CN213516290U - 一种光学镜头分辨率和视场的一体化测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光学镜头分辨率和视场的一体化测试装置，无需任何数据处理设备即可实现被测光学镜头的分辨率、视场的测试，并且满足了可见光和红外光的测试需求。该装置包括目标源模拟单元以及支撑调节单元；目标源模拟单元包括平行光管、发光源、靶标组件以及平移导轨；平行光管采用离轴反射式结构，发光源位于平行光管的入光口外部，发光源包括均设置在平移导轨上的积分球和黑体；靶标组件设置在平行光管的入光口和发光源之间，用于提供不同模拟的发光图案；支撑调节单元位于平行光管出光口外部，用于提供被测光学镜头沿上下、前后、左右的移动，以及水平、俯仰方向的转动。

Description

一种光学镜头分辨率和视场的一体化测试装置

技术领域

本实用新型涉及光机系统检测及方法，尤其涉及一种光学镜头分辨率和视场的一体化测试装置。

背景技术

光学技术的飞速发展，形成了强大的光学工业和光学技术领域。光电产业是一个新兴的高科技行业，其多元化应用技术产品作为智能产业的一个分支，有着广阔的发展空间和潜力。

光学镜头是光电应用产品的主要成像光学部件，其主要作用是将被测目标成像在图像传感器的光敏面上，光学镜头的质量对整机系统的成像质量起着关键性作用，直接影响到光电产品的整体性能。光学镜头最为主要的性能参数为：分辨率和视场。

目前，一般对光学镜头的分辨率、视场进行测试时，是采用两台不同的设备进行，并且对于可见、红外光的测试也需要采用专用设备，从而导致测试成本较高，测试效率较低；此外，大部分的测试装置仅限于测试装置的中心视场，中心视场的测试结果仅能够表示极小的邻近中心视场区域内的结果，测试范围局限。

实用新型内容

为了克服现有的光学镜头在分辨率和视场测试时需要分别使用各自的测试设备，导致测试效率低、测试成本高的问题，以及现有测试设备仅限于中心视场测试，测试范围局限性大的问题，本实用新型提供一种光学镜头分辨率和视场的一体化测试装置。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

光学镜头分辨率和视场的一体化测试装置包括目标源模拟单元以及支撑调节单元；

目标源模拟单元包括平行光管、发光源、靶标组件以及平移导轨；

平行光管采用离轴反射式结构，发光源位于平行光管的入光口外部，发光源包括均设置在平移导轨上的积分球和黑体，通过使积分球和黑体在平移导轨上移动，用于为平行光管提供可见光和红外光；

靶标组件设置在平行光管的入光口和发光源之间，用于提供不同模拟的发光图案；

支撑调节单元位于平行光管出光口外部，用于提供被测光学镜头沿上下、前后、左右的移动，以及水平、俯仰方向的转动。

进一步地，上述平行光管包括主反射镜、折叠反射镜、分光镜及自准相机；

主反射镜为离轴抛物面反射镜；

折叠反射镜位于主反射镜的反射光路上，用于折转光路；

分光镜为半透半反镜，位于折叠反射镜的反射光路上，用于实现自准直功能；

自准相机位于平行光管的共轭焦平面上，用于将自准直图像输出。

进一步地，上述靶标组件中靶标采用USAF1951靶或四杆靶或十字靶。

进一步地，上述靶标组件采用插拔式，靶标通过压圈固定在靶标座内，整体呈T字型。

进一步地，上述支撑调节单元包括用于给被测光学镜头提供水平、俯仰旋转的二维转台，用于给被测光学镜头提供上下、前后、左右移动的三维移动台。

进一步地，上述目标源模拟单元的离轴抛物面主反射镜、折叠反射镜、分光镜、自准相机、积分球、黑体和靶标均通过各自的调整镜架或底座固定在光学平台上，光学平台安装阻尼减震器，且高度可调。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

1、本实用新型采用由平行光管、发光源(积分球和黑体)、不同类型的靶标组成的目标源模拟单元；具有上下、前后、左右的移动，以及水平、俯仰方向的转动的支撑调节单元构成了对被测光学镜头的测试装置，该装置无需任何数据处理设备即可实现被测光学镜头的分辨率、视场的测试，并且满足了可见光和红外光的测试需求，相比现有方式，不仅大大提高了测试效率，降低了测试成本，同时测试范围和测试效果也有了明显的提升。

2、本实用新型采用平行光管及配合多维精密调节机构，测试精度高，同时可以满足不同类型镜头的大视场参数测试。

附图说明

图1为测试装置的结构原理图。

图2为图1中目标源模拟单元的示意图。

图3为USAF1951靶的示意图。

图4为四杆靶的示意图。

附图标记如下：

1-目标源模拟单元、11-平行光管、111-主反射镜、112-折叠反射镜、113-分光镜、114-自准相机、12-发光源、121-积分球、122-黑体、13-靶标组件、14-平移导轨、2-支撑调节单元、3-被测光学镜头。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在有没做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；还可以是用于数据通讯的电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实施例提供了一种光学镜头分辨率和视场的一体化测试装置的具体架构，如图1至图2，包括目标源模拟单元1和支撑调节单元2；目标源模拟单元1用于为被测光学镜头3提供目标源；支撑调节单元2为配备有高低、水平、方位、俯仰调节功能的多维精密调节机构，配合不同被测光学镜头3及测试功能使用；

具体来说：

目标源模拟单元1作为该测试装置的关键核心部分，包括平行光管11、发光源12、靶标组件13以及平移导轨14；

平行光管11采用离轴反射式结构，发光源12位于平行光管11的入光口外部，发光源12包括均设置在平移导轨14上的积分球121和黑体122，通过使积分球121和黑体122在平移导轨14上移动，用于为平行光管11提供可见光和红外光；其中，积分球121用于提供可见光，黑体122用于提供红外光；

平行光管11包括主反射镜111、折叠反射镜112、分光镜113及自准相机114；主反射镜111为离轴抛物面反射镜；折叠反射镜112位于主反射镜111的反射光路上，用于折转光路；分光镜113为半透半反镜，位于折叠反射镜112的反射光路上，用于实现自准直功能；自准相机114位于平行光管11的共轭焦平面上，用于将自准直图像输出至测试设备方便多人观察；需要说明的是：在自准直功能模式下，平行光管11出光口处增设标准平面反射镜，标准平面反射镜反射回来的光经分光镜一分为二，一路透射，另一路反射至自准相机114。本实施例中目标源模拟单元1的器件均安装在采用专业级精密阻尼减震器的光学平台上，平台隔震性能高、平面度好，总高度可调。

靶标组件13设置在平行光管11的入光口和发光源12之间，发光源12产生可见光或红外光投射至靶标，靶标被照明后形成模拟的发光图案，根据测试功能的需要，靶标可选择USAF1951靶、四杆靶、或十字靶等靶板，靶标组件13采用插拔式靶板构成，通过压圈固定在靶标座内，整体呈T字型；测试时，由人工选择更换测试所需的靶标图案，保证靶标替换过程具有高可重复性。

支撑调节单元2位于平行光管11出光口外部，用于提供被测光学镜头沿上下、前后、左右的移动，以及水平、俯仰方向的转动；本实施例中支撑调节单元2包括二维转台、三维移动平台；

其中，二维转台具有两个回转分度轴系，工作台除了能沿水平方向旋转任意角度进行精密分度外，还能使工作台面沿俯仰方向0～90°进行精密分度；二维转台的水平回转轴系采用精密滚动轴承，导轨采用滚动卸荷式双联贴片滑动导轨，具有精度高，运转轻松平稳的特点，俯仰轴系是通过手柄带动蜗轮副来实现的，减速比大、操作转动灵活方便、安全可靠。

三维移动平台包括一个二维直线平移台(提供前后、左右方向移动)和一个升降台(提供竖直方向移动)。二维直线平移台采用高效滚珠丝杠副与直线滚动导轨副，直线度好、运动平稳、精度高、具备锁紧功能、结构紧凑、稳定性好，为满足工作台面的使用需求，加工一台面尺寸为150mm×150mm的平板与两维直线导轨相连；升降台采用滚珠螺杆和减速机驱动，四根线性轴承做导轨，稳定性好、精度高、承载大。

通过上述测试装置结构介绍，现对采用该测试装置进行分辨率和视场测试的过程进行详细的描述：

功能一：分辨率测试

步骤A1：将被测光学镜头放置在支撑调节单元上，对测试装置与被测光学镜头之间进行穿轴调校，使平行光管光轴与被测光学镜头光轴重合；

步骤A2：若采用积分球发光则靶标使用USAF1951靶，若采用黑体作为发光源则靶标使用四杆靶，调节靶标图案至被测光学镜头视场中央；其中，图3所示，USAF1951靶上包括十组靶标图案，十组靶标图案按由大到小、由外向里、层层套叠的次序排列，各组靶标图案又由六个靶标单元组成，每组靶标单元均由三条水平靶线和三条垂直靶线构成；如图4所示，所述四杆靶用于黑体发出红外光时使用，四杆靶上包括7个条纹，四个黑条纹，三个白条纹，七个条纹具有相同的尺寸，且高宽比为7:1；

步骤A3：利用被测光学镜头的相机对靶标图案进行调焦、采集；

若采用USAF1951靶进行可见光测试时，执行步骤A4：若采用四杆靶用进行红外光测试时，执行步骤步骤A5：

步骤A4：从靶线宽度大的靶标单元向靶线宽度小的靶标单元顺序观察，观察到任意靶标单元两个方向的靶线恰好能够分辨开，记录该靶标单元的单元号，按单元号和分辨率板号给出的基本参数，查找该靶标单元对应的靶线宽度或每毫米的线对数，从而给出被测光学镜头的实际分辨率；

步骤A5：更换不同空间频率的四杆靶，当观察到某一空间频率的四杆靶上四个亮暗条纹恰好能够分辨开，获取该空间频率下的四杆靶对应的亮暗条纹宽度，从而给出被测光学镜头的实际分辨率。

功能二：视场测试

步骤B1：将被测光学镜头放置在支撑调节单元上，对测试装置与被测光学镜头之间进行穿轴调校，使平行光管光轴与被测光学镜头光轴重合；

步骤B2：靶标使用十字靶，保证靶标与被测光学镜头光轴垂直；

步骤B3：对被测光学镜头的相机进行调焦、对准，使十字丝清晰成像；

步骤B4：二维转台水平方向旋转，使十字丝刚好离开被测光学镜头视场，将二维转台的水平方向清零；

步骤B5：反向旋转二维转台，再次使十字丝刚好离开被测光学镜头视场，记录此时二维转台的水平方向读数，即为被测光学镜头的水平方向视场角；

按照步骤B4、B5的方式，使二维转台俯仰方向转动，测出被测光学镜头的俯仰方向视场角。

Claims (6)

1.一种光学镜头分辨率和视场的一体化测试装置，其特征在于：包括目标源模拟单元以及支撑调节单元；

目标源模拟单元包括平行光管、发光源、靶标组件以及平移导轨；

平行光管采用离轴反射式结构，发光源位于平行光管的入光口外部，发光源包括均设置在平移导轨上的积分球和黑体，通过使积分球和黑体在平移导轨上移动，用于为平行光管提供可见光和红外光；

靶标组件设置在平行光管的入光口和发光源之间，用于提供不同模拟的发光图案；

支撑调节单元位于平行光管出光口外部，用于提供被测光学镜头沿上下、前后、左右的移动，以及水平、俯仰方向的转动。

2.根据权利要求1所述的光学镜头分辨率和视场的一体化测试装置，其特征在于：所述平行光管包括主反射镜、折叠反射镜、分光镜及自准相机；

主反射镜为离轴抛物面反射镜；

折叠反射镜位于主反射镜的反射光路上，用于折转光路；

分光镜为半透半反镜，位于折叠反射镜的反射光路上，用于实现自准直功能；

自准相机位于平行光管的共轭焦平面上，用于将自准直图像输出。

3.根据权利要求1所述的光学镜头分辨率和视场的一体化测试装置，其特征在于：所述靶标组件中靶标采用USAF1951靶或四杆靶或十字靶。

4.根据权利要求3所述的光学镜头分辨率和视场的一体化测试装置，其特征在于：所述靶标组件采用插拔式，靶标通过压圈固定在靶标座内，整体呈T字型。

5.根据权利要求1所述的光学镜头分辨率和视场的一体化测试装置，其特征在于：所述支撑调节单元包括用于给被测光学镜头提供水平、俯仰旋转的二维转台，用于给被测光学镜头提供上下、前后、左右移动的三维移动台。

6.根据权利要求1所述的光学镜头分辨率和视场的一体化测试装置，其特征在于：所述目标源模拟单元的离轴抛物面主反射镜、折叠反射镜、分光镜、自准相机、积分球、黑体和靶标均通过各自的调整镜架或底座固定在光学平台上，光学平台安装阻尼减震器，且高度可调。

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