CN210863102U - 一种自聚焦透镜的像面球差分布测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及自聚焦透镜领域，具体涉及一种自聚焦透镜的像面球差分布测试装置。包括依次设置的相机、显微物镜、自聚焦透镜和导光单元，以及与相机连接的处理器，所述导光单元和自聚焦透镜可独立纵向移动机。本实用新型的有益效果在于，与现有技术相比，本实用新型通过设计一种自聚焦透镜的像面球差分布测试装置，能够准确测试自聚焦透镜的像面球差分布，从而通过像面球差分布对自聚焦透镜做出定量的检测与分析；并且，所有光学元件中心处于同一水平，保证了测试的准确性。

Description

一种自聚焦透镜的像面球差分布测试装置

技术领域

本实用新型涉及自聚焦透镜领域，具体涉及一种自聚焦透镜的像面球差分布测试装置。

背景技术

自聚焦透镜(Grin Lens)又称为梯度变折射率透镜，是指其折射率分布沿径向渐变的柱状光学透镜，具有聚焦和成像功能。自聚焦透镜通过径向渐变折射率的方式，实现光线在透镜内部周期性传播，改变其长度就可以调节光线调制周期，进而实现与透镜相同功能。

由于自聚焦透镜具有端面准直、耦合和成像特性，加上它圆柱状小巧的外形特点，可以在多种不同的微型光学系统中使用，并在集成光学领域如微型光学系统、医用光学仪器、光学复印机、传真机、扫描仪等设备有着广泛的应用。

然而，光学器件的性能与其像面球差分布的规律密不可分，因此，设计一种用于自聚焦透镜的像面球差分布测试装置，一直是本领域技术人员重点研究的问题之一。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种自聚焦透镜的像面球差分布测试装置，解决现有人工测量法测量自聚焦透镜的纵向球差带来的精度低、耗时久等问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种自聚焦透镜的像面球差分布测试装置，包括依次设置的相机、显微物镜、自聚焦透镜和导光单元，以及与相机连接的处理器，所述导光单元和自聚焦透镜可独立纵向移动；其中，所述导光单元包括导光板、设置在导光板上的侧光源、设置在导光板上的标准菲林片，所述侧光源和导光板均匀照射标准菲林片，标准菲林片的物光线经过自聚焦透镜、显微物镜并成像于相机；所述处理器通过处理相机的图像数据获得自聚焦透镜的像面球差分布信息。

其中，较佳方案是：所述相机的中心、显微物镜的中心、自聚焦透镜的中心和标准菲林片的中心均为同轴设置。

其中，较佳方案是：所述像面球差分布测试装置还包括光栅单元，所述光栅单元包括底座，设置在底座上的轨道，滑动在轨道上的第一滑块和第二滑块，以及分别测量第一滑块和第二滑块的位移量的位移测量模块，所述自聚焦透镜固设在第二滑块上，所述导光单元固设在第一滑块上。

其中，较佳方案是：所述像面球差分布测试装置还包括与第二滑块连接的微调单元，以微调第二滑块的位移量。

其中，较佳方案是：所述微调单元包括设置在第二滑块两端的支撑架，以及活动设置在两支撑架且与第二滑块固定的调节杆。

其中，较佳方案是：所述像面球差分布测试装置还包括第一固定单元和第二固定单元，所述第一固定单元设置在第一滑块和导光单元之间，所述第二固定单元设置在第二滑块和自聚焦透镜之间。

其中，较佳方案是，其特征在于：所述自聚焦透镜的除中心区域的周围表面设置有黑绒布。

其中，较佳方案是：所述位移测量模块包括设置在第一滑块处的第一光栅尺读数器，设置在第二滑块处的第二光栅尺读数器。

其中，较佳方案是：所述显微物镜为二倍显微物镜；所述相机为CMOS黑白相机。

其中，较佳方案是：所述第一固定结构包括外接电源插头、固定架和螺钉，所述外接电源插头连接在侧光源上，所述固定架通过第一滑块固定在导轨上，并且所述螺钉设置在固定架的侧面。

本实用新型的有益效果在于，与现有技术相比，本实用新型通过设计一种自聚焦透镜的像面球差分布测试装置，能够准确测试自聚焦透镜的像面球差分布，从而通过像面球差分布对自聚焦透镜做出定量的检测与分析；并且，所有光学元件中心处于同一水平，保证了测试的准确性；另外，所述像面球差分布测试装置整体结构牢固可靠，不易损坏；同时，各个部件分开设置，便于局部维修，若有损坏的部件，只需取出对应的部件进行维修即可。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型自聚焦透镜的像面球差分布测试装置的结构示意图；

图2是本实用新型第一固定单元和导光单元的结构示意图；

图3是本实用新型第二固定单元和自聚焦透镜的结构示意图；

图4是本实用新型第三固定单元和相机的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图，对本实用新型的较佳实施例作详细说明。

如图1至图4所示，本实用新型提供一种自聚焦透镜的像面球差分布测试装置的优选实施例。

一种用于自聚焦透镜310的像面球差分布测试装置，包括依次设置的相机410、显微物镜420、自聚焦透镜310和导光单元，以及与相机410连接的处理器500，所述导光单元和自聚焦透镜310可独立纵向移动；其中，所述导光单元包括导光板220、设置在导光板220上的侧光源210、设置在导光板220上的标准菲林片230，所述侧光源210和导光板220均匀照射标准菲林片230，标准菲林片230的物光线经过自聚焦透镜310、显微物镜420并成像于相机410；所述处理器500通过处理相机410的图像数据获得自聚焦透镜310的像面球差分布信息。

具体地，侧光源210发光，使导光板220均匀发光，并照射至标准菲林片230上，标准菲林片230的物光线经过自聚焦透镜310、显微物镜420并成像于相机410，同时成像后的图像被处理器500接收，并跟进图像数据获得自聚焦透镜310的像面球差分布信息。其中，标准菲林片230的物光线经过自聚焦透镜310，成像在自聚焦透镜310后截面附近，并经过显微物镜420汇聚，成像于相机410。优选地，所述显微物镜420为二倍显微物镜420；所述相机410为CMOS黑白相机410；侧光源210为单色侧光源210。

其中，所述标准菲林片230的网格单元周期大小为1厘米，大小为20cm×20cm；所述自聚焦透镜310直径为1.8mm，长度大约满足1/4周期；所述相机410的像元尺寸为5.2μm×5.2μm，像面尺寸为1/2英寸。

在本实施例中，所述相机410的中心、显微物镜420的中心、自聚焦透镜310的中心和标准菲林片230的中心均为同轴设置。

在本实施例中，所述像面球差分布测试装置还包括光栅单元，所述光栅单元包括底座110，设置在底座110上的轨道120，滑动在轨道120上的第一滑块610和第二滑块620，以及分别测量第一滑块610和第二滑块620的位移量的位移测量模块，所述自聚焦透镜310固设在第二滑块620上，所述导光单元固设在第一滑块610上。进一步地，所述位移测量模块包括设置在第一滑块610处的第一光栅尺读数器710，设置在第二滑块620处的第二光栅尺读数器720；其中，光栅尺，也称为光栅尺位移传感器(光栅尺传感器)，是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。优选地，还包括与第一光栅尺读数器710和第二光栅尺读数器720的显示器730，显示读数数值。

其中，所述底座110也是作为整个像面球差分布测试装置的基础底座110，支撑所有元件工作。

在本实施例中，所述像面球差分布测试装置还包括与第二滑块620连接的微调单元630，以微调第二滑块620的位移量。进一步地，所述微调单元630包括设置在第二滑块620两端的支撑架，以及活动设置在两支撑架且与第二滑块620固定的调节杆。具体地，通过调节调节杆相对于两支撑架的位置，从而对第二滑块620进行微调。

在本实施例中，所述像面球差分布测试装置还包括第一固定单元640和第二固定单元650，所述第一固定单元640设置在第一滑块610和导光单元之间，所述第二固定单元650设置在第二滑块620和自聚焦透镜310之间。当然，还包括第三固定单元660，以固定显微物镜420和相机410，所述第三固定单元660包括固定架和螺钉，所述固定架固定在底座110上，所述固定架通过螺钉进行固定。

进一步地，所述第一固定结构包括外接电源插头、固定架和螺钉，所述外接电源插头连接在侧光源210上，所述固定架通过第一滑块610固定在导轨上，并且所述螺钉设置在固定架的侧面。

在本实施例中，所述自聚焦透镜310的除中心区域的周围表面设置有黑绒布320，用于遮住多余光线防止图像对比度下降。

在本实用新型中，提供像面球差分布测试装置的操作流程。

在检测过程开始前，需要对该像面球差分布测试装置做初始设定。首先，将侧光源210、导光板220、标准菲林片230组合，并固定在第一固定单元640上，以及，在自聚焦透镜310周围贴上黑绒布320，并固定在第二固定单元650上；以及，将显微物镜420、相机410组合，并固定在第三固定单元660上；在将上述三个组合依序固定在导轨上，其中，第一固定单元640和第二固定单元650可独立纵向移动，第三固定单元660是固定不动的；最后，使得标准菲林片230中心、自聚焦透镜310中心、显微物镜420中心和相机410中心共轴放置。

调整测试光路，先打开电源，通过移动第一滑块610和第二滑块620，使处理器500上显示的标准菲林片230的图像，粗调调整第一滑块610和第二滑块620位置使像的中心清晰，再通过调整微调单元630细调第二滑块620的位置，找到中心最清晰的位置，这时重置第一光栅尺读数器710和第二光栅尺读数器720，使位置坐标归零。

在检测过程中，调整微调单元630，细微移动第二滑块620即改变自聚焦透镜310的位置，并注意第二光栅尺读数器720的读数，移动五次，每次位移0.1mm，并用相机410采集每一个位置的像面图像，移动方向为使像面边缘点变清晰对应的方向。以及，所述处理器500接收图像信息，对图像进行后期图像处理，利用处理后的图像数据计算、拟合，获取自聚焦透镜310的像面球差分布情况图，从而能够通过像面球差分布对自聚焦透镜310做出定量的检测与分析。

以上所述者，仅为本实用新型最佳实施例而已，并非用于限制本实用新型的范围，凡依本实用新型申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本实用新型所涵盖。

Claims (10)

1.一种自聚焦透镜的像面球差分布测试装置，其特征在于：包括依次设置的相机、显微物镜、自聚焦透镜和导光单元，以及与相机连接的处理器，所述导光单元和自聚焦透镜可独立纵向移动；其中，

所述导光单元包括导光板、设置在导光板上的侧光源、设置在导光板上的标准菲林片，所述侧光源和导光板均匀照射标准菲林片，标准菲林片的物光线经过自聚焦透镜、显微物镜并成像于相机；

所述处理器通过处理相机的图像数据获得自聚焦透镜的像面球差分布信息。

2.根据权利要求1所述的像面球差分布测试装置，其特征在于：所述相机的中心、显微物镜的中心、自聚焦透镜的中心和标准菲林片的中心均为同轴设置。

3.根据权利要求1所述的像面球差分布测试装置，其特征在于：所述像面球差分布测试装置还包括光栅单元，所述光栅单元包括底座，设置在底座上的轨道，滑动在轨道上的第一滑块和第二滑块，以及分别测量第一滑块和第二滑块的位移量的位移测量模块，所述自聚焦透镜固设在第二滑块上，所述导光单元固设在第一滑块上。

4.根据权利要求3所述的像面球差分布测试装置，其特征在于：所述像面球差分布测试装置还包括与第二滑块连接的微调单元，以微调第二滑块的位移量。

5.根据权利要求4所述的像面球差分布测试装置，其特征在于：所述微调单元包括设置在第二滑块两端的支撑架，以及活动设置在两支撑架且与第二滑块固定的调节杆。

6.根据权利要求3所述的像面球差分布测试装置，其特征在于：所述像面球差分布测试装置还包括第一固定单元和第二固定单元，所述第一固定单元设置在第一滑块和导光单元之间，所述第二固定单元设置在第二滑块和自聚焦透镜之间。

7.根据权利要求1、2、3或6所述的像面球差分布测试装置，其特征在于：所述自聚焦透镜的除中心区域的周围表面设置有黑绒布。

8.根据权利要求3所述的像面球差分布测试装置，其特征在于：所述位移测量模块包括设置在第一滑块处的第一光栅尺读数器，设置在第二滑块处的第二光栅尺读数器。

9.根据权利要求1所述的像面球差分布测试装置，其特征在于：所述显微物镜为二倍显微物镜；所述相机为CMOS黑白相机。

10.根据权利要求6所述的像面球差分布测试装置，其特征在于：所述第一固定结构包括外接电源插头、固定架和螺钉，所述外接电源插头连接在侧光源上，所述固定架通过第一滑块固定在导轨上，并且所述螺钉设置在固定架的侧面。

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