光学检测设备的制作方法

本发明涉及一种光学检测设备，尤其涉及一种检测广角镜头的MTF(调制传递函数)性能的设备。

背景技术：

中国专利201610034263.3公开了一种大视场角调焦测试机。这种大视场调焦测试机是利用平行光源照射镜头模组，模拟无穷远成像从而进行调焦测试，平行光源只起到打光的作用，且平行光源的体积大，固定平行光源的弧形支架为单片设置，弧形支架上设有滑槽，平行光源通过滑槽安装在弧形支架上。因此，这种大视场角调焦测试机的调焦检测装置结构不稳定。另外，该设备的污点检测盒安装设置在调焦检测装置外，这使得设备的横向体积更大，占地面积更大。该设备不具备相机成像的过程，检测精度低。

近年来，随着智能驾驶、智能家居、智能可穿戴设备的兴起，用于这些智能设备的光学镜头在向轻薄化和高像素发展的同时正在向大广角、超广角方向发展。今后高像素广角镜头的应用将会越来越普及，市场需求量也会越来越大，亟需能适应大视场角MTF性能检测设备。

目前市面上，能测试广角镜头的设备，如德国进口Pro5、Pro9设备，这些设备采用的是逆向投影，需要特制十字线，制作周期长(一般需3个月)，多个视场方位布点设置镜头相机组，所需的镜头相机组数量众多价格昂贵(一般需要1+4+8＝13组)，造成整体设备成本居高不下，最大视场角测试范围仅为165°。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种光学检测设备，该设备结构稳定，占地面积小，具有大视场角，成本低。

为实现上述目的，本发明提供一种光学检测设备，包括标靶调整单元，支承台，CCD成像单元，所述标靶调整单元包括标靶和标靶调整支承机构；

所述支承台位于所述标靶调整支承机构的中心位置；

所述CCD成像单元位于所述支承台之下。

根据本发明的一个方面，所述标靶调整支承机构整体呈半球体形状，其包括呈圆弧状的导轨，用于固定所述导轨上端的第一固定座、第二固定座以及位于所述第一固定座和所述第二固定座之间的定位块，还包括用于固定所述导轨下端的第三固定座。

根据本发明的一个方面，所述导轨为八条，每条所述导轨之间的夹角为45°。

根据本发明的一个方面，所述导轨包括两个互为镜像对称的导轨体；

所述导轨体的半径为R，且R的取值范围为350mm-600mm；

所述导轨体的厚度为T，且4mm≤T≤10mm；

所述导轨体的宽度为W，且20cm≤W≤30cm；

两片所述导轨体之间的间隔为D，且8mm≤D≤15mm。

根据本发明的一个方面，所述标靶包括固定标靶和移动标靶；

所述固定标靶和移动标靶均包括壳体，位于所述壳体内部的光源，光源扩散板和测试卡。

根据本发明的一个方面，所述移动标靶具有安装座；

所述安装座具有沿着其中心轴线对称的两个凹槽和定位孔。

根据本发明的一个方面，所述固定标靶固定安装在所述第二固定座的下表面上；

所述移动标靶通过两个所述凹槽与两片所述导轨体的嵌合可移动地支承在所述导轨上。

根据本发明的一个方面，所述支承台包括镜头托盘固定座，调整支架和水平移动机构。

根据本发明的一个方面，所述CCD成像单元包括芯片承载机构，相机，用于调整所述芯片承载机构上下位置的驱动机构，用于调整所述驱动机构水平倾斜状况的调整平台，三轴调整平台和定位吊板。

根据本发明的一个方面，所述芯片承载机构包括芯片支承座，用于固定所述芯片支承座的固定台。

根据本发明的一个方面，所述芯片承载机构与所述相机相邻设置，所述芯片承载机构固定支承在所述驱动机构上，所述驱动机构固定支承在所述调整平台上，所述调整平台固定支承在所述三轴调整平台上，所述三轴调整平台固定支承在所述定位吊板上。

根据本发明的一种方案，标靶调整单元和支承台均位于CCD成像单元之上，且标靶调整单元和支承台均固定安装在工作台的上表面上，即位于工作台机架的上部空间。而CCD成像单元则是固定安装在工作台的下表面上，即位于工作台机架的下部空间。这样的设置使得设备的结构紧凑且合理，同时减小了设备的横向体积，减小了设备的占地面积。

根据本发明的一种方案，呈半球体形状的标靶调整支承机构具有八条呈球形圆弧状结构的导轨，且每条导轨由两片完全相同的导轨体构成。固定标靶是固定安装在标靶调整支承机构的第二固定座的下表面上。移动标靶则是可移动地支承在各导轨上。这样的设置既可以使得标靶调整支承机构的结构更加稳定，支承更加可靠，也可以使得设备可以根据需要提供不同的视场角，且测试最大视场角度可达170°甚至是190°。

根据本发明的一种方案，相机与装载在芯片支承座中的CCD芯片电连接。相机可以接收由CCD芯片成的像转化成的电信号。这种利用一个相机即可完成对不同角度的标靶采集图像信息从而完成对镜头的检测，可以大大的节约资源，节省成本。同时具备了效率高、速度快，精确度高等优点。

根据本发明的一种方案，定位吊板通过四根吊杆的安装在工作台的下表面上。这样的设置即可使得CCD成像单元整体吊装在工作台的下表面上，同时定位吊板又固定于工作台机架的下部空间设置的横梁上。因此CCD成像单元整体吊装在工作台的下表面的同时又固定在横梁上，使得CCD成像单元的结构和位置稳固牢靠，避免了CCD芯片的微量颤动。保证了检测精度和可靠性。

本发明的设备采用正向投影，与光学系统设计原理相符，所需配置成本低廉(仅1组镜头相机)，就能达到类似Pro5、Pro9同样的测试精度与高效，且能测试最大视场角多点为170°，单点可达190°。

附图说明

图1是示意性表示根据本发明的光学检测设备的结构布置的主视图；

图2是示意性表示根据本发明的光学检测设备的工作台机架的立体示意图；

图3是示意性表示根据本发明的光学检测设备的标靶调整单元的立体示意图；

图4是示意性表示根据本发明的光学检测设备的固定标靶的剖视图；

图5是示意性表示根据本发明的光学检测设备的移动标靶的剖视图；

图6是示意性表示根据本发明的光学检测设备的固定标靶和移动标靶的主视图；

图7是示意性表示根据本发明的光学检测设备的支承台的立体图；

图8是示意性表示根据本发明的光学检测设备的CCD成像单元的立体图；

图9是示意性表示适用于监测根据本发明的光学检测设备中的被测镜头性能是否合格的计算机测试及控制软件界面；

图10是示意性表示根据本发明的光学检测设备的电气控制单元的立体图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，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的附图。

在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。

图1以主视图的形式示意性表示了根据本发明的一种实施方式的光学检测设备。如图所示，根据本发明的一种实施方式，光学检测设备包括标靶调整单元1，支承台2，CCD(电荷耦合器件)成像单元3。标靶调整单元1，支承台2，CCD成像单元3均固定安装在工作台机架4上。

图2以立体图的形式示意性表示了根据本发明的一种实施方式的工作台机架4。如图所示，在本实施方式中，工作台机架4包括顶盖401，正面上方的黑色透明亚克力板双开门402，两侧面及背面的铁板403和工作台404。通过顶盖401、双开门402、铁板403和工作台404即可形成工作台机架4的上半部的封闭空间。这部分既可以监视设备的运行状态，同时还可以避免外界光的干扰。工作台机架4还包括正面下方的单开铁板门405，两侧面及背面的铁板406以及下底板407。通过工作台404、铁板门405、铁板406和底板407即形成了工作机架4的下半部的封闭空间。这部分是用来保护设备的内部电气控制单元和放置计算机设备的机箱。在本实施方式中，工作台机架4的中间部分设置的工作台404的中心区域设置有180mmX180mm的方形通孔408，通过此方形通孔408即使得工作台机架4的上、下部空间连通，使得上、下部的装置之间可以联通。在本实施方式中，工作台机架4的下部空间的中间偏上的位置设置有横梁，用于稳定CCD成像单元3；工作台机架4的底部的四个角上还设置有4个脚轮409，用来移动和固定整个设备。

根据本发明的一种实施方式，结合图1和图2所示，在工作台机架4中，标靶调整单元1和支承台2均位于CCD成像单元3之上，且标靶调整单元1和支承台2均固定安装在工作台404的上表面上，即位于工作台机架4的上部空间。而CCD成像单元3则是固定安装在工作台404的下表面上，即位于工作台机架4的下部空间。在本实施方式中，标靶调整单元1、支承台2的中心轴线均与方形通孔408的中心轴线重合。这样的设置，可以使得设备的结构紧凑且合理，同时减小了设备的横向体积，减小了设备的占地面积。

图3以立体图的形式示意性表示了根据本发明的一种实施方式的标靶调整单元1。如图3所示，标靶调整单元1包括标靶101和呈半球体形状的标靶调整支承机构102。结合图1和图3所示，支承台2是位于呈半球体形状的标靶调整支承机构102的球心位置的。

根据本发明的一种实施方式，如图3所示，标靶调整支承机构102包括八条导轨1021，第一固定座1022、第二固定座1023、定位块1024和第三固定座1025。在本实施方式中，各个导轨1021均呈圆弧状结构，各个导轨1021的上端均通过第一固定座1022、第二固定座1023和定位块1024夹紧固定在一起。这样就使得八条导轨1021的上端同时固定在第一固定座1022与第二固定座1023之间，这时下端就分散开使得八条导轨1021整体呈一个半球体的形状。在本实施方式中，八条导轨1021的下端均通过第三定位座1025固定安装在工作台404的上表面上。在本实施方式中，八条导轨1021之间的距离和角度完全相同，各导轨之间相隔角度均为45°。

根据本发明的一种实施方式，如图3所示，导轨1021是由两片完全相同的导轨体1021a构成的，且两片导轨体1021a互为镜像对称。在本实施方式中，导轨体1021a的半径为R，且R的取值范围为350mm-600mm。这样的设置使得检测的镜头成像清晰，且不会致使设备的体积过大。在本实施方式中，导轨体1021a的厚度为T，且4mm≤T≤10mm。导轨体1021a的宽度为W，且20cm≤W≤30cm。两片导轨体1021a之间的间隔为D，且8mm≤D≤15mm。这样的设置使得设备的体积不会过大，同时结构合理，导轨1021的一端通过两片导轨体1021a与第一固定座1022、第二固定座1023和定位块1024固定连接，另一端也通过两片导轨体1021a与第三定位座1025固定连接，使得整体结构更加稳定，支承更加可靠。根据本发明的一种实施方式，如图3所示，标靶101可分为固定标靶1011和移动标靶1012。在本实施方式中，固定标靶1011是固定安装在第二固定座1023的下表面上的。移动标靶1012则是可移动地支承在各导轨1021上。这样的设置即可使得在检测镜头时，设备可以根据需要提供不同的视场角，通过调整移动标靶1012在各导轨1021上的位置即可实现不同的视场角。

图4以剖视图的形式示意性表示了根据本发明的一种实施方式的固定标靶1011。

图5以剖视图的形式示意性表示了根据本发明的一种实施方式的移动标靶1012。

图6以主视图的形式示意性表示了根据本发明的一种实施方式的固定标靶1011和移动标靶1012。

如图4和图5所示，在本实施方式中，固定标靶1011和移动标靶1012均包括壳体1011a，位于壳体1011a内部的光源1011b，光源扩散板1011c和测试卡1011d。在本实施方式中，测试卡1011d支承在壳体1011a上，即构成标靶101的工作端面。在本实施方式中，如图6所示，测试卡1011d是具有倾斜刃边的黑白直角相互交叉的方形菲林标板。这样的设置使得测试卡1011d在通过被测镜头成像后，抓取其像面上刃边相交处位置的横竖两方向的黑白灰度，基于ISO12233的空间频率响应(Spatial frequency response)算法，由软件进行分析演算，快速对被测镜头的光学性能作出测定评价并判定是否合格。在本实施方式中，光源扩散板1011c安装在壳体1011a内，且位于测试卡1011d之下。光源1011b也安装在壳体1011a内，且位于光源扩散板1011c之下。在本实施方式中，光源1011b为LED环带均匀光源，即光源1011b为环绕成一圈的光源，中间为空心状的环绕在光源扩散板1011c的下方。这样的设置就能够使得光源1011b所发出的光呈环绕式的均匀地照在光源扩散板1011c上。

根据本发明的一种实施方式，如图5所示，移动标靶1012具有安装座1013。安装座1013具有沿着其中心轴线对称的两个凹槽1013a和定位孔1013b。在本实施方式中，移动标靶1012可通过安装座1013上的两个凹槽1013a与两片导轨体1021a的嵌合，之后再通过标靶固定旋钮1014与安装座1013上的定位孔1013b的配合可移动地支承在导轨1021上。导轨1021上具有刻度标识，调节移动标靶1012在导轨1021上的位置时，可通过旋松标靶固定旋钮1014推动移动标靶1012到指定的刻度处再旋紧标靶固定旋钮1014即可。这样的设置使得调节过程简单方便，且精度高，在设备中形成的视场角更加精准。

根据本发明的一种实施方式，标靶101在标靶调整支承机构102上呈三圈排布。第一圈单独由固定标靶1011构成。第二圈由四个移动标靶1012构成，且各移动标靶1012相对于所处圆的圆心的夹角为90°，即第二圈的各移动标靶之间相隔一个导轨1021。第三圈由八个移动标靶1012构成，各移动标靶1012相对于所处圆的圆心的夹角为45°。这样的设置即可形成不同的视场角，使得测试精度高，效果好。

根据本发明的另一种实施方式，移动标靶1012的数量可以增加，增加的数量视具体检测情况而定，标靶101的数量越多，测试效果会越好。

图7以立体图的形式示意性表示了根据本发明的一种实施方式的支承台2。如图所示，支承台2包括镜头托盘固定座201，调整支架202和水平移动机构203。在本实施方式中，检测镜头盛放在托盘中，托盘可固定安装在镜头托盘固定座201中，托盘固定座201支承在调整支架202上。调整支架202上设有调整螺钉，通过调整螺钉即可调整调整支架202上的镜头托盘固定座201和盛放有镜头的托盘至水平状态。在本实施方式中，水平移动机构203可以调整镜头托盘固定座201的沿着X轴和Y轴方向上移动。通过水平移动机构203即可将盛放镜头的托盘移动至工作台404的中心位置并固定。这样的设置可使得镜头在测试时的位置精准无误，且调整过程简捷方便，精度高。在本实施方式中，被检测的多个镜头盛放在托盘中，托盘固定安装在镜头托盘固定座201中。这样一来，当设备工作时，支承台2周围和上方的标靶调整单元1对支承台2上的托盘中的镜头投影打光时，即可形成不同的视场角度，且测试最大视场角度可达170°。

根据本发明的另一种实施方式，被测的一个镜头也可以单独装载在镜头托盘固定座201上进行检测。当一个镜头装载在镜头托盘固定座201上进行检测时，由于脱离了托盘的束缚，所以被测镜头原来盛放在托盘中被遮挡住的其中一部分，这时就可以露出来。在这种情况下，被测镜头周围和上方的标靶调整单元1对被测镜头投影打光时，即可形成更大的视场角度，测试最大视场角度可达190°。

图8以立体图的形式示意性表示了根据本发明的一种实施方式的CCD成像单元3。如图所示，CCD成像单元3包括芯片承载机构301，相机302，驱动机构303，调整平台304，三轴调整平台305和定位吊板306。在本实施方式中，芯片承载机构301可以通过驱动机构303的驱动上下位移，驱动机构303可以通过控制调整平台304来调整驱动机构303的水平倾斜状况。在本实施方式中，三轴调整平台305是用来调整CCD成像单元3的沿X轴、Y轴和Z轴三个方向的移动的，这样即可确保芯片承载机构301上承载的芯片与被测镜头的中心可以对准。在本实施方式中，驱动机构303可采用马达。

根据本发明的一种实施方式，芯片承载机构301包括芯片支承座3011，用于固定芯片支承座3011的固定台3012。在本实施方式中，配合检测镜头的芯片可以装载在芯片支承座3011中。芯片支承座3011与固定台3012通过螺钉可拆卸地连接在一起。这样的设置可以方便芯片支承座3011与固定台3012的更换和维修。在本实施方式中，相机302与装载在芯片支承座3011中的CCD芯片电连接。相机302可以接收由CCD芯片成的像转化成的电信号。这种利用一个相机302即可完成对不同角度的标靶采集图像信息从而完成对镜头的检测，可以大大的节约资源，节省成本。

根据本发明的一种实施方式，如图8所示，芯片承载机构301与相机302相邻设置，芯片承载机构301固定支承在驱动机构303上，驱动机构303固定支承在所述调整平台304上，调整平台304固定支承在三轴调整平台305上，三轴调整平台305固定支承在定位吊板306上。在本实施方式中，定位吊板306的四个角部安装孔，四根吊杆的一端通过安装孔安装在定位吊板306上，四根吊杆的另一端则是固定安装在工作台404的下表面上。这样的设置即可使得CCD成像单元3整体吊装在工作台404的下表面上，同时定位吊板306又固定于工作台机架4的下部空间设置的横梁上。因此CCD成像单元3整体吊装在工作台404的下表面的同时又固定在横梁上，使得CCD成像单元3的结构和位置稳固牢靠，避免了CCD芯片的微量颤动。

图9示意性表示了根据本发明的一种实施方式的用于监测被测镜头性能是否合格的计算机测试及控制软件界面。如图所示，此软件界面中包括四个部分，分别为操作区域，MTF显示及判断区域，离焦曲线显示区域和托盘显示及操作区域。在本实施方式中，计算机与光学检测设备电连接，通过计算机打开此测试及控制软件，通过此软件界面对检测镜头的性能是否合格进行监控。在本实施方式中，操作区域可以对被测镜头的数量等基本信息进行填写操作，同时可以对检测镜头的合格及不合格的数量进行显示。MTF显示及判断区域，离焦曲线显示区域则是对被测镜头在软件中所形成的调制传递函数进行分析判断及显示。托盘显示及操作区域可以清晰地显示出托盘中的被测镜头数量及性能的好坏，此区域中的每个单元格即代表一个被测镜头，当被测镜头性能测试合格时，单元格即显示成绿色；当被测镜头性能测试不合格时，单元格即显示成红色。此区域中还设置有急停按钮，根据测试情况可以及时停止测试工作。在本实施方式中，通过此计算机软件界面即可以完成测试和控制设备的光学检测工作。

图10以立体图的形式示意性表示了根据本发明的一种实施方式的光学检测设备的内部电气控制单元6。如图所示，设备的电气控制单元6安装在工作台机架4的下部空间的后侧方的固定板上。设备的电气控制单元6集标靶101的光源电源、水平移动机构203的电源、驱动机构303的电源和计算机电源于一体。这样的设置使得设备的线路集中，布置合理，不会因为线路的混乱干扰检测工作，同时方便维修和调试工作。

根据以上设置，实际检测镜头光学性能的步骤如下：

首先，将CCD芯片装载在芯片支承座3011上，通过调整平台304调整好驱动机构303的水平倾斜状况以后，利用三轴调整平台305调整芯片至工作台404下表面下方的中心位置，再通过计算机控制驱动机构303来调整芯片的上下位置，直至合适的位置为止。

其次，将一个待测镜头或者盛放多个待测镜头的托盘安装在镜头托盘固定座201上，通过调整支架202将待测镜头或者盛放待测镜头的托盘调整至水平状态。之后通过计算机控制水平移动机构203将待测镜头或者盛放待测镜头的托盘移动至工作台404的中心位置，使得待测镜头或者盛放待测镜头的托盘中的一个镜头与工作台404下方的芯片中心对准。

然后，根据实际检测的需要调整移动标靶1012在各导轨1021上的位置，使得固定标靶1011和移动标靶1012可以为检测镜头提供不同的视场角度。

此后，通过计算机测试及控制软件控制镜头进行检测，检测时标靶101通过投射光束照射被检测镜头，检测镜头与其下方的CCD芯片构成摄像模组，检测镜头和CCD芯片共同对标靶101进行拍摄，拍摄后由CCD芯片成的像转化成电信号传送给相机302，然后由相机302将其收到的电信号直接输出至计算机，输送至计算机的电信号就由计算机测试及控制软件对此信号进行分析和显示。在计算机测试及控制软件的主界面显示的即为检测镜头和CCD芯片对各标靶101的拍摄效果图，由软件对拍摄到的效果图进行分析，判断其是否合格，从而显示在计算机测试及控制软件界面的托盘显示及操作区域内。

检测好一个镜头以后，如果还需检测其他镜头，就通过计算机控制水平移动机构203将下一个镜头移动至与CCD芯片对准的位置，重复上述步骤，周而复始，直至完成托盘内所有镜头的测试。

上述内容仅为本发明的具体实施方式的例举，对于其中未详尽描述的设备和结构，应当理解为采取本领域已有的通用设备及通用方法来予以实施。

以上所述仅为本发明的一个实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。