CN114486197B - 一种适用于光学镜头传递函数检测的目标发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的一种适用于光学镜头传递函数检测的目标发生器，包括光源组件(1‑1)、滤光片组件(1‑2)和斩波器(1‑3)、靶标组件(1‑4)；光源组件(1‑1)用于提供0.4～12μm波段的能量输入；滤光片组件(1‑2)设置在光源组件(1‑1)前端，用于对光源组件(1‑1)提供的光束进行滤波，获得光谱特性光束；斩波器(1‑3)设置在滤光片组件(1‑2)前端，用于对光谱特性光束进行信号调制后投射到靶标组件(1‑4)，输出满足测试需求的星孔或狭缝。本发明的目标发生器覆盖光谱范围广，可以有效提高目标发生器的通用性。
Description
技术领域
本发明涉及光学检测技术领域，具体涉及一种适用于光学镜头传递函数检测的目标发生器。
背景技术
光学镜头是各类成像系统中的核心部件，其性能好坏直接决定系统成像质量的优劣。目前调制传递函数(MTF)是评价光学镜头成像性能的重要技术指标，MTF是光学传递函数的模量，其高低直接关系到光学系统研制过程的成本高低和成像质量的优劣，它能把衍射、像差及杂散光等影响成像质量的各种因素综合在一起反映，客观的评定光学系统像质，是国际公认的实际测试过程中光学系统成像性能核心评价指标。目前国内主流光学镜头传递函数测试设备主要由准直系统、目标发生器及像分析器组成，各组成部分均采用国外设备，成本高，周期长，维护困难，而且随时面临禁运风险。其中目标发生器是传递函数测试设备重要部件，用于产生测量时所需光谱匹配的均匀星孔及狭缝目标。
中国专利201110206997.2公布了一种用于传递函数测量的光谱目标发生器，主要由卤钨灯照明光源、测试靶标、扩束物镜、光谱控制组件和积分球构成，该系统可输出一定光谱范围的测试目标，采用积分球进行实现多束单色光复合，输出光均匀。该方式的不足之处是由于光谱控制组件、积分球的限制导致输出光谱范围有限，输出目标不能覆盖0.4～12μm波段，远不能满足宽光谱的使用要求；同时采用积分球进行光束复合及匀光会导致目标能量衰减过多，导致能量不足，影响测试精度；该目标发生器无未具备信号调整功能，使用范围小，通用性不足。
有鉴于此，设计一种适用于光学镜头传递函数检测的目标发生器，使其具有覆盖光谱范围广、目标能量强、均匀性好、通用性强等优点，摆脱光学镜头传递函数测试设备受制于人的局面，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术中的缺陷，提出了适用于光学镜头传递函数检测的目标发生器，用于解决现有的目标发生器覆盖范围有限、通用性差等问题。
为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：
本发明提供了一种适用于光学镜头传递函数检测的目标发生器，包括光源组件(1-1)、滤光片组件(1-2)和斩波器(1-3)、靶标组件(1-4)；
光源组件(1-1)用于提供0.4～12μm波段的能量输入；
滤光片组件(1-2)设置在光源组件(1-1)前端，用于对光源组件(1-1)提供的光束进行滤波，获得光谱特性光束；
斩波器(1-3)设置在滤光片组件(1-2)前端，用于对光谱特性光束进行信号调制后投射到靶标组件(1-4)，输出满足测试需求的星孔或狭缝。
作为一种可选的实施例，目标发生器(1)还包括：
切换位移台(1-5)，用于驱动斩波器(1-3)移动，将斩波器(1-3)切换至光路中或切换至光路外。
作为一种可选的实施例，光源组件(1-1)包括可见光光源模块(1-101)，可见光光源模块(1-101)包括卤素灯光源(1-1011)、第一匀光镜头(1-1012)和第一调整台(1-1014)；
卤素灯光源(1-1011)安装在第一调整台(1-1014)上，用于提供0.4～1.5μm波段的能量输入，并通过第一调整台(1-1014)实现轴向及径向位置调整，使其位于第一匀光镜头(1-1012)的入光侧焦面上；
第一匀光镜头(1-1012)用于对卤素灯光源(1-1011)发出的光线进行匀化、聚焦，并输出具有第一发散角的光束。
作为一种可选的实施例，第一匀光镜头(1-1012)包括两组石英透镜。
作为一种可选的实施例，目标发生器还包括安装基座(1-6)，用于放置光源组件(1-1)、滤光片组件(1-2)和斩波器(1-3)和靶标组件(1-4)；
可见光光源模块(1-101)还包括第一光源座(1-1013)，第一光源座(1-1013)用于安装卤素灯光源(1-1011)、第一匀光镜头(1-1012)和第一调整台(1-1014)；
第一光源座(1-1013)通过间隙配合安装在安装基座(1-6)中，第一光源座(1-1013)上还设置有第一把手。
作为一种可选的实施例，光源组件(1-1)还包括红外光源模块(1-102)，红外光源模块(1-102)包括红外光源(1-1021)、第二匀光镜头(1-1022)和第一调整台(1-1014)；
红外光源(1-1021)安装在第一调整台(1-1014)上，用于提供1～12μm波段的能量输入，并通过第一调整台(1-1014)实现轴向及径向位置调整，使其位于第二匀光镜头(1-1022)入光侧焦面上；
第二匀光镜头(1-1022)用于对红外光源(1-1021)发出的光线进行匀化、聚焦，并输出具有第二发散角的光束。
作为一种可选的实施例，第二匀光镜头(1-1012)包括两组硒化锌透镜。
作为一种可选的实施例，目标发生器还包括安装基座(1-6)，用于放置光源组件(1-1)、滤光片组件(1-2)和斩波器(1-3)和靶标组件(1-4)；
红外光源模块(1-102)还包括第二光源座(1-1023)，第二光源座(1-1203)用于安装红外光源(1-1021)、第二匀光镜头(1-1012)和第一调整台(1-1014)；
第二光源座(1-1203)通过间隙配合安装在安装基座(1-6)中，第二光源座(1-1203)上还设置有第二把手。
作为一种可选的实施例，滤光片组件(1-2)包括多组不同型号的滤光片，多组不同型号的滤光片可根据不同测试需求进行切换。
作为一种可选的实施例，靶标组件(1-4)包括多组靶标安装孔位，每一靶标安装孔位上安装不同尺寸的星孔或狭缝。
本发明能够取得以下技术效果：
本发明涉及的一种适用于光学镜头传递函数检测的目标发生器，包括光源组件(1-1)、滤光片组件(1-2)和斩波器(1-3)、靶标组件(1-4)；光源组件(1-1)用于提供0.4～12μm波段的能量输入；滤光片组件(1-2)设置在光源组件(1-1)前端，用于对光源组件(1-1)提供的光束进行滤波，获得光谱特性光束；斩波器(1-3)设置在滤光片组件(1-2)前端，用于对光谱特性光束进行信号调制后投射到靶标组件(1-4)，输出满足测试需求的星孔或狭缝。本发明的目标发生器覆盖光谱范围广，可以有效提高目标发生器的通用性。
附图说明
图1是本发明一个实施例涉及的目标发生器的结构示意图；
图2是本发明一个实施例涉及的可见光光源模块的结构示意图；
图3是本发明一个实施例涉及的红外光源模块的结构示意图。
附图标记：
1.目标发生器；
1-1.光源组件；1-2.滤光片组件；1-3.斩波器；1-4.靶标组件；1-5.切换位移台；1-6.安装基座；
1-101.可见光光源模块；1-1011.卤素灯光源；1-1012.第一匀光镜头；1-1013.第一光源座；1-1014.第一调整台；
1-102.红外光源模块；1-1021.红外光源；1-1022.第二匀光镜头；1-1023.第二光源座。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
请参阅图1，为本发明一个实施例涉及的目标发生器的结构示意图。该目标发生器包括光源组件(1-1)、滤光片组件(1-2)和斩波器(1-3)、靶标组件(1-4)；
光源组件(1-1)用于提供0.4～12μm波段的能量输入；
滤光片组件(1-2)设置在光源组件(1-1)前端，用于对光源组件(1-1)提供的光束进行滤波，获得光谱特性光束；
斩波器(1-3)设置在滤光片组件(1-2)前端，用于对光谱特性光束进行信号调制后投射到靶标组件(1-4)，输出满足测试需求的星孔或狭缝。
优选的，目标发生器(1)还包括安装基座(1-6)，安装基座(1-6)是目标发生器所有零部件的安装载体，设置有光源组件(1-1)、滤光片组件(1-2)的机械安装接口，更换便捷，集成度高。
如图2所示，在本实施方式中，光源组件(1-1)包括可见光光源模块(1-101)，可见光光源模块(1-101)包括卤素灯光源(1-1011)、第一匀光镜头(1-1012)和第一调整台(1-1014)；卤素灯光源(1-1011)安装在调整台(1-1014)上，用于提供0.4～1.5μm波段的能量输入，并通过第一调整台(1-1014)实现轴向及径向位置调整，使其位于第一匀光镜头(1-1012)的入光侧焦面上；第一匀光镜头(1-1012)用于对卤素灯光源(1-1011)发出的光线进行匀化、聚焦，并输出具有第一发散角的光束。
通过第一调整台(1-1014)对卤素灯光源(1-1011)发出的光线进行调整，使其位于第一匀光镜头(1-1012)的入光侧焦面上，这样可以使得出射光线能量强、均匀性更好。优选的，第一匀光镜头(1-1012)包括两组石英透镜，通过第一匀光镜头(1-1012)不仅可以实现对卤素灯光源(1-1011)发出的光线进行匀化，同时通过聚焦可以使光线能量更强，满足更多镜头的测试需求。
如图3所示，在另一些实施例中，光源组件(1-1)还包括红外光源模块(1-102)，红外光源模块(1-102)包括红外光源(1-1021)、第二匀光镜头(1-1022)和第一调整台(1-1014)；红外光源(1-1021)安装在第一调整台(1-1014)上，用于提供1～12μm波段的能量输入，并通过第一调整台(1-1014)实现轴向及径向位置调整，使其位于第二匀光镜头(1-1022)入光侧焦面上；第二匀光镜头(1-1022)用于对红外光源(1-1021)发出的光线进行匀化、聚焦，并输出具有第二发散角的光束。
通过第一调整台(1-1014)对红外光源(1-1021)发出的光线进行调整，使其位于第二匀光镜头(1-1022)的入光侧焦面上，这样可以使得出射光线能量强、均匀性更好。优选的，第二匀光镜头(1-1022)包括两组硒化锌透镜，通过第二匀光镜头(1-1022)不仅可以实现对红外光源(1-1021)发出的光线进行匀化，同时通过聚焦可以使光线能量更强，满足更多镜头的测试需求。
优选的，光源组件(1-1)同时包括可见光光源模块(1-101)和红外光源模块(1-102)，可见光光源模块(1-101)和红外光源模块(1-102)可以通过手动或自动方式进行切换。
在某些实施例中，可见光光源模块(1-101)还包括第一光源座(1-1013)第一光源座(1-1013)作为可见光光源模块(1-101)其他零件的载体，通过间隙配合安装在安装基座(1-6)内，在其上部设置有第一把手，可通过手动或自动方式操作第一把手实现可见光光源模块(1-101)与红外光源模块(1-102)进行更换
在另一些实施例中，红外光源模块(1-102)还包括第二光源座(1-1023)，第二光源座(1-1023)作为红外光源模块(1-102)其他零件的载体，通过间隙配合安装在安装基座(1-6)内，在其上部设置有第二把手，可通过手动或自动方式操作第二把手实现红外光源模块(1-102)与可见光光源模块(1-101)进行更换。
在某些实施例中，目标发生器(1)还包括切换位移台(1-5)，切换位移台(1-5)用于驱动斩波器(1-3)移动，将斩波器(1-3)切换至光路中或切换至光路外。通过切换位移台(1-5)对斩波器(1-3)的位置进行切换，可以避免斩波器(1-3)不工作时其叶片遮挡光路。
当被测光学系统(5)为可见光镜头时，可以先安装可见光光源(1-101)模块，同时根据被测镜头测试波段需求，安装所需滤光片组件(1-2)，卤素灯光源(1-1011)发出光线经第一匀光镜头(1-1012)匀化、聚焦，输出具有第一发散角的能量强、均匀性好光束，然后经过滤光片组件(1-2)滤波，获得所需光谱特性光束，最后此光束投射至靶标组件(1-4)，并输出满足测试需求的星孔或狭缝目标。
当被测光学系统(5)为红外镜头时，可以先安装红外光源模块(1-102)，同时根据被测镜头测试波段需求，安装所需滤光片组件(1-2)。
若采用扫描法测量传递函数，则通过切换位移台(1-5)将斩波器(1-3)切换至光路中，减少测试环境中杂光影响；红外光源(1-1021)发出光线经第二匀光镜头(1-1022)匀化、聚焦，输出具有第二发散角的能量强、均匀性好的光束，然后经过滤光片组件(1-2)滤波，获得所需光谱特性的光束，然后经斩波器(1-3)信号调制后投射至靶标组件(1-4)，输出满足测试需求的星孔或狭缝目标。
若采用成像法测量传递函数，则通过切换位移台(1-5)将斩波器(1-3)切换至光路外，此时红外光源(1-1021)发出光线经第二匀光镜头(1-1022)匀化、聚焦，输出具有第二发散角的能量强、均匀性好的光束，然后经过滤光片组件(1-2)滤波，获得所需光谱特性的光束，然后投射至靶标组件(1-4)，输出满足测试需求的星孔或狭缝目标。
这样，通过可见光光源模块(1-101)和红外光源模块(1-102)两组光源模块实现了出射光光谱范围0.4～12μm的覆盖，根据测试镜头光谱需求进行便捷更换，通用性强。设计的第一匀光镜头(1-1012)和第二匀光镜头(1-1022)这两组匀光镜头不仅对出射光线进行匀化，同时使光线能量更强，扩大了镜头测试范围，并提高测试精度。滤光片组件(1-2)设置在光源组件(1-1)前部，可以设置有2组(在其他应用场景中，还可以选用其他数值)，可根据不同测试需求手动或自动更换不同型号滤光片，得到满足测试要求的光谱范围。斩波器(1-3)设置在滤光片组件(1-2)前端，安装在切换位移台(1-5)上，用于对输出光线进行信号调制，减少测试环境中杂光影响，提高测试精度。切换位移台(1-5)用于安装斩波器(1-3)，驱动斩波器(1-3)实现位置的电动切换，避免斩波器(1-3)不工作时其叶片遮挡光路；靶标组件(1-4)设置在最前端，共有14组靶标安装孔位，每一靶标安装孔位用于安装不同的靶标，可根据需求安装不同尺寸的星孔、狭缝等靶标，通过步进电机进行电动切换，覆盖范围广，通用性强。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种适用于光学镜头传递函数检测的目标发生器，其特征在于，包括光源组件(1-1)、滤光片组件(1-2)和斩波器(1-3)、靶标组件(1-4)、切换位移台(1-5)；
所述光源组件(1-1)用于提供0.4～12μm波段的能量输入，所述光源组件(1-1)包括可见光光源模块(1-101)和红外光源模块(1-102)，可见光光源模块(1-101)和红外光源模块(1-102)可以通过手动或自动方式进行切换；
当被测光学系统(5)为可见光镜头时，切换为可见光光源(1-101)模块，所述可见光光源模块(1-101)包括卤素灯光源(1-1011)、第一匀光镜头(1-1012)和第一调整台(1-1014)，所述第一匀光镜头(1-1012)包括两组石英透镜；
卤素灯光源(1-1011)发出光线经第一匀光镜头(1-1012)匀化、聚焦，输出具有第一发散角的光束，然后经过滤光片组件(1-2)滤波；所述卤素灯光源(1-1011)安装在第一调整台(1-1014)上，用于提供0.4～1.5μm波段的能量输入，并通过所述第一调整台(1-1014)实现轴向及径向位置调整，使其位于第一匀光镜头(1-1012)的入光侧焦面上；
当被测光学系统(5)为红外镜头时，切换为红外光源模块(1-102)，所述红外光源模块(1-102)包括红外光源(1-1021)、第二匀光镜头(1-1022)和第一调整台(1-1014)，所述第二匀光镜头(1-1012)包括两组硒化锌透镜；
红外光源(1-1021)发出光线经第二匀光镜头(1-1022)匀化、聚焦，输出具有第二发散角的光束，然后经过滤光片组件(1-2)滤波；所述红外光源(1-1021)安装在所述第一调整台(1-1014)上，用于提供1～12μm波段的能量输入，并通过所述第一调整台(1-1014)实现轴向及径向位置调整，使其位于所述第二匀光镜头(1-1022)入光侧焦面上；
所述滤光片组件(1-2)设置在所述光源组件(1-1)前端，用于对所述光源组件(1-1)提供的光束进行滤波，获得光谱特性光束；
所述斩波器(1-3)设置在所述滤光片组件(1-2)前端，用于对所述光谱特性光束进行信号调制后投射到所述靶标组件(1-4)，输出满足测试需求的星孔或狭缝；
所述切换位移台(1-5)用于驱动所述斩波器(1-3)移动，采用扫描法测量传递函数时，将所述斩波器(1-3)切换至光路中；采用成像法测量传递函数时，将所述斩波器(1-3)切换至光路外。
2.如权利要求1所述的适用于光学镜头传递函数检测的目标发生器，其特征在于，所述第一匀光镜头(1-1012)用于对所述卤素灯光源(1-1011)发出的光线进行匀化、聚焦，并输出具有第一发散角的光束。
3.如权利要求2所述的适用于光学镜头传递函数检测的目标发生器，其特征在于，所述目标发生器还包括安装基座(1-6)，用于放置光源组件(1-1)、滤光片组件(1-2)和斩波器(1-3)和靶标组件(1-4)；
所述可见光光源模块(1-101)还包括第一光源座(1-1013)，所述第一光源座(1-1013)用于安装所述卤素灯光源(1-1011)、所述第一匀光镜头(1-1012)和所述第一调整台(1-1014)；
所述第一光源座(1-1013)通过间隙配合安装在所述安装基座(1-6)中，所述第一光源座(1-1013)上还设置有第一把手。
4.如权利要求1所述的适用于光学镜头传递函数检测的目标发生器，其特征在于，所述第二匀光镜头(1-1022)用于对所述红外光源(1-1021)发出的光线进行匀化、聚焦，并输出具有第二发散角的光束。
5.如权利要求4所述的适用于光学镜头传递函数检测的目标发生器，其特征在于，所述目标发生器还包括安装基座(1-6)，用于放置光源组件(1-1)、滤光片组件(1-2)和斩波器(1-3)和靶标组件(1-4)；
所述红外光源模块(1-102)还包括第二光源座(1-1023)，所述第二光源座(1-1203)用于安装所述红外光源(1-1021)、所述第二匀光镜头(1-1012)和所述第一调整台(1-1014)；
所述第二光源座(1-1203)通过间隙配合安装在所述安装基座(1-6)中，所述第二光源座(1-1203)上还设置有第二把手。
6.如权利要求4所述的适用于光学镜头传递函数检测的目标发生器，其特征在于，所述滤光片组件(1-2)包括多组不同型号的滤光片，多组不同型号的滤光片可根据不同测试需求进行切换。
7.如权利要求4所述的适用于光学镜头传递函数检测的目标发生器，其特征在于，所述靶标组件(1-4)包括多组靶标安装孔位，每一靶标安装孔位上安装不同尺寸的星孔或狭缝。
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