CN218895923U - 一种透镜性能测量系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种透镜性能测量系统，透镜性能测量系统包括：光源发生装置、待测透镜装置、图像采集装置；待测透镜装置位于光源发生装置和图像采集装置之间；光源发生装置用于照射模拟光至待测透镜装置，图像采集装置用于采集模拟光经过待测透镜装置后形成的光斑图像信息。通过本公开的技术方案，解决了定制透镜性能测量复杂的问题，使透镜性能的测量更加方便快捷。

Description

一种透镜性能测量系统

技术领域

本公开涉及光学检测技术领域，尤其涉及一种透镜性能测量系统。

背景技术

透镜是一种重要的聚光元件，通常使用一块光学透镜进行聚光。随着科研技术要求的提升，单块透镜已不能满足聚光性能，经常需要多块透镜组合形成透镜装置进行收光。

现有技术中，受到制造工艺、材料等因素的影响，各个透镜的性能有所不同，多块透镜组合后形成的透镜装置的性能也会有所差别，透镜装置的性能会影响其成像与能量收集效果，为了保证透镜装置的性能满足需求，需要对透镜装置的性能进行测试，如何测量估算透镜装置的性能是一个亟待解决的问题。

实用新型内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种透镜性能测量系统，解决了定制透镜性能测量复杂的问题，使透镜性能的测量更加方便快捷。

第一方面，本公开实施例提供了一种透镜性能测量系统，包括：

光源发生装置、待测透镜装置、图像采集装置；

所述待测透镜装置位于所述光源发生装置和所述图像采集装置之间；

所述光源发生装置用于照射模拟光至所述待测透镜装置，所述图像采集装置用于采集所述模拟光经过所述待测透镜装置后形成的光斑图像信息。

可选地，所述光源发生装置的发光源位置可随所述待测透镜装置的视场位置变化。

可选地，所述光源发生装置包括：

光源发生组件、光源传输组件、导轨和第一滑块，所述导轨位于所述光源发生组件和所述待测透镜装置之间，所述光源传输组件的第一端连接所述光源发生组件，所述光源传输组件的第二端连接所述第一滑块，所述第一滑块可沿所述导轨移动。

可选地，所述光源发生组件为积分球。

可选地，所述光源传输组件包括单根光纤或者光纤束。

可选地，所述光源传输组件的数值孔径大于等于所述待测透镜装置的数值孔径。

可选地，所述光源发生装置包括：

发光灯珠、导轨和第二滑块，所述发光灯珠安装于所述第二滑块上，所述第二滑动可沿所述导轨移动。

可选地，所述导轨设置于所述待测透镜装置的物距位置。

可选地，所述待测透镜装置包括：

待测透镜组件、透镜支撑组件和光学平台，所述透镜支撑组件固定安装于所述光学平台上，所述待测透镜组件与所述透镜支撑组件固定连接，所述透镜支撑组件用于调整所述待测透镜组件的移动位置。

可选地，所述图像采集装置包括相机和调整架，所述相机与所述调整架固定连接，所述调整架用于调整所述相机的拍摄角度。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开提供的透镜性能测量系统，包括：光源发生装置、待测透镜装置、图像采集装置；待测透镜装置位于光源发生装置和图像采集装置之间；光源发生装置用于照射模拟光至待测透镜装置，图像采集装置用于采集模拟光经过待测透镜装置后形成的光斑图像信息。由此，本公开通过将待测透镜装置设置于光源发生装置和图像采集装置之间，光源发生装置照射模拟光至待测透镜装置处，图像采集装置将模拟光经过待测透镜装置后形成的光斑图像信息进行采集，解决了定制透镜性能测量复杂的问题，使透镜性能的测量更加方便快捷。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例提供的一种透镜性能测量系统的结构示意图；

图2为本公开实施例提供的一种图像采集装置采集的待测透镜装置的边缘点列图的示意图；

图3为本公开实施例提供的一种光学软件模拟的待测透镜装置的边缘点列图的示意图；

图4为本公开实施例提供的一种图像采集装置采集的待测透镜装置的中心点列图的示意图；

图5为本公开实施例提供的一种光学软件模拟的待测透镜装置的中心点列图的示意图；

图6为本公开实施例提供的另一种透镜性能测量系统的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1为本公开实施例提供的一种透镜性能测量系统的结构示意图，如图1所示，透镜性能测量系统包括：光源发生装置1、待测透镜装置2、图像采集装置3；待测透镜装置2位于光源发生装置1和图像采集装置3之间；光源发生装置1用于照射模拟光至待测透镜装置2，图像采集装置3用于采集模拟光经过待测透镜装置2后形成的光斑图像信息。

具体地，如图1所示，为了对待测透镜装置2的性能进行测试，设置待测透镜装置2介于光源发生装置1和图像采集装置3之间，光源发生装置1发出模拟光并照射至待测透镜装置2处，模拟光经过待测透镜装置2的折射后会在待测透镜装置2的像距位置形成光斑，图像采集装置3用于采集光斑图像信息，并将采集后的光斑图像信息发送至终端。图像采集装置3可以与终端通过有线或者无线的方式通信连接，终端例如可以为电脑、手机或者平板电脑等设备，本公开实施例对此不作限定。终端将图像采集装置3采集的光斑图像信息和利用光学设计软件模拟的光斑图像信息进行对比，当误差在设定阈值内，则判断待测透镜装置2的性能优异，当误差超过设定阈值时，则判断待测透镜装置2的性能不符合要求。利用光学设计软件模拟的光斑图像信息与图像采集装置3采集的光斑图像信息进行对比，并判断待测透镜装置2的性能的方法，不在本公开实施例的保护范围内，本公开实施例对此不作赘述。

本公开实施例将待测透镜装置2位于光源发生装置1和图像采集装置3之间，光源发生装置1照射模拟光至待测透镜装置2处，图像采集装置3将模拟光经过待测透镜装置2后形成的光斑图像信息进行采集，解决了定制透镜性能测量复杂的问题，使透镜性能的测量更加方便快捷。

可选地，如图1所示，光源发生装置1的发光源位置可随待测透镜装置2的视场位置变化。

具体地，如图1所示，由于待测透镜装置2的视场范围会随着待测透镜装置2的放置位置和角度而发生变化，为了满足同一待测透镜装置2的不同放置位置和角度的视场需求，可以设置光源发生装置1发出模拟光的位置随待测透镜装置2的视场位置的移动而移动，使待测透镜装置2的视场范围内均可进行性能测试。另外，由于待测透镜装置2的类型不同，待测透镜装置2的视场位置也会发生变化，为了满足多种待测透镜装置2的性能测试需求，设置光源发生装置1的发光源位置可以随待测透镜装置2的视场位置进行移动，保证多种待测透镜装置2的视场范围内均可进行性能测试。由此，拓展了透镜性能测量系统的测量范围，提高了透镜性能测量系统的测量准确性。

可选地，如图1所示，光源发生装置1包括：光源发生组件11、光源传输组件12、导轨13和第一滑块，导轨13位于光源发生组件11和待测透镜装置2之间，光源传输组件12的第一端连接光源发生组件11，光源传输组件12的第二端连接第一滑块，第一滑块可沿导轨13移动。图1中并未具体示出第一滑块的结构。

具体地，如图1所示，光源发生组件11所发出的模拟光由光源传输组件12的第一端进入光源传输组件12，经过光源传输组件12的第二端，在第一滑块位置处照射至待测透镜装置2上，待测透镜装置2的视场位置变化时，第一滑块可沿导轨13移动，使光源发生装置1的发光源位置随之移动，从而可以保证待测透镜装置2的视场范围内均可实现测量。需要说明的是，导轨13的长度可以根据待测透镜系统的视场高度进行设置，本公开实施例对此不作限定。

可选地，如图1所示，光源发生组件11为积分球。

具体地，如图1所示，积分球是一个内壁涂有白色漫反射材料的空腔球体，在积分球的球壁上开一个或几个窗孔，用作进光孔和放置光接收器件的接收孔，积分球内壁上涂以理想的漫反射材料，进入积分球的光经过内壁涂层多次反射，在内壁上形成均匀照度，在积分球中设置很多个不同波段的发光源，由于积分球内壁是中性均匀漫反射，对于各种波段的入射光线具有相同的漫反射比，因此可以射出多种波段的模拟光，与不同类型的待测透镜装置2适配。示例性地，本公开实施例所选用的积分球为蓝菲光学的积分球，型号为USLR-V08F-NMNN。

需要说明的是，不同波段的模拟光与待测透镜装置2的类型的具体对应关系可以根据测试的实际需求进行设置，本公开实施例对此不作限定。

可选地，如图1所示，光源传输组件12包括单根光纤或者光纤束。

具体地，对于透镜性能的测试，一般可以从点列图和放大倍率两个参数进行测试评估，点列图是由一点发出的许多光线经过光学系统后，因像差使其与像面的交点不在集中于同一点，而形成了一个散布在一定范围的弥散图形，对于成像透镜与能量收集透镜系统，点列图是最常用的评估参数之一。另外，透镜的放大倍率也是一个评估透镜装置性能的重要参数。

示例性地，当需要对待测透镜装置2的点列图参数进行测试评估时，可以选择单根光纤作为光源传输组件12，示例性地可以选择芯径为50微米的光纤作为光源传输组件12，由于单根光纤的芯径较细，因此经过单根光纤传输后发出的光模拟点光源。

图2为本公开实施例提供的一种图像采集装置采集的待测透镜装置的边缘点列图的示意图，图3为本公开实施例提供的一种光学软件模拟的待测透镜装置的边缘点列图的示意图，图4为本公开实施例提供的一种图像采集装置采集的待测透镜装置的中心点列图的示意图，图5为本公开实施例提供的一种光学软件模拟的待测透镜装置的中心点列图的示意图，图2至图5中待测透镜装置2的类型相同，结合图2至图5，由图像采集装置3采集得到的点列图的形状与光学软件模拟的点列图的形状一致，并且图2中示例性地示出了在使用光纤(Fiber)作为光源传输组件12时，待测透镜装置2的边缘(Edge)点列图的几何半径为160微米，图4中示例性地示出了在使用光纤(Fiber)作为光源传输组件12时，待测透镜装置2的中心(Core)点列图的几何半径为82微米，图像采集装置3采集的待测透镜装置2的边缘点列图的几何半径可以由图像采集装置3的像素点的数量与像素的尺寸的乘积获取，图3中示例性地示出了图像采集装置3采集的待测透镜装置2的边缘点列图的几何半径为25*4.8微米＝120微米，图5中示例性地示出了图像采集装置3采集的待测透镜装置2的中心点列图的几何半径为12*4.8微米＝72微米，图像采集装置3采集的待测透镜装置2的边缘点列图与光学软件模拟的边缘点列图的误差为25％，图像采集装置3采集的待测透镜装置2的中心点列图与光学软件模拟的中心点列图的误差为13％，考虑到透镜性能测量系统的测量误差，判断该待测透镜装置2的性能较好。

可以理解的是，当图像采集装置3采集的待测透镜装置2的边缘点列图与光学软件模拟的边缘点列图的误差，以及图像采集装置3采集的待测透镜装置2的中心点列图与光学软件模拟的中心点列图的误差超过透镜性能测量系统的测量误差时，则判定该待测透镜装置2的性能较差。

示例性地，当需要对待测透镜装置2的放大倍率进行测试评估时，可以设置光源传输组件12为光纤束，示例性地，光纤束可以形成为22*1.36毫米的矩形端面，图像采集装置3采集到的光斑的尺寸为9*0.54毫米，则待测透镜装置2的放大倍率则为9/22＝0.41，光学软件中记录的该待测透镜装置2的放大倍率例如为0.42，二者的差距为3％左右，考虑到透镜性能测量系统的测量误差，判断该待测透镜装置2的性能较好。可以理解的是，图像采集装置3采集到的光斑的图像信息计算后得到放大倍率与光学软件中记录的待测透镜装置2的放大倍率的差距超过测量误差时，则判定该待测透镜装置2的性能较差。

需要说明的是，可以根据透镜性能测量系统的实际使用情况调整透镜性能测量系统的测量误差，本公开实施例对此不作限定。

可选地，如图1所示，光源传输组件12的数值孔径大于等于待测透镜装置2的数值孔径。

具体地，如图1所示，由光源发生装置1发出的入射至光源传输组件12的光并不能全部被光源传输组件12所传输，只是在某个设定角度范围内的入射光才可以，这个设定角度就称为光源传输组件12例如光纤的数值孔径。待测透镜装置2的数值孔径是透镜与被检物体之间介质的折射率和孔径角半数的正弦之乘积，待测透镜装置2搭建完成后，其数值孔径随之确定，选取与待测透镜装置2的数值孔径相等或者大于待测透镜装置2的数值孔径的光源传输组件12，使通过光源传输组件12所发出的模拟光的角度与待测透镜装置2的待测视场角度相匹配，保证待测透镜装置2的各个待测视场角度均能进行测试。示例性地，可以设置光源传输组件12的数值孔径等于待测透镜装置2的数值孔径，避免由于光源传输组件12的数值孔径过大造成模拟光的浪费。

图6为本公开实施例提供的另一种透镜性能测量系统的结构示意图。可选地，如图6所示，光源发生装置1包括：发光灯珠15、导轨13和第二滑块16，发光灯珠15安装于第二滑块16上，第二滑动可沿导轨13移动。

具体地，如图6所示，将发光灯珠15安装在第二滑块16上，发光灯珠15沿第二滑块16在导轨13上移动使发光源的位置能够随待测透镜装置2的视场位置变化。当发光源的位置根据待测透镜装置2的视场位置确定后，发光灯珠15所发出的模拟光照射至待测透镜装置2，图像采集装置3将模拟光经过待测透镜装置2后形成的光斑图像信息进行采集。发光灯珠15例如可以为LED光源，根据待测透镜装置2的测试需求，可以选择不同波段的LED光源，例如红光LED光源、绿光LED光源、黄光LED光源等，本公开实施例对此不作限定。

可选地，结合图1和图6，导轨13设置于待测透镜装置2的物距位置。

具体地，结合图1和图6，将待测透镜装置2搭建完成后，可以确定待测透镜装置2的物距，将导轨13设置在待测透镜装置2的物距位置，使光源发生装置1发出的入射至光源传输组件12的模拟光，在待测透镜装置2的物距位置照射至待测透镜装置2，待测透镜装置2将模拟光进行折射后在待测透镜装置2的像距位置处形成光斑。或者，发光灯珠15所发出的模拟光在待测透镜装置2的物距位置照射至待测透镜装置2，待测透镜装置2将发光灯珠15所发出的模拟光折射后在待测透镜装置2的像距位置处形成光斑。

由此，通过将导轨13设置在待测透镜装置2的物距位置，保证待测透镜装置2可以将光源发生装置1所照射的模拟光折射后能够形成光斑。

可选地，结合图1和图6，待测透镜装置2包括：待测透镜组件21、透镜支撑组件22和光学平台23，透镜支撑组件22固定安装于光学平台23上，待测透镜组件21与透镜支撑组件22固定连接，透镜支撑组件22用于调整待测透镜组件21的移动位置。

具体地，结合图1和图6，待测透镜组件21例如可以包括多种不同类型的凸透镜或者凹透镜等透镜，按照设定的位置将凸透镜或者凹透镜进行组装，搭建形成待测透镜组件21。待测透镜组件21通过透镜支撑组件22与光学平台23进行固定，透镜支撑组件22可以用于调节待测透镜组件21的位置和角度，使待测透镜组件21在测量时的位置和角度与实际使用中的位置和角度一致，提高了透镜性能测量系统测试的准确性。

需要说明的是，搭建待测透镜组件21所使用的透镜类型、透镜数量以及透镜的摆放位置可以根据待测透镜装置2的实际使用需求进行设置，本公开实施例对此不作限定。

可选地，结合图1和图6，图像采集装置3包括相机31和调整架32，相机31与调整架32固定连接，调整架32用于调整相机31的拍摄角度。

具体地，结合图1和图6，相机31固定于调整架32上，调整架32例如可以如图1和图6所示安装在光学平台23上，通过滑动滑块使模拟光处于不同的视场，同时调节调整架32的位置保证相机31能够清晰地记录模拟光经过待测透镜装置2形成的光斑，相机31所记录的光斑图像信息清晰度越高，透镜性能测量系统的测量结果越准确。相机31可以将所记录的光斑图像信息发送至移动终端例如电脑上，将相机31记录的光斑图像信息与电脑中的光学设计软件的模拟结果进行对比，从而判断待测透镜装置2的性能好坏。示例性地，本公开实施例所使用的相机31例如为大恒相机，调整架32例如为三维调整架，保证相机31的各个维度的位置最佳。

本公开实施例提供的一种透镜性能测量系统的安装顺序可以是，先通过透镜支撑组件22和光学平台23固定并调节待测透镜装置2，然后安装光源发生装置1，光源传输组件12的第一端连接光源发生装置1，光源传输组件12的第二端通过第一滑块固定在导轨13上，并保证光纤的第二端可以沿导轨13自由滑动，根据待测透镜装置2的视场位置确定光纤第二端在导轨13上的固定位置，最后安装图像采集装置3，将相机31安装在调整架32上，并在使用过程中可以调节调整架32保证相机31可以清晰地记录光斑图像信息。

本公开实施例提供的一种透镜性能测量系统，将待测透镜装置2设置于光源发生装置1和图像采集装置3之间，光源发生装置1照射模拟光至待测透镜装置2处，图像采集装置3将模拟光经过待测透镜装置2后形成的光斑图像信息进行采集，解决了定制透镜性能测量复杂的问题，使透镜性能的测量更加方便快捷。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种透镜性能测量系统，其特征在于，包括：

光源发生装置、待测透镜装置、图像采集装置；

所述待测透镜装置位于所述光源发生装置和所述图像采集装置之间；

所述光源发生装置用于照射模拟光至所述待测透镜装置，所述图像采集装置用于采集所述模拟光经过所述待测透镜装置后形成的光斑图像信息；

所述光源发生装置的发光源位置可随所述待测透镜装置的视场位置变化；

所述光源发生装置包括：

光源发生组件、光源传输组件、导轨和第一滑块，所述导轨位于所述光源发生组件和所述待测透镜装置之间，所述光源传输组件的第一端连接所述光源发生组件，所述光源传输组件的第二端连接所述第一滑块，所述第一滑块可沿所述导轨移动；

或者，所述光源发生装置包括：

发光灯珠、导轨和第二滑块，所述发光灯珠安装于所述第二滑块上，所述第二滑动可沿所述导轨移动。

2.根据权利要求1所述的透镜性能测量系统，其特征在于，所述光源发生组件为积分球。

3.根据权利要求1所述的透镜性能测量系统，其特征在于，所述光源传输组件包括单根光纤或者光纤束。

4.根据权利要求1所述的透镜性能测量系统，其特征在于，所述光源传输组件的数值孔径大于等于所述待测透镜装置的数值孔径。

5.根据权利要求1-4任一项所述的透镜性能测量系统，其特征在于，所述导轨设置于所述待测透镜装置的物距位置。

6.根据权利要求1所述的透镜性能测量系统，其特征在于，所述待测透镜装置包括：

待测透镜组件、透镜支撑组件和光学平台，所述透镜支撑组件固定安装于所述光学平台上，所述待测透镜组件与所述透镜支撑组件固定连接，所述透镜支撑组件用于调整所述待测透镜组件的移动位置。

7.根据权利要求1所述的透镜性能测量系统，其特征在于，所述图像采集装置包括相机和调整架，所述相机与所述调整架固定连接，所述调整架用于调整所述相机的拍摄角度。

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