CN216132665U - 一种光学镜头温漂检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光学镜头温漂检测装置，包括投射组件、半透镜、整形元件、温控定位组件、反射组件和摄像组件；投射组件用于向半透镜投射含有测试图像信息的初始光束；半透镜能够将初始光束反射形成第一反射光束；整形元件、温控定位组件和反射组件沿第一反射光束的光路方向依次设置，温控定位组件用于固定光学镜头以及调控其温度，反射组件用于反射第一反射光束形成第二反射光束；温控定位组件和整形元件之间的距离、和/或反射组件和整形元件之间的距离能够调节，以使第二反射光束沿第一反射光束的路径返回；摄像组件用于成像测试图像。本方案可以通过测试温控定位组件和反射组件的位置变化量即可测出光学镜头的温漂值，更为直接和准确。

Description

一种光学镜头温漂检测装置

技术领域

本实用新型属于光学镜头检测技术领域，尤其涉及一种光学镜头温漂检测装置。

背景技术

近年来车载镜头、监控镜头以及3D结构光镜头等的使用非常广泛，而且呈越来越多的发展趋势。

然而，镜头的使用环境是非常恶劣的，具体来说即镜头所处的环境温度经常变化，甚至会有温度急剧上升或下降的情况。对于热膨胀系数相对玻璃而言大得多的塑料非球面镜片，温度的变化更加容易使其膨胀或收缩变形，导致镜片的屈光度发生改变。常温情况下，光学镜头对好焦以后处于良好状态。由于环境温度发生改变，致使光学镜头内部的镜片、间隔环和遮光纸等零件发生膨胀，以及镜片的折射率发生改变，镜头的焦点会往前或者往后移动，镜头处于离焦状态。镜头在对焦状态和离焦状态下，离焦MTF曲线的峰值位置是不同的，峰值和峰值之间的距离就是离焦量，即温漂值。

在相关技术中，业内的做法是常温的情况下，拍摄分辨率标准版(如TV－LineISO12233)；然后在高温的情况下，拍摄分辨率标准版，再通过分析分辨率的下降情况，来推算镜头的温漂情况。然而采用这种手段的弊端是不能直接而准确测定出镜头的温漂情况，因为在两次拍摄分辨率标准版的时候，引入了很多主观因素，计算和推断的时候也引入不少的人为因素，导致最终的结果不够客观与准确。

实用新型内容

本实用新型的技术目的在于提供一种光学镜头温漂检测装置，能够直接而准确地检测光学镜头的温漂情况。

为解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的，提供一种光学镜头温漂检测装置，包括投射组件、半透镜、整形元件、温控定位组件、反射组件和摄像组件；所述投射组件用于向所述半透镜投射含有测试图像信息的初始光束；所述半透镜能够将所述初始光束反射形成第一反射光束；所述整形元件、所述温控定位组件和所述反射组件沿所述第一反射光束的光路方向依次设置，所述温控定位组件用于将光学镜头固定于所述第一反射光束的光路方向上以及调控所述光学镜头的温度，所述反射组件用于反射所述第一反射光束形成第二反射光束；所述温控定位组件和所述整形元件之间的距离、和/或所述反射组件和所述整形元件之间的距离能够调节，以使所述第二反射光束沿所述第一反射光束的路径返回；所述摄像组件设置于所述半透镜的沿所述第二反射光束光路方向的后侧，用于成像所述测试图像。

在一个实施例中，所述整形元件包括聚焦镜，所述反射组件包括延伸方向垂直于所述第一反射光束的照射方向的平面镜，所述温控定位组件能够朝靠近或远离所述整形元件的方向调节位置。

在一个实施例中，所述整形元件为准直镜，所述反射组件包括凹面反射镜，所述凹面反射镜的凹面为球面且其圆心位于所述整形元件的光轴方向，所述凹面反射镜能够朝靠近或远离所述整形元件的方向调节位置。

在一个实施例中，所述整形元件包括准直镜，所述反射组件包括凸面反射镜，所述凸面反射镜的凸面为球面且其圆心位于所述整形元件的光轴方向，所述凸面反射镜能够朝靠近或远离所述整形元件的方向调节位置。

在一个实施例中，所述温控定位组件包括位于所述第二反射光束的光路方向上的镜头底座和连接于所述镜头底座的温控器。

在一个实施例中，所述光学镜头温漂检测装置还包括测距组件，所述测距组件用于测量所述温控定位组件和/或所述反射组件的位置变化。

在一个实施例中，所述投射组件包括光源、测试图形件和集光镜，所述测试图形件和所述集光镜沿所述光源的照射方向依次排布，所述光源的光束经过所述测试图形件和所述集光镜后形成所述初始光束。

在一个实施例中，所述测试图形件为十字叉丝；

或者，所述测试图形件为不透明的实体结构，所述测试图形件沿所述光源的照射方向开设贯通的针孔或狭缝。

在一个实施例中，所述光学镜头温漂检测装置还包括驱动组件；

所述驱动组件连接于所述反射组件，所述驱动组件用于带动所述反射组件沿所述第一反射光束的光路方向移动；或者，所述驱动组件连接于所述温控定位组件，所述驱动组件用于带动所述温控定位组件沿所述第一反射光束的光路方向移动。

在一个实施例中，所述摄像组件包括设置于所述半透镜的沿所述第二反射光束光路方向的后侧的摄像机和信号连接于所述摄像机的分析显示设备。

本实用新型中光学镜头温漂检测装置与现有技术相比，有益效果在于：

被测光学镜头可以固定在温控定位组件上，并且温控定位组件可以调控被测光学镜头的温度，投射组件投射的初始光束可以由半透镜反射形成第一反射光束，第一反射光束依次经过整形元件和被测光学镜头后经过反射组件反射形成第二反射光束，通过调节温控定位组件和整形元件之间的距离、和/或反射组件和整形元件之间的距离可以使第二反射光束沿第一反射光束的路径返回，因此，第二反射光束会依次经过被测光学镜头和整形元件，到达半透镜并穿过半透镜，最终测试图像在摄像组件成像。在正常温度和被测试温度下测试图像在摄像组件成像清晰时，温控定位组件和/或反射组件的位置会不一样，通过测试正常温度和被测试温度下温控定位组件和/或反射组件的位置变化量即可测出光学镜头的温漂值，测试更为直接和准确。

附图说明

图1是本实用新型实施例中第一种实现方式的光学镜头温漂检测装置的光学原理示意图；

图2是本实用新型实施例中第二种实现方式的光学镜头温漂检测装置的光学原理示意图；

图3是本实用新型实施例中第三种实现方式的光学镜头温漂检测装置的光学原理示意图；

图4是边缘锐度法的十字叉丝像的横/纵向像数灰度值图。

在附图中，各附图标记表示：10、测试图像；20、被测光学镜头；11、光源；12、测试图形件；13、集光镜；2、半透镜；3、整形元件；4、温控定位组件；41、镜头底座；42、温控器；5、反射组件；61、摄像机；62、分析显示设备；7、测距组件。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例：

在本实施例中，结合图1－3，提供一种光学镜头温漂检测装置，包括投射组件、半透镜2、整形元件3、温控定位组件4、反射组件5和摄像组件。投射组件用于向半透镜2投射含有测试图像10信息的初始光束；半透镜2能够将初始光束反射形成第一反射光束；整形元件3、温控定位组件4和反射组件5沿第一反射光束的光路方向依次设置，温控定位组件4用于将光学镜头固定于第一反射光束的光路方向上以及调控光学镜头的温度，反射组件5用于反射第一反射光束形成第二反射光束；温控定位组件4和整形元件3之间的距离、和/或反射组件5和整形元件3之间的距离能够调节，以使第二反射光束沿第一反射光束的路径返回；摄像组件设置于半透镜2的沿第二反射光束光路方向的后侧，用于成像测试图像10。

被测光学镜头20可以固定在温控定位组件4上，并且温控定位组件4可以调控被测光学镜头20的温度。投射组件投射的初始光束可以由半透镜2反射形成第一反射光束，第一反射光束依次经过整形元件3和被测光学镜头20后经过反射组件5反射形成第二反射光束。通过调节温控定位组件4和整形元件3之间的距离、和/或反射组件5和整形元件3之间的距离可以使第二反射光束沿第一反射光束的路径返回。因此，第二反射光束会依次经过被测光学镜头20和整形元件3，到达半透镜2并穿过半透镜2，最终测试图像10在摄像组件成像。在正常温度和被测试温度下测试图像10在摄像组件成像清晰时，温控定位组件4和/或反射组件5的位置会不一样，通过测试正常温度和被测试温度下温控定位组件4和/或反射组件5的位置变化量即可测出光学镜头的温漂值，测试更为直接和准确。

投射组件包括光源11、测试图形件12和集光镜13，测试图形件12和集光镜13沿光源11的照射方向依次排布。光源11产生的光束经过测试图形件12后，经过集光镜13汇聚，从而形成初始光束，该初始光束含有测试图像10信息，该测试图像10信息即来源于测试图形件12。

在一个实施例中，光学镜头温漂检测装置可以包括支架，光源11、测试图形件12和集光镜13可以固定为一个模组并固定于支架。且，优选将光源11的光束中心线和集光镜13的光轴重合，这样可以保证光源11、测试图形件12和集光镜13的位置稳定性并保证测试图像10信息的清晰准确。其中，光源11可以是普通的白炽灯、卤素灯或LED灯等等。测试图形件12可以为十字叉丝，或者，测试图形件12为不透明的实体结构，例如板状结构。测试图形件12沿光源11的照射方向开设贯通的针孔或狭缝，针孔可以设置多个，狭缝可以是单狭缝，狭缝也可以是交叉或者平行的至少两个，并且，狭缝可以为矩形。

半透镜2即半反半透镜2，能够将一部分光反射并将另一部分光透射，半透镜2的平面延伸方向和初始光束的照射方向之间的角度为锐角，优选为45°，在一些实施例中，该角度也可以设置为30°、35°、40°、50°、60°等等，半透镜2也可以固定于前述的支架，从而保证半透镜2和投射组件之间的相对位置关系。

温控定位组件4可以包括位于第二反射光束的光路方向上的镜头底座41和连接于镜头底座41的温控器42。具体的，镜头底座41可以开设对准第一反射光束的光路方向的定位槽，定位槽底部贯通，被测光学镜头20可以定位在该定位槽内，从而保证第一反射光束能通过被测光学镜头20。温控器42可以设置在镜头底座41的内部、外侧或底部等等位置。温控器42可以是加热丝、TEC(半导体制冷器：Thermo Electric Cooler)或者电磁加热系统等温度控制系统，只要能使得安装于镜头底座41内的被测光学镜头20温度维持在特定值或特定范围值内即可，在此不做限定。温控定位组件4也可以连接在前述支架，以保证其与投射组件之间的位置关系。且，温控定位组件4和支架之间在垂直于第一反射光束的方向上的相对位置可以设置为可调，以便于调整校准被测光学镜头20和第一反射光束之间的对准关系，使得被测光学镜头20的光轴方向和第一反射光束的光路方向相同。

在上述结构的基础上，为了能使第一反射光束经过被测光学镜头20后还能沿第一反射光束的传播路径返回，本实施例提供三种实现方式的整形元件3和反射组件5的结构设置：

结合图1，在第一种实现方式中：

整形元件3为聚焦镜，反射组件5包括延伸方向垂直于第一反射光束的照射方向的平面镜，温控定位组件4能够朝靠近或远离整形元件3的方向调节位置。被测光学镜头20可以安装在温控定位组件4上，第一反射光束经过聚焦镜实现聚焦并照向被测光学镜头20。无论是在常温状态下还是在非常温状态下，均可以通过调整温控定位组件4与整形元件3之间的距离，以调整被测光学镜头20与整形元件3之间的位置关系，使得被测光学镜头20的物方焦点和聚焦镜像方焦点重合。在被测光学镜头20的物方焦点和聚焦镜像方焦点重合时，第一反射光束经过被测光学镜头20后会被准直为平行光并由平面镜反射形成第二反射光束。此时，第二反射光束能够沿着第一反射光束的传播路径返回，从而实现测试图像10在摄像组件的清晰成像，通过检测常温状态和非常温状态下测试图像10在摄像组件清晰成像时温控定位组件4的距离变化量，即可得出被测光学镜头20的温漂数据。

在本实现方式中，光学镜头温漂检测装置还可以包括驱动组件，驱动组件连接于温控定位组件4，驱动组件用于带动温控定位组件4沿第一反射光束的光路方向移动。具体的，驱动组件可以装配在支架上并与温控定位组件4相连，驱动组件可以采用微电机、步进电机等结构，驱动组件可以在计算机的控制下带动温控定位组件4移动，更为方便准确。在一些实施例中，温控定位组件4可以和支架位置可调式装配，因此，可以通过手动调节方式调整温控定位组件4和整形元件3之间的位置关系。

在一个实施例中，为了实现对温控定位组件4位置变化量的测量，光学镜头温漂检测装置还包括测距组件7，测距组件7用于测量温控定位组件4位置变化。测距组件7可以采用千分尺、相位测距仪等结构。在一些实施例中，也可以将步进电机同时作为前述驱动组件和测距组件7。通过测距组件7可以更加准确快捷地实现对温控定位组件4位置变化量的测量，从而更为快速准确地得到被测光学镜头20的温漂数据。

结合图2，在第二种实现方式中：

整形元件3为准直镜，反射组件5包括凹面反射镜，凹面反射镜的凹面为球面且其圆心位于整形元件3的光轴方向，凹面反射镜能够朝靠近或远离整形元件3的方向调节位置。被测光学镜头20可以安装在温控定位组件4上，第一反射光束经过准直镜后变为平行光并照向被测光学镜头20。无论是在常温状态下还是在非常温状态下，均可以通过调整反射组件5与整形元件3之间的距离，以调整反射组件5与被测光学镜头20之间的位置关系，使得被测光学镜头20的像方焦点和凹面反射镜的圆心重合。在被测光学镜头20的像方焦点和凹面反射镜的圆心重合时，第一反射光束经过凹面反射镜反射形成第二反射光束。此时，第二反射光束能够沿着第一反射光束的传播路径返回，从而实现测试图像10在摄像组件的清晰成像。通过检测常温状态和非常温状态下测试图像10在摄像组件清晰成像时温控定位组件4的距离变化量，即可得出被测光学镜头20的温漂数据。

在本实现方式中，光学镜头温漂检测装置还可以包括驱动组件，驱动组件连接于反射组件5，驱动组件用于带动反射组件5沿第一反射光束的光路方向移动。具体的，驱动组件可以装配在支架上并与反射组件5相连，驱动组件可以采用微电机、步进电机等结构。驱动组件可以在计算机的控制下带动反射组件5移动，更为方便准确。在一些实施例中，反射组件5可以和支架位置可调式装配，因此，可以通过手动调节方式调整反射组件5和被测光学镜头20之间的位置关系。

进一步地，为了实现对反射组件5位置变化量的测量，光学镜头温漂检测装置还包括测距组件7，测距组件7用于测量反射组件5的位置变化。测距组件7可以采用千分尺、相位测距仪等结构。在一些实施例中，也可以将步进电机同时作为驱动组件和测距组件7。通过测距组件7可以更加准确快捷地实现对反射组件5位置变化量的测量，从而更为快速准确地得到被测光学镜头20的温漂数据。

结合图3，在第三种实现方式中：

整形元件3为准直镜，反射组件5包括凸面反射镜，凸面反射镜的凸面为球面且其圆心位于整形元件3的光轴方向，凸面反射镜能够朝靠近或远离整形元件3的方向调节位置。被测光学镜头20可以安装在温控定位组件4上，第一反射光束经过准直镜后变为平行光并照向被测光学镜头20。无论是在常温状态下还是在非常温状态下，均可以通过调整反射组件5与整形元件3之间的距离，以调整反射组件5与被测光学镜头20之间的位置关系，使得被测光学镜头20的像方焦点和凸面反射镜的圆心重合。在被测光学镜头20的像方焦点和凸面反射镜的圆心重合时，第一反射光束经过凸面反射镜反射形成第二反射光束，此时第二反射光束能够沿着第一反射光束的传播路径返回，从而实现测试图像10在摄像组件的清晰成像，通过检测常温状态和非常温状态下测试图像10在摄像组件清晰成像时温控定位组件4的距离变化量，即可得出被测光学镜头20的温漂数据。

在第三种实现方式中，与第二种实现方式的区别在于反射组件5中的凸面反射镜的设置，对于驱动组件和测距组件7的设置可以参照第二种实现方式的设置，在此不再赘述。

针对上述各种方案的光学镜头温漂检测装置，摄像组件可以包括设置于半透镜2的沿第二反射光束光路方向的后侧的摄像机61和信号连接于摄像机61的分析显示设备62。在一个实施例中，摄像机61可以固定在前述支架上，第二反射光束可以从半透镜2透射并成像于摄像机61，分析显示设备62可以采用计算机、程控机等等，摄像机61的成像信息可以传输至分析显示设备62，分析显示设备62可以根据成像信息显示测试图像10。

为了确定摄像机61成像的测试图像10是否为最清晰的，以测试图形件12为十字叉丝为例，本方案可以采用多种图像处理方法来判定，具体判定方式如下：

对比度法：

截取并且统计十字叉丝像附近的像数，通过如下公式：

M＝(Imax－Imin)/(Imax+Imin)

Imax是灰度值大的像数个数，阈值根据实际情况而定；Imin是灰度值小的像数个数，阈值根据实际情况而定。M最大的时候，图像也是最清晰的。

标准差法：

截取并且统计十字叉丝像附近的像数，通过标准差的方式来对图像清晰度进行判定。

上述公式中的xi是像数的灰度值，r是各个像数灰度平均值，N是参加统计的像数个数。标准差最大的时候，图像也是最清晰的。

边缘锐度法：

截取十字叉丝像附近的像数，横向或者纵向统计出单行或多行像数，建立如图4等图表关系，横坐标为像数位置，纵坐标为像数对应的灰度值。再对数据进行求导，导数值dx最大的时候，图像也是最清晰的。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光学镜头温漂检测装置，其特征在于，包括投射组件、半透镜、整形元件、温控定位组件、反射组件和摄像组件；

所述投射组件用于向所述半透镜投射含有测试图像信息的初始光束；

所述半透镜能够将所述初始光束反射形成第一反射光束；

所述整形元件、所述温控定位组件和所述反射组件沿所述第一反射光束的光路方向依次设置，所述温控定位组件用于将光学镜头固定于所述第一反射光束的光路方向上以及调控所述光学镜头的温度，所述反射组件用于反射所述第一反射光束形成第二反射光束；

所述温控定位组件和所述整形元件之间的距离、和/或所述反射组件和所述整形元件之间的距离能够调节，以使所述第二反射光束沿所述第一反射光束的路径返回；所述摄像组件设置于所述半透镜的沿所述第二反射光束光路方向的后侧，用于成像所述测试图像。

2.根据权利要求1所述的光学镜头温漂检测装置，其特征在于，所述整形元件包括聚焦镜，所述反射组件包括延伸方向垂直于所述第一反射光束的照射方向的平面镜，所述温控定位组件能够朝靠近或远离所述整形元件的方向调节位置。

3.根据权利要求1所述的光学镜头温漂检测装置，其特征在于，所述整形元件包括准直镜，所述反射组件包括凹面反射镜，所述凹面反射镜的凹面为球面且其圆心位于所述整形元件的光轴方向，所述凹面反射镜能够朝靠近或远离所述整形元件的方向调节位置。

4.根据权利要求1所述的光学镜头温漂检测装置，其特征在于，所述整形元件包括准直镜，所述反射组件包括凸面反射镜，所述凸面反射镜的凸面为球面且其圆心位于所述整形元件的光轴方向，所述凸面反射镜能够朝靠近或远离所述整形元件的方向调节位置。

5.根据权利要求1所述的光学镜头温漂检测装置，其特征在于，所述温控定位组件包括位于所述第二反射光束的光路方向上的镜头底座和连接于所述镜头底座的温控器。

6.根据权利要求1所述的光学镜头温漂检测装置，其特征在于，所述光学镜头温漂检测装置还包括测距组件，所述测距组件用于测量所述温控定位组件和/或所述反射组件的位置变化。

7.根据权利要求1－6中任意一项所述的光学镜头温漂检测装置，其特征在于，所述投射组件包括光源、测试图形件和集光镜，所述测试图形件和所述集光镜沿所述光源的照射方向依次排布，所述光源的光束经过所述测试图形件和所述集光镜后形成所述初始光束。

8.根据权利要求7所述的光学镜头温漂检测装置，其特征在于，所述测试图形件为十字叉丝；

或者，所述测试图形件为不透明的实体结构，所述测试图形件沿所述光源的照射方向开设贯通的针孔或狭缝。

9.根据权利要求7所述的光学镜头温漂检测装置，其特征在于，所述光学镜头温漂检测装置还包括驱动组件；

所述驱动组件连接于所述反射组件，所述驱动组件用于带动所述反射组件沿所述第一反射光束的光路方向移动；或者，所述驱动组件连接于所述温控定位组件，所述驱动组件用于带动所述温控定位组件沿所述第一反射光束的光路方向移动。

10.根据权利要求7所述的光学镜头温漂检测装置，其特征在于，所述摄像组件包括设置于所述半透镜的沿所述第二反射光束光路方向的后侧的摄像机和信号连接于所述摄像机的分析显示设备。

Images