CN217718234U - 成像镜头、检测装置以及检测平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种成像镜头、检测装置以及检测平台，其能够实现一种大广角、高分辨率、屈光度可调的光阑前置镜头，便于对大视野范围的虚拟显示图像进行精确的性能检测。该成像镜头，包括从物侧至像侧依次排布的：前置光阑、前透镜组、动透镜组、中继透镜前组以及中继透镜后组，该动透镜组被可前后移动地设置于该前透镜组和该中继透镜前组之间的光路中；该前透镜组的焦距大于19mm且小于30mm，该动透镜组的焦距大于650mm或小于‑650mm，该中继透镜前组的焦距大于等于该中继透镜后组的焦距，该中继透镜前组与该中继透镜后组之间的空气间隔大于30mm。

Description

成像镜头、检测装置以及检测平台

技术领域

本实用新型涉及光学成像技术领域，特别是涉及一种成像镜头、检测装置以及检测平台。

背景技术

随着增强现实/虚拟现实(AR/VR)设备的应用在游戏、军事、教育、交通以及医疗等行业迅速增强，人们也越来越需要对各类AR/VR显示图像进行测量。一般来说，对于显示画面的体验，如果仅通过人眼直观感受作为评价，则评价结果会因人而异，自然难免流于主观。因此，如何客观地对近眼显示设备的显示性能进行量化表征及准确测量和评价就显得尤为重要，使得合理地对近眼显示设备等虚像类显示器进行有效的检测已成为一种新兴需求。

现有的检测设备中镜头的光阑通常被内置，导致镜头的入瞳位置与近眼显示设备的出瞳距离太远，很难实现眼盒的匹配，进而在检测过程中会出现视场渐晕，甚至收集不到大视场角的光线。此外，在对宽视场范围的显示图像进行测量时，现有的检测设备通常具有特定的工作距离，即仅能够对某一距离下的显示图像进行清晰的对焦和测量；这样，当物距变化范围较大时，现有的检测设备往往无法进行清晰对焦，影响测量。

实用新型内容

本实用新型的一个优势在于提供一种成像镜头、检测装置以及检测平台，其能够实现一种大广角、高分辨率、屈光度可调的光阑前置镜头，便于对大视野范围的虚拟显示图像进行精确的性能检测。

本实用新型的另一个优势在于提供一种成像镜头、检测装置以及检测平台，其中，在本实用新型的一实施例中，所述成像镜头能够在实现大广角、大靶面以及大光圈的同时，使光阑前置，以便准确复制人眼在近眼显示设备中的位置。

本实用新型的另一个优势在于提供一种成像镜头、检测装置以及检测平台，其中，在本实用新型的一实施例中，所述检测装置能够实现像素级检测，成本可控、性能稳定，可实现在-30℃至100℃的温度范围内对显示图像进行更稳定的成像及光色度检测。

本实用新型的另一优势在于提供一种成像镜头、检测装置以及检测平台，其中为了达到上述目的，在本实用新型中不需要采用昂贵的材料或复杂的结构。因此，本实用新型成功和有效地提供一解决方案，不只提供一种简单的成像镜头、检测装置以及检测平台，同时还增加了所述成像镜头、检测装置以及检测平台的实用性和可靠性。

为了实现本实用新型的上述至少一优势或其他优点和目的，本实用新型提供了一种成像镜头，包括从物侧至像侧依次排布的：前置光阑、前透镜组、动透镜组、中继透镜前组以及中继透镜后组，所述动透镜组被可前后移动地设置于所述前透镜组和所述中继透镜前组之间的光路中；所述前透镜组的焦距大于19mm且小于30mm，所述动透镜组的焦距大于650mm或小于-650mm，所述中继透镜前组的焦距大于等于所述中继透镜后组的焦距，所述中继透镜前组与所述中继透镜后组之间的空气间隔大于30mm。

根据本申请的一个实施例，所述中继透镜前组的焦距大于62mm且小于135mm，所述中继透镜后组的焦距大于40mm且小于64mm。

根据本申请的一个实施例，所述成像镜头的后焦大于等于60mm，所述成像镜头的光学总长与光学像高之比大于8.5且小于14。

根据本申请的一个实施例，所述成像镜头进一步包括视场光阑，所述视场光阑被设置于所述前透镜组和所述动透镜组之间的中间实像面位置处。

根据本申请的一个实施例，所述前透镜组由从物侧到像侧依次排布的第一正透镜、第二正透镜、第三正透镜以及第一双胶合透镜组成，其中所述第一正透镜、所述第二正透镜以及所述第三正透镜的光焦度依次递增。

根据本申请的一个实施例，所述第一正透镜、所述第二正透镜以及所述第三正透镜均为正弯月透镜。

根据本申请的一个实施例，所述前透镜组由从物侧到像侧依次排布的正胶合透镜、第二正透镜、第三正透镜以及第一双胶合透镜组成，其中所述正胶合透镜、所述第二正透镜以及所述第三正透镜的光焦度依次递增。

根据本申请的一个实施例，所述第一双胶合透镜组由第一透镜和第二透镜胶合而成，所述第一透镜的折射率小于1.54，且所述第一透镜的阿贝数大于80；所述第二透镜的折射率大于1.82，且所述第二透镜的阿贝数大于22。

根据本申请的一个实施例，所述动透镜组为第二双胶合透镜。

根据本申请的一个实施例，所述中继透镜前组由从物侧到像侧依次排布的第一正透镜组、第一负透镜组以及第二正透镜组组成。

根据本申请的一个实施例，所述中继透镜后组由多片透镜组成，其中所述中继透镜后组中最靠近像侧的透镜为正透镜。

根据本申请的一个实施例，所述中继透镜后组中靠近物侧的两个透镜被胶合以形成双胶合透镜。

根据本申请的一个实施例，所述中继透镜后组中靠近物侧的透镜被可偏心调节地设置，用于通过偏心调节对镜头慧差进行补偿。

根据本申请的一个实施例，所述成像镜头中具有正光焦度的透镜的折射率大于具有负光焦度的透镜的折射率。

根据本申请的另一方面，本申请进一步提供了一种检测装置，包括：

上述任一所述的成像镜头；

图像传感器，所述图像传感器被设置于所述成像镜头的像侧；以及

滤光件，所述滤光件被设置于所述成像镜头和所述图像传感器之间的光路中。

根据本申请的一个实施例，所述滤光件为XYZ滤光片组，所述XYZ滤光片组被可转动地设置于所述图像传感器的感光侧，用于被驱动以使所述XYZ滤光片组中不同的滤光片依次覆盖在所述图像传感器的感光面。

根据本申请的另一方面，本申请进一步提供了一种检测平台，包括：

上述检测装置；

检测工装，所述检测工装被设置于所述检测装置的检测侧，用于放置待测设备；以及

工控机，所述工控机可通信地连接于所述检测工装，用于控制被放置在所述检测工装上的该待测设备显示虚拟图像；所述工控机可通信地连接于所述检测装置，用于控制所述检测装置采集经由该待测设备显示的虚拟图像，并对所采集的虚拟图像信息进行图像处理，以输出检测结果

附图说明

图1为根据本实用新型的一个实施例的检测装置的框图示意图；

图2示出了根据本实用新型的上述实施例的检测装置的第一示例；

图3示出了根据本实用新型的上述第一示例的检测装置的光路示意图；

图4A示出了根据本实用新型的上述第一示例的检测装置在物距为无穷远时的光学传递函数(MTF)曲线示意图；

图4B示出了根据本实用新型的上述第一示例的检测装置在物距为250mm时的光学传递函数(MTF)曲线示意图；

图5A示出了根据本实用新型的上述第一示例的检测装置的场曲示意图；

图5B示出了根据本实用新型的上述第一示例的检测装置的畸变示意图；

图6A示出了根据本实用新型的上述第一示例的检测装置在改善前的蒙特卡洛良率统计示意图；

图6B示出了根据本实用新型的上述第一示例的检测装置在改善后的蒙特卡洛良率统计示意图；

图7示出了根据本实用新型的上述实施例的检测装置的第二示例；

图8示出了根据本实用新型的上述实施例的检测装置的第三示例；

图9为根据本申请的一个实施例的检测平台的框图示意图。

标号说明：1、检测装置；10、成像镜头；11、前置光阑；12、前透镜组；121、第一正透镜；122、第二正透镜；123、第三正透镜；124、第一双胶合透镜；1241、第一透镜；1242、第二透镜；125、正胶合透镜；13、动透镜组；130、第二双胶合透镜；14、中继透镜前组；141、第一正透镜组；142、第一负透镜组；143、第二正透镜组；15、中继透镜后组；151、第一中继透镜；152、第二中继透镜；153、第三中继透镜；154、第四中继透镜；155、第五中继透镜；156、第六中继透镜；157、第七中继透镜；158、第八中继透镜；16、视场光阑；20、图像传感器；30、滤光件；31、XYZ滤光片组；40、检测工装；50、工控机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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没有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。

需要说明的是，当组件被称为“被设置于”或“安装于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

考虑到现有的光学镜头一方面因光阑内置而导致镜头的入瞳位置与近眼显示设备的出瞳距离太远，很难实现眼盒的匹配，另一方面在对宽视场范围的显示图像进行测量时，仅能够对某一距离下的显示图像进行清晰的对焦和测量，导致在物距变化范围较大时，往往无法进行清晰对焦，影响测量。为了解决上述问题，本申请提出了一种成像镜头、检测装置以及检测平台，其能够实现一种大广角、高分辨率、屈光度可调的光阑前置镜头，便于对大视野范围的虚拟显示图像进行精确的性能检测。

具体地，参考附图1至图8所示，本实用新型的一实施例提供了一种检测装置1，用于检测各种显示设备的图像显示性能。该检测装置1可以包括成像镜头10、被设置于该成像镜头10像侧的图像传感器20以及被设置于该成像镜头10和该图像传感器20之间光路中的滤光件30，使得待检测图像光先穿过该成像镜头10被调制成像，再在经由该滤光件30滤光后，被该图像传感器20接收以获得图像检测信息，从而实现对图像显示性能的检测。

更具体地，如图1和图2所示，该成像镜头10可以包括从物侧到像侧依次排布的前置光阑11、前透镜组12、动透镜组13、中继透镜前组14以及中继透镜后组15，该动透镜组13被可前后移动地设置于该前透镜组12和该中继透镜前组14之间的光路中。该前透镜组12的焦距大于19mm且小于30mm，该动透镜组13的焦距大于650mm或小于-650mm，该中继透镜前组14的焦距大于等于该中继透镜后组15的焦距，该中继透镜前组14与该中继透镜后组15之间的空气间隔大于30mm。

值得注意的是，本申请的该成像镜头10中的该前置光阑11位于该前透镜组12的物侧(前方)，且该前透镜组12的焦距小于30mm，可将视场角在146度范围内的光线行收集会聚，令光线达到期望的高度，且在中间实像面位置处的角度平缓，接近远心；由于该成像镜头10中的该动透镜组13能够在该前透镜组12和该中继透镜前组14之间前后移动，且该动透镜组13的焦距绝对值大于650mm，因此该成像镜头10能够在0至4D范围内的物空间实现连续清晰而稳定的对焦和成像。此外，该中继透镜前组14的焦距大于该中继透镜后组15的焦距，该中继透镜前组14与该中继透镜后组15之间的空气间隔大于30mm，待检测图像光在穿过该中继透镜后组15后会快速收拢会聚以到达目标接收面；此处，该中继透镜前组14和该中继透镜后组15之间通过采用一段较长的空气间隔(大于30mm)来进行过渡，能够有效地调整光线的过渡情况，平滑中继透镜前后组之间的光线走势，以便改善系统敏感度，增加系统像差校正的自由度，进而获得良好且稳定可控的成像性能，便于工程实现。

可选地，该中继透镜前组14的焦距大于62mm且小于135mm，该中继透镜后组15的焦距大于40mm且小于64mm。

根据本申请的上述实施例，如图2所示，该滤光件30可以被实施为XYZ滤光片组31，该XYZ滤光片组31被可转动地设置于该图像传感器20的感光侧，用于被驱动以使该XYZ滤光片组31中不同的滤光片依次覆盖在该图像传感器20的感光面，以便获得目标相关的亮度和色度信息，从而实现对显示图像的成像质量进行测量的同时，也对亮度和色度进行测量，以便提供计量数据来测量人眼在显示设备中可视化的绝对亮度或颜色，进而客观地对显示设备的显示性能进行量化的表征及准确的测量和评判。可以理解的是，该XYZ滤光片组31可以通过马达驱动以进行转动，使得各种滤光片依次覆盖在该图像传感器20的表面。

可选地，该成像镜头10的后焦大于等于60mm；该成像镜头10的光学总长TTL与光学像高IMY之比大于8.5且小于14。

可选地，如图2和图3所示，该成像镜头10进一步包括视场光阑16，该视场光阑16被设置于该前透镜组12和该动透镜组13之间的中间实像面位置处，用于改善系统的杂光。

优选地，该视场光阑16被实施为可变光阑，用于对前端收集到中间实像面上的视场范围进行截取，以通过其开合程度来决定拦截掉的视场范围。例如，当该视场光阑16全开时，全部视场范围(视场角为146度)的光线均会传输到达该图像传感器20。

可选地，该成像镜头10中具有正光焦度的透镜的折射率大于具有负光焦度的透镜的折射率，以便改善及平衡系统场曲。可以理解的是，在系统有效长度及口径的限制下，对于系统中正光焦度的透镜，有效地选取高折材质，而对于系统中负光焦度的透镜，尽可能地选取低折材质，有助于改善及平衡系统场曲。

可选地，该成像镜头10中每个透镜的表面均设有减反增透膜或减反增透涂层，以便减少杂光或鬼像，实现具有更高对比度的光学效果。可以理解的是，该减反增透膜或该减反增透涂层可以在宽波长范围内均具有高透射性。

值得注意的是，本申请的该成像镜头10的技术指标可以但不限于被实施为：镜头焦距为-11mm；该前置光阑11的孔径在1mm至5mm之间；工作距离从0.25m至无穷远；视场角为146°；适用光谱范围在400nm至700nm之间；中心视场MTF大于0.5@160lp/mm；边缘视场MTF大于0.2@120lp/mm；光学总长小于等于400mm；最大镜片直径为59mm；成像靶面尺寸为29mm。

示例性地，在本申请的第一示例中，如图2和图3所示，该前透镜组12可以由从物侧到像侧依次排布的第一正透镜121、第二正透镜122、第三正透镜123以及第一双胶合透镜124组成，其中该第一正透镜121、该第二正透镜122以及该第三正透镜123的光焦度依次递增，以便采用强的正光焦度透镜来承担光线偏角，并通过该第一双胶合透镜124进行消色差，以有效改善色散问题。

可选地，该第一正透镜121、该第二正透镜122以及该第三正透镜123被实施为具有高折射率的正弯月透镜。可以理解的是，本申请的该成像镜头10虽然连续使用三片高折射率的正弯月透镜可快速地将±73°的大视角光线收集进入前组镜片，但同时也会引入较大的色差；而为了改善色差问题，本申请的该成像镜头10通过紧接的双胶合透镜来加以校正，使得经过该前透镜组12收集传输的光线在中间实像面位置处的角度平缓，接近远心，有助于通过该视场光阑16来改善系统杂光。

可选地，如图2和图3所示，该前透镜组12的该第一双胶合透镜124可以由第一透镜1241和第二透镜1242胶合而成，该第一透镜1241的折射率(Nd)_L4小于1.54，该第一透镜1241的阿贝数(Vd)_L4大于80；该第二透镜1242的折射率(Nd)_L5大于1.82，该第二透镜1242的阿贝数(Vd)_L5大于22。

可选地，如图2和图3所示，该动透镜组13可以被实施为第二双胶合透镜130，以便在实现整个0至4D空间范围内对焦清晰成像的同时，有助于进一步改善色差，并将穿过该前透镜组12后且位置高度较高的光线更加平滑地过渡到后续的该中继透镜前组14，以便降低该动透镜组13的敏感度，改善该动透镜组13与镜筒间的配合公差，进而缓解结构组装和加工的压力。

可选地，如图2和图3所示，该中继透镜前组14可以由从物侧到像侧依次排布的第一正透镜组141、第一负透镜组142以及第二正透镜组143组成，以便快速实现将穿过该前置光阑11、该前透镜组12、该动透镜组13以及该中继透镜前组14的光线高度经历由低到高再降低的变化过程，从而有效地改善和校正系统场曲。可以理解的是，对于大广角、大光圈的光学系统，场曲是限制镜头像质提升的关键，由于场曲压力很大的系统，高低光线的交替和过渡的结构形式，可有效平衡系统场曲，因此如图3所示，本申请的该中继透镜前组14采用正透镜组+负透镜组+正透镜组的搭配，可快速实现将前透镜组12和动透镜组13之后的光线高度进行降低，从而呈现出光线高度由低到高再到低的变化过程，利于系统场曲的校正。

可选地，该中继透镜前组14中的该第一正透镜组141可以但不限于被实施为由双胶合透镜；该第一负透镜组142可以但不限于由两片透镜组成；该第二正透镜组143可以但不限于由三片透镜组成。换言之，该中继透镜前组14由七片透镜组成。

可选地，该中继透镜后组15可以由多片透镜组成，其中该中继透镜后组15中最靠近像侧(即最靠近该图像传感器20)的透镜为正透镜。例如，如图2和图3所示，该中继透镜后组15可以由从物侧至像侧依次排布的第一中继透镜151、第二中继透镜152、第三中继透镜153、第四中继透镜154、第五中继透镜155、第六中继透镜156、第七中继透镜157以及第八中继透镜158组成，其中该第八中继透镜158为正透镜。可以理解的是，该中继透镜后组15中前几个透镜(如该第一、第二、第三、第四以及第五中继透镜等)的表面均位于较低的光线高度，以便再次形成高低光线的过渡，有利于系统场曲的校正和平衡光线经该第六中继透镜156、该第七中继透镜157以及该第八中继透镜158的传输后最终收拢会聚至目标像，以便再次形成高低光线的过渡及配合。

可选地，该中继透镜后组15中靠近物侧的两个透镜被胶合以形成双胶合透镜。例如，该第一中继透镜151和该第二中继透镜152被胶合以形成双胶合透镜。

具体地，在本申请的上述第一示例中，该成像镜头10中所有的透镜均被实施为全玻璃球面镜片，并采用22G架构。该检测装置1从物侧到像侧，依次设定各个功能面的结构成像参数：面型Type、曲率半径R、中心厚度Tc、折射率Nd以及阿贝数Vd，其取值条件如图下表1所示，其中当该成像镜头10在无限远的工作距离清晰对焦时，该成像镜头10中该动透镜组13与该前透镜组12之间的空气间隔T1＝19.89mm，且该动透镜组13与该中继透镜前组14之间的空气间隔T2＝0.2mm；当该成像镜头10在250mm的工作距离清晰对焦时，该成像镜头10中该动透镜组13与该前透镜组12之间的空气间隔T1＝8mm，且该动透镜组13与该中继透镜前组14之间的空气间隔T2＝12.09mm。

表1：检测装置的结构参数表

可以理解的是，上述表1中：Infinity表示无限，如曲率半径为Infinity表示当前面为平面；中心厚度Tc表示当前面到相邻面的距离；折射率和阿贝数表示当前面与下一面之间的介质数据。

此外，通过对上述第一示例的该检测装置1进行测试，可以得到：如图4A所示的该检测装置1在物距为无穷远时的光学传递函数(MTF)曲线图；如图4B所示的该检测装置1在物距为250mm时的光学传递函数(MTF)曲线图；如图5A和图5B所示的该检测装置1的场区图和畸变图。

由图5B可知：本申请的该检测装置1的该成像镜头10的f-θ畸变小于1％，采用f-θ畸变来进行控制和评价，便于实现让不同视场角的入射光与像面大小形成线性的映射关系，这样也更符合测量规律。

值得注意的是，对于镜片数量较多的镜头结构，如何达到镜片相互间所需的配合精度，即对应于系统的公差良率的保证是关键难点，本申请的该成像镜头10除了优化系统部分敏感元件的感度之外，可以通过适当增设一些调节补偿量可有效地改善系统公差，例如增加关键空气隙的调节可对系统的球差进行补偿或增加部分关键元件的偏心调节可对系统彗差进行补偿。

具体地，该成像镜头10的该中继透镜后组15中靠近物侧的透镜被可偏心调节地设置，用于通过偏心调节对镜头慧差进行补偿，以改善系统良率。例如，该第一中继透镜151和该第二中继透镜152被可偏心调节地设置于该中继透镜前组14和该第三中继透镜153之间的光路中，以通过被胶合在一起的该第一中继透镜151和该第二中继透镜152的偏心调节作为补偿量，有助于对系统整体良率有明显的提升和改善。

示例性地，通过测试分析可知：在通过对该第一中继透镜151和该第二中继透镜152进行偏心调节之前，即良率改善之前，该成像镜头10的蒙特卡洛良率统计图如图6A所示；而在通过对该第一中继透镜151和该第二中继透镜152进行偏心调节之后，即良率改善之后，该成像镜头10的蒙特卡洛良率统计图如图6B所示。

值得一提的是，在本申请的第二示例中，如图7所示，该成像镜头10中所有的透镜均被实施为全玻璃球面镜片，并采用21G架构。相比于根据本申请的上述第一示例，根据本申请的该第二示例的该成像镜头10的不同之处在于：该前透镜组12的该第一正透镜121被正胶合透镜125替代；该中继透镜前组14由六片透镜组成；该中继透镜后组15由七片中继透镜组成。

该检测装置1从物侧到像侧，依次设定各个功能面的结构成像参数：面型Type、曲率半径R、中心厚度Tc、折射率Nd以及阿贝数Vd，其取值条件如图下表2所示，其中当该成像镜头10在无限远的工作距离清晰对焦时，该成像镜头10中该动透镜组13与该前透镜组12之间的空气间隔T1＝2.54mm，且该动透镜组13与该中继透镜前组14之间的空气间隔T2＝37.46mm；当该成像镜头10在250mm的工作距离清晰对焦时，该成像镜头10中该动透镜组13与该前透镜组12之间的空气间隔T1＝28.24mm，且该动透镜组13与该中继透镜前组14之间的空气间隔T2＝11.76mm。

表2：检测装置的结构参数表

值得一提的是，在本申请的第三示例中，如图8所示，该成像镜头10中所有的透镜均被实施为全玻璃球面镜片，并采用20G架构。相比于根据本申请的上述第一示例，根据本申请的该第三示例的该成像镜头10的不同之处在于：该中继透镜后组15由六片中继透镜组成。

该检测装置1从物侧到像侧，依次设定各个功能面的结构成像参数：面型Type、曲率半径R、中心厚度Tc、折射率Nd以及阿贝数Vd，其取值条件如图下表2所示，其中当该成像镜头10在无限远的工作距离清晰对焦时，该成像镜头10中该动透镜组13与该前透镜组12之间的空气间隔T1＝11mm，且该动透镜组13与该中继透镜前组14之间的空气间隔T2＝8mm；当该成像镜头10在250mm的工作距离清晰对焦时，该成像镜头10中该动透镜组13与该前透镜组12之间的空气间隔T1＝5.33mm，且该动透镜组13与该中继透镜前组14之间的空气间隔T2＝13.67mm。

表3：检测装置的结构参数表

综上所述，通过上述三个示例的测试验证，本申请提供了一种大广角、高分辨率、屈光度可调的光阑前置的成像镜头，以便搭配滤色片和图像传感器(如光探测器)形成检测装置。与此同时，通过诸如马达等驱动机构转动XYZ滤色片组合，使其依次覆盖在光探测器的表面，以获得目标相关的亮度及色度信息，从而实现对显示图像的成像质量及亮色度信息的测量。此外，该成像镜头在支持超大视场显示图像测量的同时支持从250mm～无穷远的整个工作距离下的清晰对焦，基本可以满足现下大多数AR、VR设备显示图像的测量需求。

换言之，本申请所提出的一种光阑前置的大广角、高分辨率成像镜头，其主要可实现对大视野范围的虚拟显示图像进行精确的性能检测。主要优势包括：大广角(可支持FOV146°)，大靶面(1.1inch)，光圈最大可支持F2.2，与传统镜头光圈位于镜头内部不同，本申请的成像镜头为光阑前置，可准确复制人眼在AR/VR设备中的位置，使得捕获显示图像不受任何遮挡及干扰，且该前置光阑为可变光阑，大小可进行调整(如：1～5mm)，可以有效地控制进光量。同时，该成像镜头具有较大范围屈光度调节功能，可实现对0～4D(0.25m～infinity)范围内的清晰成像，以兼容对屈光度可调的近眼显示设备的图像检测；为实现让不同角度的入射光与像面大小形成线性的映射关系，该检测镜头的f-θ畸变<1％，更符合测量规律。也就是说，本申请的该成像镜头具有足够分辨率，以捕获显示图像中的所有细节、实现像素级检测；镜头构成为全球面镜片、成本可控、性能稳定，可实现在-30℃～100℃温度范围内对显示图像进行更稳定的成像及光色度检测。

值得注意的是，根据本申请的上述实施例，该检测装置1还可以包括对焦控制装置(图中未示出)，用于控制该成像镜头10的调焦操作。例如，该对焦控制装置可以但不限于被实施为音圈马达等，本申请对此不再赘述。

值得一提的是，根据本申请的另一方面，如图9所示，本申请的一个实施例提供了一种检测平台，其可以包括上述检测装置1、检测工装40以及工控机50。该检测工装40被设置于该检测装置1的检测侧，用于放置待测设备。该工控机50可通信地连接该检测工装40，用于控制该待测设备显示虚拟图像；该工控机50可通信地连接该检测装置1，用于控制该检测装置1采集经由该待测设备显示的虚拟图像，并对所采集的虚拟图像信息进行图像处理，以输出检测结果。

可以理解的是，本申请的该工控机50可以被实施为PC端处理器，其可以结合软件算法使该检测平台具备以下测量项目及辅助功能：自动对焦；分辨能力检测；亮度及均匀性测量；色度测量；棋盘对比度测量；虚像距标定；镜头畸变标定；测试图像生成及切换；检测结果输出等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (17)

1.成像镜头，其特征在于，包括从物侧到像侧依次排布的：前置光阑、前透镜组、动透镜组、中继透镜前组以及中继透镜后组，所述动透镜组被可前后移动地设置于所述前透镜组和所述中继透镜前组之间的光路中；所述前透镜组的焦距大于19mm且小于30mm，所述动透镜组的焦距大于650mm或小于-650mm，所述中继透镜前组的焦距大于等于所述中继透镜后组的焦距，所述中继透镜前组与所述中继透镜后组之间的空气间隔大于30mm。

2.根据权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，所述中继透镜前组的焦距大于62mm且小于135mm，所述中继透镜后组的焦距大于40mm且小于64mm。

3.根据权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，所述成像镜头的后焦大于等于60mm，所述成像镜头的光学总长与光学像高之比大于8.5且小于14。

4.根据权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，所述成像镜头进一步包括视场光阑，所述视场光阑被设置于所述前透镜组和所述动透镜组之间的中间实像面位置处。

5.根据权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，所述前透镜组由从物侧到像侧依次排布的第一正透镜、第二正透镜、第三正透镜以及第一双胶合透镜组成，其中所述第一正透镜、所述第二正透镜以及所述第三正透镜的光焦度依次递增。

6.根据权利要求5所述的成像镜头，其特征在于，所述第一正透镜、所述第二正透镜以及所述第三正透镜均为正弯月透镜。

7.根据权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，所述前透镜组由从物侧到像侧依次排布的正胶合透镜、第二正透镜、第三正透镜以及第一双胶合透镜组成，其中所述正胶合透镜、所述第二正透镜以及所述第三正透镜的光焦度依次递增。

8.根据权利要求5至7中任一所述的成像镜头，其特征在于，所述第一双胶合透镜组由第一透镜和第二透镜胶合而成，所述第一透镜的折射率小于1.54，且所述第一透镜的阿贝数大于80；所述第二透镜的折射率大于1.82，且所述第二透镜的阿贝数大于22。

9.根据权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，所述动透镜组为第二双胶合透镜。

10.根据权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，所述中继透镜前组由从物侧到像侧依次排布的第一正透镜组、第一负透镜组以及第二正透镜组组成。

11.根据权利要求1所述的成像镜头，其特征在于，所述中继透镜后组由多片透镜组成，其中所述中继透镜后组中最靠近像侧的透镜为正透镜。

12.根据权利要求11所述的成像镜头，其特征在于，所述中继透镜后组中靠近物侧的两个透镜被胶合以形成双胶合透镜。

13.根据权利要求12所述的成像镜头，其特征在于，所述中继透镜后组中靠近物侧的透镜被可偏心调节地设置，用于通过偏心调节对镜头慧差进行补偿。

14.根据权利要求1至7中任一所述的成像镜头，其特征在于，所述成像镜头中具有正光焦度的透镜的折射率大于具有负光焦度的透镜的折射率。

15.检测装置，其特征在于，包括：

如权利要求1至14中任一所述的成像镜头；

图像传感器，所述图像传感器被设置于所述成像镜头的像侧；以及

滤光件，所述滤光件被设置于所述成像镜头和所述图像传感器之间的光路中。

16.根据权利要求15所述的检测装置，其特征在于，所述滤光件为XYZ滤光片组，所述XYZ滤光片组被可转动地设置于所述图像传感器的感光侧，用于被驱动以使所述XYZ滤光片组中不同的滤光片依次覆盖在所述图像传感器的感光面。

17.检测平台，其特征在于，包括：

如权利要求15所述的检测装置；

检测工装，所述检测工装被设置于所述检测装置的检测侧，用于放置待测设备；以及

工控机，所述工控机可通信地连接于所述检测工装，用于控制被放置在所述检测工装上的该待测设备显示虚拟图像；所述工控机可通信地连接于所述检测装置，用于控制所述检测装置采集经由该待测设备显示的虚拟图像，并对所采集的虚拟图像信息进行图像处理，以输出检测结果。

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