CN216815958U - 一种透镜阵列像质测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种透镜阵列像质测试装置，涉及光学测试技术领域，本实用新型的透镜阵列像质测试装置，包括第一滑道以及依次设置于第一滑道上的平行光源、测试卡和成像模组，其中，待测试透镜阵列设置于测试卡与成像模组之间，平行光源的出光方向朝向测试卡，测试卡通过第一位移传感器和第一驱动件滑动设置在第一滑道上，成像模组通过第二位移传感器和第二驱动件滑动设置在第一滑道上，第一位移传感器、第一驱动件、第二位移传感器、第二驱动件和成像模组分别与控制器连接。本实用新型提供的透镜阵列像质测试装置，能够快速调节物像距并实现物距和像距的精确测量。

Description

一种透镜阵列像质测试装置

技术领域

本申请涉及光学测试技术领域，具体而言，涉及一种透镜阵列像质测试装置。

背景技术

自聚焦透镜又称为梯度变折射率透镜，是指其折射率分布是沿径向渐变的柱状光学透镜。随着光学元件的微型化、轻量化和集成化的发展，从而使得光学元件从分立元件向阵列元件发展，微透镜阵列是一种二维集成器件，微透镜阵列除了具有普通透镜的准直、聚焦、成像等功能外，还具有结构简单、共辄成像距离短、成像质量好、动态分辨率高、体积小、质量轻等优点，因而在传真机、复印机、电子白板、图文扫描***等设备中具有重要的应用。

微透镜阵列的像质测试是对微透镜阵列成像性能的测试，目前市场上无相应针对透镜阵列的测试装置。通常使用传统的光具座连接测试***，进行测试。将光源、分辨率板、待测镜头、读数显微镜依次设置于光具座上，分辨率板作为待测镜头的物方，通过目视观察物方分辨率板在读数显微镜内的成像，当成清晰像时，通过测量分辨率板与待测镜头之间的距离确定物距，通过调节读数显微镜螺杆(测微计)确定成清晰像时像距，最后通过物距和像距以及清晰像的信息确定待测镜头的分辨率。由于紧靠人工手动移动分辨率板和读数显微镜以确定物像距，使得物像具确定较为繁琐，效率较低；而且物像距采用尺子确定，清晰像的信息采用人工读取确定，使得物像距准确度较低；物像距不准确，对分辨率判读存在致命影响。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种透镜阵列像质测试装置，能够快速调节物像距并实现物距和像距的精确测量。

本申请的实施例提供了一种透镜阵列像质测试装置，包括第一滑道以及依次设置于第一滑道上的平行光源、测试卡和成像模组，其中，待测试透镜阵列设置于测试卡与成像模组之间，平行光源的出光方向朝向测试卡，测试卡通过第一位移传感器和第一驱动件滑动设置在第一滑道上，成像模组通过第二位移传感器和第二驱动件滑动设置在第一滑道上，第一位移传感器、第一驱动件、第二位移传感器、第二驱动件和成像模组分别与控制器连接。

作为一种可实施的方式，透镜阵列像质测试装置还包括与第一滑道连接的第二滑道，待测试透镜阵列滑动设置于第二滑道上，且待测试透镜阵列的透镜排列方向与第二滑道的方向平行，第一滑道与第二滑道的延伸方向垂直。

作为一种可实施的方式，待测试透镜阵列通过第三位移传感器和第三驱动件滑动连接在第二滑道上，第三位移传感器和第三驱动件分别与控制器连接。

作为一种可实施的方式，成像模组包括分辨率测试组件和调制传递函数(Modulation Transfer Function，MTF)测试组件，分辨率测试组件包括感光芯片和第一图像处理模块，MTF测试组件包括波前传感器和第二图像处理模块，感光芯片和波前传感器分别可拆卸连接于第一滑道。

作为一种可实施的方式，MTF测试组件还包括可拆卸连接于第一滑道上的扩束镜，扩束镜设置于待测试透镜阵列与波前传感器之间。

作为一种可实施的方式，测试卡为分辨率板。

作为一种可实施的方式，透镜阵列像质测试装置还包括保护壳，保护壳围合形成控制区域，控制器设置于控制区域内，保护壳外侧壁上设置有与控制器电连接的控制按钮，用于控制第一驱动件、第二驱动件以及第三驱动件的工作。

作为一种可实施的方式，第一驱动件、第二驱动件以及第三驱动件均为步进电机。

作为一种可实施的方式，平行光源包括发光源和设置于发光源的出光侧的准直透镜。

作为一种可实施的方式，透镜阵列像质测试装置还包括分别与控制器和图像连接的显示器。

本申请实施例的有益效果包括：

本实用新型提供的透镜阵列像质测试装置，包括第一滑道以及依次设置于第一滑道上的平行光源、测试卡和成像模组，其中，待测试透镜阵列设置于测试卡与成像模组之间，平行光源的出光方向朝向测试卡，平行光源的出射光线透过测试卡并穿过待测试透镜阵列在成像模组上形成测试图像，测试图像包含了测试卡上预设的图案，测试卡通过第一位移传感器和第一驱动件滑动设置在第一滑道上，第一驱动件驱动测试卡在第一滑道上移动，以使测试卡与待测试透镜阵列之间的距离为合理的物距，此时，第一位移传感器测量物距并传输至控制器，成像模组通过第二位移传感器和第二驱动件滑动设置在第一滑道上，第二驱动件驱动成像模组在第一滑道上移动，使得测试图像能够清晰的显示测试卡上的预设图案，此时，第二位移传感器测量像距并传输至控制器。第一位移传感器、第一驱动件、第二位移传感器、第二驱动件和成像模组分别与控制器连接。控制器控制获取第一位移传感器和第二位移传感器的物距和像距并根据测试图像上的信息确定待测试透镜阵列的成像质量。通过第一驱动件、第二驱动件分别驱动测试卡和成像模组，能够快速调节物像距，采用第一位移传感器和第二位移传感器分别测量物距和像距，能够实现物像距的精确测量。本实用新型提供的透镜阵列像质测试装置，能够快速调节物像距并实现物距和像距的精确测量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种透镜阵列像质测试装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种透镜阵列像质测试装置的结构示意图。

图标：100-透镜阵列像质测试装置；110-第一滑道；120-平行光源；130-测试卡；131-第一位移传感器；132-第一驱动件；140-成像模组；141-感光芯片；143-波前传感器；145-扩束镜；151-第二位移传感器；152-第二驱动件；160-控制器；170-第二滑道；171-第三位移传感器；172-第三驱动件；180-待测试透镜阵列；190-显示器。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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申请中的具体含义。

微透镜阵列在传真机、复印机、电子白板以及图文扫描***等设置中具有重要的应用，为了对微透镜阵列的成像性能进行测试，需要对微透镜阵列的像质进行测试，现有技术中没有针对微透镜阵列进行像质测试的测试装置。

本实用新型提供了一种透镜阵列像质测试装置100，如图1所示，包括第一滑道110以及依次设置于第一滑道110上的平行光源120、测试卡130和成像模组140，其中，待测试透镜阵列180设置于测试卡130与成像模组140之间，平行光源120的出光方向朝向测试卡130，测试卡130通过第一位移传感器131和第一驱动件132滑动设置在第一滑道110上，成像模组140通过第二位移传感器151和第二驱动件152滑动设置在第一滑道110上，第一位移传感器131、第一驱动件132、第二位移传感器151和第二驱动件152分别与控制器160连接。

测试时，将待测试透镜阵列180设置于测试卡130与成像模组140之间，平行光源120的出射光线穿过测试卡130，再穿过待测试透镜并在成像模组140上形成测试图像，控制器160控制第一驱动件132驱动测试卡130在第一滑道110上滑动，以调节测试卡130与待测试透镜阵列180之间的距离，控制器160控制第二驱动件152驱动成像模组140在第一滑道110上滑动，以调节待测试透镜阵列180与成像模组140之间的距离，最终时的测试图像能够清晰的显示测试卡130上的图案，此时，控制器160获取第一位移传感器131测得的测试卡130与待测试透镜阵列180之间的距离作为物距，获取第二位移传感器151测得的待测试透镜阵列180与成像模组140之间的距离作为像距，并根据测试图像上的图案信息、物距和像距获知待测试透镜阵列180的成像质量。

第一驱动件132、第二驱动件152的具体形式本实用新型不做限制，可以是直线电机、步进电机等等。平行光源120的具体形式本实用新型也不做限制，可以是点光源与准直透镜结合形成的平行光源120，也可以直接采用平行光管，只要出射的光能够平行照射于测试卡130上即可。

本实用新型提供的透镜阵列像质测试装置100，包括第一滑道110以及依次设置于第一滑道110上的平行光源120、测试卡130和成像模组140，其中，待测试透镜阵列180设置于测试卡130与成像模组140之间，平行光源120的出光方向朝向测试卡130，平行光源120的光线透过测试卡130并穿过待测试透镜阵列180在成像模组140上形成测试图像，测试图像包含了测试卡130上预设的图案，测试卡130通过第一位移传感器131和第一驱动件132滑动设置在第一滑道110上，第一驱动件132驱动测试卡130在第一滑道110上移动，以使测试卡130与待测试透镜阵列180之间的距离为合理的物距，此时，第一位移传感器131测量物距并传输至控制器160，成像模组140通过第二位移传感器151和第二驱动件152滑动设置在第一滑道110上，第二驱动件152驱动成像模组140在第一滑道110上移动，使得测试图像能够清晰的显示测试卡130上的预设图案，此时，第二位移传感器151测量像距并传输至控制器160。第一位移传感器131、第一驱动件132、第二位移传感器151、第二驱动件152和成像模组140分别与控制器160连接。控制器160控制获取第一位移传感器131和第二位移传感器151的物距和像距并根据测试图像上的信息确定待测试透镜阵列180的成像质量。通过第一驱动件132、第二驱动件152分别驱动测试卡130和成像模组140，能够快速调节物像距，采用第一位移传感器131和第二位移传感器151分别测量物距和像距，能够实现物像距的精确测量。本实用新型提供的透镜阵列像质测试装置100，能够快速调节物像距并实现物距和像距的精确测量。

可选的，如图2所示，透镜阵列像质测试装置100还包括与第一滑道110连接的第二滑道170，待测试透镜阵列180滑动设置于第二滑道170上，且待测试透镜阵列180的透镜排列方向与第二滑道170的方向平行，第一滑道110与第二滑道170的延伸方向垂直。

为了方便透镜阵列的应用，透镜阵列通常具有稍大的长度，而测试卡130和平行光源120的长度有限，使得待测试透镜阵列180的长度远远大于测试卡130，为了能够测试待测试透镜阵列180的整体情况，需要分段对待测试透镜阵列180进行测试，为了方便移动待测试透镜阵列180，设置第二滑道170，第二滑道170与第一滑道110的延伸方向垂直，待测试透镜阵列180滑动设置于第二滑道170上，在完成一段内透镜测试后，沿第二滑道170移动待测试透镜阵列180，使得测试卡130与下一段内的透镜对准进行测试，依次完成待测试透镜阵列180中所有透镜的测试，控制器160根据每一段的测试结果确定整个待测试透镜阵列180的测试结果。

需要说明的是，待测试透镜阵列180每次沿第二滑道170移动的距离不做限制，可以与测试卡130的长度一致，也可以小于测试卡130的长度，使得两段之间具有重合的部分。但是，不可以大于测试卡130的长度，避免遗漏透镜阵列中的部分透镜。

本实用新型实施例的一种可实现的方式中，如图2所示，待测试透镜阵列180通过第三位移传感器171和第三驱动件172滑动连接在第二滑道170上，第三位移传感器171和第三驱动件172分别与控制器160连接。

为了精确的控制待测试透镜阵列180沿第二滑道170每次移动的距离，设置第三驱动件172，第三驱动件172按照预设的长度移动待测试透镜阵列180。第三位移传感器171检测待测试透镜阵列180每次移动的距离。

可选的，如图2所示，成像模组140包括分辨率测试组件和MTF测试组件，分辨率测试组件包括感光芯片141和第一图像处理模块，MTF测试组件包括波前传感器143和第二图像处理模块，感光芯片141和波前传感器143分别可拆卸连接于第一滑道110。

本领域技术人员应当知晓，像质的评价可以采用分辨率进行、也可以采用MTF进行。为了更全面的对待测试透镜阵列180的像质进行测试，本实用新型的成像模组140包括分辨率测试组件和MTF测试组件，分辨率测试组件对待测试透镜阵列180的分辨率进行测试，MTF测试组件对待测试透镜阵列180的分辨率进行测试。其中，感光元件感知透过待测透镜阵列的光线，转换为电子信号并传输至第一图像处理模块，第一图像处理模块对信号进行处理并传输至控制器160，控制器160计算得出分辨率。波前传感器143用于感知透过待测透镜阵列的光线的波像差并传输至第二图像处理模块，第二图像处理模块对波像差进行处理并传输至控制器160，控制器160计算得出MTF值。

需要说明的是，因为分辨率测试时，感光芯片141需要接收透过待测试透镜阵列180的光线；MTF测试时，波前传感器143也需要接收透过待测试透镜阵列180的光线，所以，分辨率测试与MTF测试不能同时进行，当测试分辨率时，需要将波前传感器143拆卸，同理，当测试MTF时，需要将感光芯片141拆卸，以免波前传感器143与感光芯片141两者之间相互干扰。

其中，第一图像处理模块和第二图像处理模块可以集成与控制器160内，也可以单独作为一个零部件。

本实用新型实施例的一种可实现的方式中，如图2所示，MTF测试组件还包括可拆卸连接于第一滑道110上的扩束镜145，扩束镜145设置于待测试透镜阵列180与波前传感器143之间。为了使得波前传感器143能够感知更清晰的光线，在波前传感器143之间设置扩束镜145，扩束镜145能够改变光线的光束直径和发散角，从而使得光线能够垂直照射于波前传感器143上。

可选的，测试卡130为分辨率板。分辨率板采用统一标准制成，把平行图案，楔形波规律图案等图案收存到一张板的检验板，便于对待检测透镜阵列的分辨率进行各种图案的测试，同时，测试的数据与行业标准相同。具体的，分辨率板可以采用制式USAF 1951的标准分辨率板，也可以采用国际标准ISO12233的标准分辨率板。

本实用新型实施例的一种可实现的方式中，透镜阵列像质测试装置100还包括保护壳，保护壳围合形成控制区域，控制器160设置于控制区域内，保护壳外侧壁上设置有与控制器160电连接的控制按钮，用于控制第一驱动件132、第二驱动件152以及第三驱动件172的工作。

保护壳的能够保护控制器160不受外界的破坏，保护壳外侧壁上设置控制按钮，控制按钮能够方便操作人员对第一驱动件132、第二驱动件152和第三驱动件172的移动操作，控制按钮具体的形式本实用新型不做限制，可以是按压按钮，也可以是拨动按钮，当控制按钮为按压按钮时，可以对应驱动件设置两个方向的按钮，以便操作人员操作，当控制按钮为拨动按钮时，可以对应驱动件设置一个拨动按钮，拨动按钮可以向两个方向拨动。

可选的，第一驱动件132、第二驱动件152以及第三驱动件172均为步进电机。

通过步进电机对测试卡130、成像装置以及待测试透镜阵列180进行驱动，能够更方便的使测试卡130、成像装置以及待测试透镜阵列180以设定的步长进行移动。示例的，第一驱动件132以0.5um的步长进行调节，相对于光具座100um的步长，提高了调节测试卡130位置移动时的位置精度。

本实用新型实施例的一种可实现的方式中，平行光源120包括发光源和设置于发光源的出光侧的准直透镜。相对于平行光管产生的平行光，发光源和准直透镜的设置能够简化平行光源120的结构，节约透镜阵列测试装置的体积。

本实用新型实施例的一种可实现的方式中，如图2所示，透镜阵列像质测试装置100还包括与控制器160连接的显示器190。为了使得操作人员能够清楚测试图像实时的状态，便于对测试卡130位置以及成像模组140位置的调节。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种透镜阵列像质测试装置，其特征在于，包括第一滑道以及依次设置于所述第一滑道上的平行光源、测试卡和成像模组，其中，待测试透镜阵列设置于所述测试卡与所述成像模组之间，所述平行光源的出光方向朝向所述测试卡，所述测试卡通过第一位移传感器和第一驱动件滑动设置在所述第一滑道上，所述成像模组通过第二位移传感器和第二驱动件滑动设置在所述第一滑道上，所述第一位移传感器、第一驱动件、第二位移传感器、第二驱动件和所述成像模组分别与控制器连接。

2.根据权利要求1所述的透镜阵列像质测试装置，其特征在于，还包括与所述第一滑道连接的第二滑道，所述待测试透镜阵列滑动设置于所述第二滑道上，且所述待测试透镜阵列的透镜排列方向与所述第二滑道的方向平行，所述第一滑道与所述第二滑道的延伸方向垂直。

3.根据权利要求2所述的透镜阵列像质测试装置，其特征在于，所述待测试透镜阵列通过第三位移传感器和第三驱动件滑动连接在所述第二滑道上，所述第三位移传感器和第三驱动件分别与所述控制器连接。

4.根据权利要求1所述的透镜阵列像质测试装置，其特征在于，所述成像模组包括分辨率测试组件和MTF测试组件，所述分辨率测试组件包括感光芯片和第一图像处理模块，所述MTF测试组件包括波前传感器和第二图像处理模块，所述感光芯片和所述波前传感器分别可拆卸连接于所述第一滑道。

5.根据权利要求4所述的透镜阵列像质测试装置，其特征在于，所述MTF测试组件还包括可拆卸连接于所述第一滑道上的扩束镜，所述扩束镜设置于所述待测试透镜阵列与所述波前传感器之间。

6.根据权利要求1所述的透镜阵列像质测试装置，其特征在于，所述测试卡为分辨率板。

7.根据权利要求3所述的透镜阵列像质测试装置，其特征在于，还包括保护壳，所述保护壳围合形成控制区域，所述控制器设置于所述控制区域内，所述保护壳外侧壁上设置有与所述控制器电连接的控制按钮，用于分别控制所述第一驱动件、第二驱动件以及第三驱动件的工作。

8.根据权利要求3所述的透镜阵列像质测试装置，其特征在于，所述第一驱动件、所述第二驱动件以及所述第三驱动件均为步进电机。

9.根据权利要求1所述的透镜阵列像质测试装置，其特征在于，所述平行光源包括发光源和设置于所述发光源的出光侧的准直透镜。

10.根据权利要求4所述的透镜阵列像质测试装置，其特征在于，还包括分别与所述控制器、所述第一图像处理模块和所述第二图像处理模块连接的显示器。

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