成像质量测试及补偿修正。该测量装置主要由光学窗口，哈特曼波前传感器，目标发生器，准直系统和主控计算机组成，当数码相机因温度场的原因，其成像质量发生变化时，哈特曼波前传感器会将光学窗口的面形变化通过计算获得修正补偿数据，并传输至主控计算机，使得测量装置的结果也会发生实时变化，进而可以在特定温度场条件(如高低温试验箱内部)下对数码相机成像质量进行实时测试，能够提供成像质量的测试所需要的目标且对自身因温度场造成的成像失真进行补偿修正。

最后，还需要说明的是，在本文中，关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置，其特征在于，包括：具有光学窗口的高低温试验箱，哈特曼波前传感器，目标发生器，准直系统和主控计算机；其中，

所述光学窗口，用于隔离所述准直系统和位于所述高低温试验箱内部的数码相机；

所述哈特曼波前传感器，用于发射标准球面波束，并测量在所述光学窗口反射回来的波束，得到所述光学窗口的面形变化数据并发送至所述主控计算机；

所述目标发生器，用于产生星点或狭缝目标；

所述准直系统，用于将所述星点或狭缝目标变成平行光束，以使所述平行光束经过所述数码相机后成星点图像或狭缝图像并发送至所述主控计算机；

所述主控计算机，用于将接收到的所述面形变化数据通过波前叠加算法叠加至成像质量测试的数据，以对接收到的所述星点图像或狭缝图像进行成像质量测试及补偿修正。

2.根据权利要求1所述的温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置，其特征在于，所述光学窗口的内表面与所述高低温试验箱内部环境接触，外表面与所述高低温试验箱外界环境接触。

3.根据权利要求2所述的温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置，其特征在于，所述光学窗口的内表面上镀有一膜层。

4.根据权利要求3所述的温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置，其特征在于，还包括：可移动的反射镜组；

所述反射镜组，用于通过进入或移出所述准直系统的光路中，以使所述哈特曼波前传感器和所述目标发生器分别位于所述准直系统的焦面处。

5.根据权利要求4所述的温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置，其特征在于，还包括：位于所述高低温试验箱内部的电控平移台；

所述电控平移台，用于承载所述数码相机，并根据所述主控计算机的控制指令在水平和垂直方向上移动，直到所述数码相机光轴与所述准直系统光轴平行且完全包含在所述准直系统的口径内。

6.根据权利要求5所述的温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置，其特征在于，还包括：与所述电控平移台连接的驱动控制器；

所述驱动控制器，用于接收所述主控计算机的控制指令为所述电控平移台提供驱动。

7.根据权利要求6所述的温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置，其特征在于，所述主控计算机，还用于实时通过驱动控制器控制电控平移台的位移。

8.根据权利要求7所述的温度场条件下数码相机成像质量实时测量装置，其特征在于，所述主控计算机包括WIFI无线模块；

所述WIFI无线模块，用于实时接收所述数码相机拍摄的星点图像或狭缝图像并进行传输。

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