CN116718356B - 有限远共轭成像系统的测试方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学成像测试技术，公开了有限远共轭成像系统的测试方法和装置，包括成像单元、外接光学系统、测试单元和主控制端；其外接光学系统位于成像单元和测试单元中间；外接光学系统依据成像单元的成像条件确定所需的光源，并将所需的光源传送至主控制端，主控制端依据光源确定测试单元的光阑孔大小及测试单元与外接光学系统的距离；依据测试单元的光阑孔大小及测试单元与外接光学系统的距离对测试单元进行调节，从而形成测试的图像。本发明通过实现和显微镜一样的出光对有限远共轭成像系统进行成像，并对生成的图像进行测试，不需要依赖显微镜，且自动调节出光NA值和自动对焦；其成本低，测试效果好，操作简单。
Description
技术领域
本发明涉及光学成像测试技术，尤其涉及了有限远共轭成像系统的测试方法和装置。
背景技术
有一些系统为二次成像系统，第一个系统的像面为第二个系统的物面，对于第二个系统来说，物点（第一个系统的像点）发光范围比系统入瞳直径小很多，即NA较小。整个物面发出的光又接近平行光，这时如果需要对第二个系统进行测试时，必须要搭载第一个系统进行测试，不能单独对第二系统进行测试，因为第二个系统的入射光需要NA较小且接近平行光，此时既不能直接使用平行光管测试，也不能直接用有限物面测试。
如显微镜的一种外接成像单元的成像系统，样本物点发出的光经过显微物镜成像到像方焦点，像方焦点又作为外接系统的物点，物点发光的NA为显微物镜NA除以放大倍率，此时的NA一般较小约0.025左右，如果需要对外接系统进行光学测试，则需搭配显微镜测试。
外接光学系统物点发光角度较小（此例子中NA约0.025，角度1.43°），不能覆盖光学系统入瞳，整个物面的光线接近平行光，如果直接用平行光管加分划板测试，则为无限远共轭系统，不能成像，如果用有限距物面测试，物点发射光角度偏大，和系统光源不匹配，测出的分辨率会偏低，并且像差会偏大。
发明内容
本发明针对现有技术中有限远共轭成像系统的测试需要搭配显微镜进行成像测试，其物点发射光角度偏大，且与系统光源不匹配，像差偏大的问题，提供了有限远共轭成像系统的测试方法和装置。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
有限远共轭成像系统的测试装置，包括成像单元、外接光学系统、测试单元和主控制端；其外接光学系统位于成像单元和测试单元中间；外接光学系统依据成像单元的成像条件确定所需的光源，并将所需的光源传送至主控制端，主控制端依据光源确定测试单元的光阑孔大小及测试单元与外接光学系统的距离；依据测试单元的光阑孔大小及测试单元与外接光学系统的距离对测试单元进行调节，从而形成测试的图像。
作为优选，测试单元包括测试主体，测试主体内依次设有光源单元、光源单元转换单元、光阑调节板、准直透镜和测试板；
光源单元用于提供测试单元的光源单元；光源单元转换单元用于对提供的光源单元进行转换；光阑调节板用于依据光阑调节板的位置形成光阑孔；准直透镜依据光阑孔的大小产生外接光学系统所需的光源单元；测试板依据准直透镜产生的光源单元进行测试。
作为优选，测试主体外侧还设有测试开关，测试开关用于对光阑调节板进行调节。
作为优选，测试开关通过主控制端进行测试开关控制或人工进行测试开关控制。
作为优选，测试板包括分辨率测试板、相差测试板或离焦曲线测试板。
作为优选，准直透镜的焦距为120mm。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了有限远共轭成像系统的测试方式，其实现所述的有限远共轭成像系统的测试装置的方法包括：
接光学系统所需的光源确定，依据成像条件确定外接光学系统的光源；
光阑孔大小的计算，主控制端依据外接光学系统的光源计算出光阑孔的大小；
测试板位置的确定，主控制端依据测试参数对测试板的位置进行调节。
本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：
本发明通过实现和显微镜一样的出光对有限远共轭成像系统进行成像测试，不需要依赖显微镜，自动调节出光NA值和自动对焦；其成本低，测试效果好，操作简单。
本发明可以用于对外接的有限共轭的光学系统进行单独性能测试，不需要依赖于整个系统；
本发明通过调节光阑孔大小来模拟出不同NA的光源，适配大多数的外接有限光学系统的成像测试装置。
附图说明
图1是本发明的测试装置示意图。
图2是本发明的测试单元示意图。
图3是本发明的实施例4测试示意图。
图4是本发明的实施例5的测试图片。
其中，1—光源单元、2—光源单元转换单元、3—光阑调节板、4—准直透镜、5—测试板、6—测试主体、7—测试开关。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
有限远共轭成像系统的测试装置，包括成像单元、外接光学系统、测试单元和主控制端；其外接光学系统位于成像单元和测试单元中间；外接光学系统依据成像单元的成像条件确定所需的光源，并将所需的光源传送至主控制端，主控制端依据光源确定测试单元的光阑孔大小及测试单元与外接光学系统的距离；依据测试单元的光阑孔大小及测试单元与外接光学系统的距离对测试单元进行调节，从而形成测试的图像。
由于外接系统本身没有光阑，需要通过控制光源的NA来控制测试装置的光阑。该实施例利用准直透镜4和控制出光孔大小来产生相应NA的光源。
图2中，测试单元包括测试主体6，测试主体6内依次设有光源单元1、光源单元转换单元2、光阑调节板3、准直透镜4和测试板5；
光源单元1用于提供测试单元的光源单元1；在本实施例中，光源单元为点光源单元，此处采用的光源单元为LED点光源单元。
光源单元转换单元2用于对提供的光源单元1进行转换；光源单元转换单元2为毛玻璃，具体将点光源单元转换成面光源单元。
光阑调节板3包括上调节板和下调节板，依据上调节板和下调节板的位置形成光阑孔。
准直透镜4依据光阑孔的大小产生外接光学系统所需的光源；测试板5依据准直透镜4产生的光源进行测试。
测试主体6外侧还设有测试开关7，测试开关7用于对光阑调节板3进行调节。
该实施例采用的测试板5为分辨率测试板5，其测试开关7调节的方式为通过人工手动调节的方式进行实现的。
将设计好的准直透镜4或购买的准直透镜4参数输入到光学仿真软件中；通过光学软件输入光源单元转换单元2的物高大小，从而计算出通过准直透镜4后的出光NA值；计算所需出光NA值对应的光阑孔的大小，通过测试开关7将光阑孔调整至所需的光阑孔大小；将调整完后的测试主体6接入外接光学系统，调整测试主体6到所需的测试距离，然后接入成像单元进行测试。
图1中，主控制端右侧为显示器及软件控制界面，显示器及软件控制界面中，其左侧为功能区，第一行输入NA值，第二行调节光强度，第三行的功能区为手动对焦和自动对焦和离焦曲线三种测量模式；右侧为图片预览区。
本实施例中，准直透镜4的焦距120mm，通光口径为30mm，光源单元1为点光源单元1，通过光源单元转换单元将点光源转换为面光源；转换后加可调节的光阑调节板3，本实施例光阑孔设置6mm限制出光孔大小；光经过光阑孔再经准直透镜4后的NA，该NA为外接系统所需的NA；此处NA的值为0.025，即发射角度1.43°。对于NA的计算方式：将准直透镜4参数，曲率半径和厚度输入至主控制端的光学仿真软件，通过设置不同光源单元转换单元2的物高，软件可以自动计算出出光的NA值。
实施例2
在实施例1基础上，与实施例1所不同的是本实施例采用的测试板5为像差测试板5，并将光阑孔3调整至最小，使其成为一个点光源单元；（点光源单元光经过准直透镜后出射平行光，通过考察一个点光源单元经光学系统后在像面及像面前后不同截面上所成衍射像形状及光强分布来定性评价光学系统成像质量好坏）。
实施例3
在实施例1基础上，与上述实施例所不同的是本实施例采用的测试板5为离焦曲线测试板5。通过移动测试板5获得不同测试板位置的MTF值，软件自动拟合出离焦曲线。
实施例4
在上述实施例基础上，本实施例为有限远共轭成像系统的测试方式，其方法包括：
外接光学系统所需的光源单元1确定，依据成像条件确定外接光学系统的光源单元1；
光阑孔大小的计算，主控制端依据外接光学系统的光源单元1计算出光阑孔的大小；
测试板5位置的确定，主控制端依据测试参数对测试板5的位置进行调节。
在图3中，为光阑孔中心到准直透镜上下有效边缘的夹角，/>和/>分别为光阑孔上边缘和下边缘到准直透镜上下有效边缘的夹角，在长焦距情况下，，/>，其中，/>准直透镜焦距。
根据拉赫不变量，；从而计算出/>，即为出光NA值，光阑孔直径为y1，准直透镜4口径/>为y2，/>、/>均为介质折射率，该处的介质为空气，因此/>。
实施例5
在实施例4基础上，与实施例4所不同的是，测试装置连接电脑主机和待测系统；打开测试软件，输入所需的出光NA值，软件会自动计算出光阑孔大小，然后控制电机调节光阑孔；点击自动对焦，软件会控制分辨率板移动进行自动对焦，对焦至分辨率最佳。还可以选择离焦曲线测试模式，更换分辨率板为MTF图卡，点击离焦曲线选型，设置离焦量，系统会控制MTF板移动并且保存移动一次的MTF值，然后拟合出一条离焦曲线。
在图4中通过显示器能够显示分辨率测试的测试图片，设计分辨率值为90lp/mm，测试分辨率为90lp/mm。
Claims (6)
1.有限远共轭成像系统的测试装置，包括成像单元、外接光学系统、测试单元和主控制端；其特征在于，外接光学系统位于成像单元和测试单元中间；外接光学系统依据成像单元的成像条件确定所需的光源，并将所需的光源传送至主控制端，主控制端依据光源确定测试单元的光阑孔大小及测试单元与外接光学系统的距离；依据测试单元的光阑孔大小及测试单元与外接光学系统的距离对测试单元进行调节，从而形成测试的图像；测试单元包括测试主体(6)，测试主体(6)内依次设有光源单元(1)、光源单元转换单元(2)、光阑调节板(3)、准直透镜(4)和测试板(5)；
光源单元(1)用于提供测试单元的光源单元(1)；光源单元转换单元(2)用于对提供的光源单元(1)进行转换；光阑调节板(3)用于依据光阑调节板(3)的位置形成光阑孔；准直透镜(4)依据光阑孔的大小产生外接光学系统所需的光源单元(1)；测试板(5)依据准直透镜(4)产生的光源单元(1)进行测试。
2.根据权利要求1所述的有限远共轭成像系统的测试装置，其特征在于，测试主体(6)外侧还设有测试开关(7)，测试开关(7)用于对光阑调节板(3)进行调节。
3.根据权利要求2所述的有限远共轭成像系统的测试装置，其特征在于，测试开关(7)通过主控制端进行测试开关(7)控制或人工进行测试开关(7)控制。
4.根据权利要求1所述的有限远共轭成像系统的测试装置，其特征在于，测试板(5)包括分辨率测试板(5)、相差测试板(5)或离焦曲线测试板(5)。
5.根据权利要求1所述的有限远共轭成像系统的测试装置，其特征在于，准直透镜(4)的焦距为120mm。
6.有限远共轭成像系统的测试方式，其特征在于，实现权利要求1-5任一所述的有限远共轭成像系统的测试装置的方法包括：
接光学系统所需的光源确定，依据成像条件确定外接光学系统的光源；
光阑孔大小的计算，主控制端依据外接光学系统的光源计算出光阑孔的大小；
测试板(5)位置的确定，主控制端依据测试参数对测试板(5)的位置进行调节。
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Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010091468A (ja) * | 2008-10-09 | 2010-04-22 | Olympus Corp | 収差測定装置 |
| CN101963543A (zh) * | 2010-08-19 | 2011-02-02 | 上海理工大学 | 基于哈特曼-夏克传感器的透镜参数测试系统及方法 |
| WO2011049075A1 (ja) * | 2009-10-20 | 2011-04-28 | 株式会社ニコン | 波面収差測定方法及び波面収差測定機 |
| CN104101487A (zh) * | 2014-07-31 | 2014-10-15 | 中国科学院光电研究院 | 一种光学系统波像差测量装置与测量方法 |
| CN105910799A (zh) * | 2016-06-06 | 2016-08-31 | 北京理工大学 | 无限兼有限共轭寻焦光电像分析器及其方法 |
| CN107192536A (zh) * | 2017-04-19 | 2017-09-22 | 华中光电技术研究所（中国船舶重工集团公司第七七研究所） | 一种无焦共轭光路mtf测试装置及测试方法 |
| CN109253707A (zh) * | 2018-10-19 | 2019-01-22 | 成都太科光电技术有限责任公司 | 百微米量程透射式干涉测试装置 |
| CN210427944U (zh) * | 2019-08-21 | 2020-04-28 | 杭州图谱光电科技有限公司 | 一种有限远共轭距显微镜用可变倍电子目镜适配器 |
| CN111855159A (zh) * | 2020-08-17 | 2020-10-30 | 卡门哈斯激光科技（苏州）有限公司 | 大数值孔径激光镜头成像检验系统 |
| CN112964455A (zh) * | 2021-02-09 | 2021-06-15 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 大数值孔径物镜的波像差拼接测量装置及测量方法 |
| CN215219330U (zh) * | 2021-06-23 | 2021-12-17 | 杭州奥创光子技术有限公司 | 一种通用空间光消像散光束整形系统 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5459399B2 (ja) * | 2010-06-03 | 2014-04-02 | 株式会社ニコン | 顕微鏡装置 |
-
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- 2023-08-09 CN CN202310993170.3A patent/CN116718356B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010091468A (ja) * | 2008-10-09 | 2010-04-22 | Olympus Corp | 収差測定装置 |
| WO2011049075A1 (ja) * | 2009-10-20 | 2011-04-28 | 株式会社ニコン | 波面収差測定方法及び波面収差測定機 |
| CN101963543A (zh) * | 2010-08-19 | 2011-02-02 | 上海理工大学 | 基于哈特曼-夏克传感器的透镜参数测试系统及方法 |
| CN104101487A (zh) * | 2014-07-31 | 2014-10-15 | 中国科学院光电研究院 | 一种光学系统波像差测量装置与测量方法 |
| CN105910799A (zh) * | 2016-06-06 | 2016-08-31 | 北京理工大学 | 无限兼有限共轭寻焦光电像分析器及其方法 |
| CN107192536A (zh) * | 2017-04-19 | 2017-09-22 | 华中光电技术研究所（中国船舶重工集团公司第七七研究所） | 一种无焦共轭光路mtf测试装置及测试方法 |
| CN109253707A (zh) * | 2018-10-19 | 2019-01-22 | 成都太科光电技术有限责任公司 | 百微米量程透射式干涉测试装置 |
| CN210427944U (zh) * | 2019-08-21 | 2020-04-28 | 杭州图谱光电科技有限公司 | 一种有限远共轭距显微镜用可变倍电子目镜适配器 |
| CN111855159A (zh) * | 2020-08-17 | 2020-10-30 | 卡门哈斯激光科技（苏州）有限公司 | 大数值孔径激光镜头成像检验系统 |
| CN112964455A (zh) * | 2021-02-09 | 2021-06-15 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 大数值孔径物镜的波像差拼接测量装置及测量方法 |
| CN215219330U (zh) * | 2021-06-23 | 2021-12-17 | 杭州奥创光子技术有限公司 | 一种通用空间光消像散光束整形系统 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 大工作距红外变焦显微光学系统设计;吴凡;李森森;兰喜瑞;;光电技术应用(04);全文 * |
| 用于电子助视器的连续变焦光学系统;厉以宇;陈浩;王媛媛;朱德喜;金成鹏;吕帆;;光学学报(08);全文 * |
Also Published As
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