CN115876447B - 一种单波长光学器件检测装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种单波长光学器件检测装置，涉及光学技术领域，本申请的单波长光学器件检测装置，包括单波长光束发生器以及依次设置于单波长光束发生器出光侧的标记测试板和相机，待检测光学器件放置于标记测试板和相机之间，单波长光束发生器出射的单波长光束透过标记测试板携带标记测试板信息，并透过待检测光学器件由相机接收。本申请提供的单波长光学器件检测装置，能够在较低成本的情况下提供1nm宽度以下的谱宽光源，以提高对色散物镜的成像质量的检测效果。
Description
技术领域
本申请涉及光学技术领域，具体而言，涉及一种单波长光学器件检测装置。
背景技术
色散物镜是光谱共焦传感器的核心器件，决定着光谱共焦传感器的分辨率，量程，线长等参数，光源光束经过色散物镜色散后形成线状的色散光，线状的色散光投射到被测物上后，配合运动台，可实现较大物体的高精度三维扫描和模型重建。光源光束在经过色散物镜光路投射到被测物上，不同高度上聚焦光斑的光波长不同，再次经由色散物镜按原光路返回，经过光谱仪光纤传输到光谱仪中，以在相机上形成可以判断回波波长的图像，从而可根据波长解算出被测物对应位置处的高度。
在色散物镜安装于光谱共焦传感器之前，通常需要对色散物镜的成像质量进行检测，现有技术中通常采用两种方式对色散物镜进行检测：一种是正向光路检测，正向光路检测有一个无法抗拒的弊端，即对于高的物方分辨率如物方像元尺寸达1um级别甚至更小尺寸像元的色散物镜，需要对应匹配的超高分辨率相机放置在色散物镜的色散面，对于目前相机技术无法达到该尺寸级别的最小像元；另一种是逆向光路检测，需要单波长光源照明标记测试板，相机观察标记物确认色散物镜成像质量，为使没有各波长之间的互相串扰，以及观察特定波长下成像质量不被相邻波长的光线干扰，其中光源需要1nm宽度以下的单波长。现有技术中激光光源波长通常需要极高成本来得到小于1nm谱宽的激光器，较为便宜的激光笔或其他类型激光产品则谱宽将达到2nm以上，该宽度谱宽下对标记测试板的成像分辨率有非常大影响，在该宽谱的光源下是无法辨别色散物镜原本成像质量的好坏；另外，常见的获得窄带光源的方式为使用窄带滤光片过滤宽光谱光源，目前常见的1nm级别单波长窄带滤光片成本高，且其波长宽度仍会受到滤光片镀膜工艺影响，大多数光强会被滤光片吸收或反射，造成光学镜片散热等其他问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种单波长光学器件检测装置，能够提供1nm宽度以下的谱宽光源，以提高对单波长光学器件的成像质量的检测效果。
本申请的实施例一方面提供了一种单波长光学器件检测装置，包括单波长光束发生器以及依次设置于单波长光束发生器出光侧的标记测试板和相机，待检测光学器件放置于标记测试板和相机之间，单波长光束发生器出射的单波长光束透过标记测试板携带标记测试板信息，并透过待检测光学器件由相机接收。
作为一种可实施的方式，单波长光束发生器包括白光光源，以及依次设置于白光光源出光侧的色散镜和狭缝板，白光光源出射的光束经过色散镜色散后形成线性色散光，线性色散光中的单一波长光束穿过狭缝板上的狭缝形成单波长光束。
作为一种可实施的方式，狭缝板与标记测试板之间设置有限共轭物镜或者无限共轭物镜。
作为一种可实施的方式，有限共轭物镜为平凸透镜。
作为一种可实施的方式，色散镜包括色散单镜片或者色散镜片组。
作为一种可实施的方式，平凸透镜与狭缝板在主光轴方向上的距离为l1，平凸透镜与标记测试板在主光轴方向上的距离为l2，平凸透镜的焦距f满足关系式：f=
。
作为一种可实施的方式，平凸透镜的倍率M=l2/l1。
作为一种可实施的方式，色散镜与待检测光学器件的视场相等，平凸透镜的倍率M=1。
作为一种可实施的方式，标记测试板包括分辨率测试板、对比度测试板和畸变测试板。
作为一种可实施的方式，狭缝板可移动以使狭缝用于分别穿过多种单波长光束，实现多种不同波长的单波长光束的检测。
本申请实施例的有益效果包括：
本申请提供的单波长光学器件检测装置，包括单波长光束发生器以及依次设置于单波长光束发生器出光侧的标记测试板和相机，当色散物镜检测室，将待检测光学器件放置于标记测试板和相机之间，单波长光束发生器出射的单波长光束透过标记测试板形成携带标记测试板信息的光束，携带有标记测试板信息的光束透过待检测光学器件形成线性色散光，线性色散光携带有标记测试板的信息并由相机接收，根据线性色散光的状态判断色散物镜的成像质量，本申请提供的单波长光束发生器能够提供1mm宽度以下的谱宽光源，提高色散物镜的成像质量的检测效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种色散物镜的检测装置的结构示意图之一；
图2为本申请实施例提供的一种色散物镜的检测装置的结构示意图之二；
图3为本申请实施例提供的一种色散物镜的检测装置的结构示意图之三。
图标：10-单波长光学器件检测装置；11-单波长光束发生器；111-白光光源；112-色散镜；113-狭缝板；12-标记测试板；13-待检测光学器件；14-相机；15-有限共轭物镜；16-无限共轭物镜。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
本申请实施例提供了一种单波长光学器件检测装置10，如图1所示，包括单波长光束发生器11以及依次设置于单波长光束发生器11出光侧的标记测试板12和相机14，待检测光学器件13放置于标记测试板12和相机14之间，单波长光束发生器11出射的单波长光束透过标记测试板12携带标记测试板12信息，并透过待检测光学器件13由相机14接收。
本申请实施例提供的单波长光学器件检测装置10，用于对待检测光学器件13的成像质量进行检测，单波长光束发生器11出射单波长光束，单波长光束照射至标记测试板12并透过标记测试板12，由于标记测试板12上设置有不同花纹，当单波长光束透过标记测试板12后，由于花纹的影响，使得由标记测试板12出射的单波长光束携带有标记测试板12的信息，当携带有标记测试板12的信息的单波长光束入射待检测光学器件13时，待检测光学器件13对携带有标记测试板12的信息的单波长光束进行色散，在此过程中，由于入射的单波长光束携带有标记测试板12的信息，使得标记测试板12的信息影响待检测光学器件13的色散性，使得由待检测光学器件出射的单波长光束也携带有标记测试板12的信息，由待检测光学器件出射的单波长光束被设置在待检测光学器件13出光侧的相机14接收，相机14将携带有标记测试板12的信息的光束成像，根据相机14形成的单波长光束的像判断待检测光学器件13的成像质量。
需要说明的是，本申请实施例提供的单波长光束发生器11出射的单波长光束是指谱宽小于1nm的光束，即在某一波长的正负1nm之内的光束，并不是至光束中只有某一波长的光。
另外，本申请实施例中的单波长光学器件检测装置10在对待检测光学器件13的成像质量进行检测时，可以对影响成像质量的多个参数进行检测，多个影响成像质量的参数分别对应不同的标记测试板12，在需要检测某一参数时，只要将标记测试板12更换对应参数的标记测试板12即可，示例的，当对待检测光学器件13的成像分辨率进行检测时，对应的标记测试板12设置为黑白相间格子的测试板；当对待检测光学器件13的对比度进行测量时，对应的标记测试板12为黑白条纹的测试板；还可以对待检测光学器件13的畸变、球差等等成像质量参数进行检测。
其中，待检测光学器件13的具体形式本申请实施例不做限制，示例的，如背景技术中所指出的色散物镜，也可以是其他需要单波长作为入射光的其他器件。
本申请提供的单波长光学器件检测装置10，包括单波长光束发生器11以及依次设置于单波长光束发生器11出光侧的标记测试板12和相机14，当色散物镜检测室，将待检测光学器件13放置于标记测试板12和相机14之间，单波长光束发生器11出射的单波长光束透过标记测试板12形成携带标记测试板12信息的光束，携带有标记测试板12信息的光束透过待检测光学器件13形成线性色散光，线性色散光携带有标记测试板12的信息并由相机14接收，根据线性色散光的状态判断色散物镜的成像质量，本申请提供的单波长光束发生器11能够提供1mm宽度以下的谱宽光源，提高色散物镜的成像质量的检测效果。
可选的，如图1、图2所示，单波长光束发生器11包括白光光源111，以及依次设置于白光光源111出光侧的色散镜112和狭缝板113，白光光源111出射的光束经过色散镜112色散后形成线性色散光，线性色散光中的单一波长光束穿过狭缝板113上的狭缝形成单波长光束。
白光光源111出射的白光光束入射色散镜112，色散镜112对白光光源111进行色散，由于白光光束为复合光束，色散镜112对白光光束中的多个波长的光进行折射，由于色散镜112的折射率随着光束的波长或者频率而变化，使得色散镜112对每个波长的光束的折射率不同，从而当复色光束在色散镜112的界面上发生折射时，色散镜112对不同频率的光有不同的折射率，各个波长的光因形成的折射角不同而彼此分离，从而使得不同波长的聚焦位置不同，既而使得形成线性的色散光不同波长具有不同聚焦距离。当将狭缝板113上的狭缝设置于不同波长的聚焦位置时，狭缝仅允许聚焦于狭缝处的波长的光束穿过，其余波长由于聚焦位置不在狭缝处，会被狭缝板113遮光挡住，从而使得由狭缝出射的光束为单波长光束。
本申请实施例中的单波长光束发生器11包括白光光源111，以及依次设置于白光光源111出光侧的色散镜112和狭缝板113，相对于现有技术中的具有较宽的谱宽的光束，能够出射谱宽较窄的单波长光束，另外，本申请实施例中的单波长光束发生器11采用的元件均属于常规且价格较低的元件，能够降低单波长光束发生器11的成本，既而降低单波长光学器件检测装置10的成本。
需要说明的是，本申请实施例中的色散镜112的具体参数不做具体限制，只要能够对白光光源111出射的白光光束进行色散使得各个波长的光束聚焦于不同的位置即可，只起到作为白光光源111能量传递作用，无需高质量成像。
示例的，当待检测光学器件13为色散物镜，色散镜可以采用与待检测色散物镜同批次的镜片作为色散镜112，或者，可以是已经检测过成像质量较好的镜片作为色散镜112，也可以采用市面上售卖的任意色散镜112片。
本申请实施例的一种可实现的方式中，如图2和图3所示，狭缝板113与标记测试板12之间设置有限共轭物镜15或者无限共轭物镜。
由于由狭缝出射的单波长光束为条形光束，在将单波长照射至标记测试板12时，需要标记测试板12距离狭缝板113的距离较近，而这不便于对待检测光学器件13检测时更换标记测试板12，为了避免更换标记测试板12碰触狭缝板113使得狭缝板113移位，在本申请实施例在狭缝板113与标记测试板之间设置共轭物镜，示例的，如图2所示，在狭缝板113与标记测试板之间设置有限共轭物镜15，有限共轭物镜15起到光能量传递的作用，使得单波长光束的光能量传递至较远的位置，从而使得狭缝板113与标记测试板之间具有一定的距离，便于操作人员动作；或者如图3所示，在狭缝板113与标记测试板之间设置无限共轭物镜16。
可选的，有限共轭物镜15为平凸透镜。由上述可知，有限共轭物镜15用于传递能量，并不需要成像，而平凸透镜作为光学透镜常用的镜片，具有加工方便，成本低的优点，能够降低有限共轭物镜15的成本，从而降低单波长光学器件检测装置10的成本。
无限共轭物镜16也可以设置为平凸透镜，与有限共轭物镜15的焦距与焦点位置设置不同，形成的光路不同。
本申请实施例的一种可实现的方式中，色散镜112包括色散单镜片或者色散镜片组。
由上述可知，本申请实施例中的色散镜112用于对白光光源111出射的白光光束进行色散使得各个波长的光束聚焦于不同的位置即可，只起到作为白光光源111能量传递作用，无需高质量成像，所以，对于本申请实施例中的色散镜112可以包括单片的单镜片，也可以包括色散镜片组。
优选的，可以将色散镜设置为色散镜片组，因为色散镜片组相对于色散镜片具有较好的色散效果。
可选的，平凸透镜与狭缝板113在主光轴方向上的距离为l1，平凸透镜与标记测试板12在主光轴方向上的距离为l2，平凸透镜的焦距f满足关系式:
。
本领域技术人员可以根据平凸透镜与狭缝板113在主光轴方向上的距离l1和凸透镜与标记测试板12在主光轴方向上的距离为l2之间的关系确定平凸透镜的焦距。
本申请实施例的一种可实现的方式中，平凸透镜的倍率M=l2/l1。
可选的，色散镜112与待检测光学器件13的视场相等，平凸透镜的倍率M=1。
当色散镜112与待检测光学器件13的视场相等时，平凸透镜的倍率为1，使得由平凸透镜接收的单波长光束的视场角与出射的单波长光束的视场角相等，从而避免了单波长光束在传递过程中丢失能量，影响检测效果。
需要说明的是，为了方便待检测光学器件13的检测，本申请实施例中的色散镜112可以是与待检测光学器件13同批次的镜片，可以降低色散物镜加工成本，因为一款色散物镜加工通常为2套以上量产，让其中一个作为单波长光束发生器11中的色散镜112，配合低成本的复合波长的白光光源111，即可满足窄带单波长光束的出射条件，降低了单波长光束发生器11的成本。
本申请实施例的一种可实现的方式中，标记测试板12包括分辨率测试板、对比度测试板和畸变测试板。
常用的成像质量的参数包括分辨率、对比度和畸变，为了实现待检测光学器件13的分辨率、对比度和畸变的测试，本申请实施例的标记测试板12包括分辨率测试板、对比度测试板和畸变测试板，以对待检测光学器件13的分辨率、对比度和畸变进行测试。需要说明的是，分辨率测试板、对比度测试板和畸变测试板作为标记测试板12的一种，在一次测试中只能放置一种测试板实现对某一参数的测试。
可选的，狭缝板113可沿光轴方向移动以使狭缝用于分别穿过多种单波长光束，实现多种不同波长的单波长光束的检测。
为了实现对待检测光学器件13对于不同的波长的光束的成像质量的检测，可以将狭缝板113设置为可以沿光轴移动，白光光源111出射的光束经过色散镜112的色散后，在色散镜112的出光侧形成线性色散光,狭缝板113设置于不同的位置时，透过狭缝板上的狭缝的单波长光束的波长不同，使得狭缝板113沿光轴方向移动时，狭缝用于分别穿过多种单波长光束，使得多种波长的单波长光束分别穿过照射至标记测试板12，实现多种不同波长的单波长光束的检测。
具体的可移动方式本申请实施例不做限制，示例的，可以在单波长光学器件检测装置的底部设置滑轨，将单波长光学器件检测装置的光源、色散镜112固定设置于滑轨上，狭缝板113、标记测试板12、待检测光学器件13以及相机14通过滑块滑动设置于滑轨上。其中，当狭缝板113与色散镜112之间的距离改变时，标记测试板12与待检测光学器件13之间的距离应当适用性调整。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种单波长光学器件检测装置，其特征在于，包括单波长光束发生器以及依次设置于所述单波长光束发生器出光侧的标记测试板和相机，待检测光学器件放置于所述标记测试板和所述相机之间，所述单波长光束发生器出射的单波长光束透过所述标记测试板携带所述标记测试板信息，并透过所述待检测光学器件由所述相机接收；
所述单波长光束发生器包括白光光源，以及依次设置于所述白光光源出光侧的色散镜和狭缝板，所述白光光源出射的光束经过所述色散镜色散后形成线性色散光，所述线性色散光中的单一波长光束穿过所述狭缝板上的狭缝形成所述单波长光束。
2.根据权利要求1所述的单波长光学器件检测装置，其特征在于，狭缝板与所述标记测试板之间设置有限共轭物镜或者无限共轭物镜。
3.根据权利要求2所述的单波长光学器件检测装置，其特征在于，所述有限共轭物镜为平凸透镜。
4.根据权利要求1所述的单波长光学器件检测装置，其特征在于，所述色散镜包括色散单镜片或者色散镜片组。
5.根据权利要求3所述的单波长光学器件检测装置，其特征在于，所述平凸透镜与所述狭缝板在主光轴方向上的距离为l1，所述平凸透镜与所述标记测试板在主光轴方向上的距离为l2，所述平凸透镜的焦距f满足关系式：f=
。
6.根据权利要求5所述的单波长光学器件检测装置，其特征在于，所述平凸透镜的倍率M=l2/l1。
7.根据权利要求6所述的单波长光学器件检测装置，其特征在于，所述色散镜与所述待检测光学器件的视场相等，所述平凸透镜的倍率M=1。
8.根据权利要求1所述的单波长光学器件检测装置，其特征在于，所述标记测试板包括分辨率测试板、对比度测试板和畸变测试板。
9.根据权利要求1所述的单波长光学器件检测装置，其特征在于，所述狭缝板可沿光轴方向移动以使狭缝用于分别穿过多种单波长光束，实现多种不同波长的单波长光束的检测。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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