一种成虚像光学系统的成像质量检测装置及方法与流程

本发明属于光学领域，更具体地，涉及一种成虚像光学系统的成像质量检测装置及方法。

背景技术：

随着光学技术的发展，各类简单或复杂的光学元件不断在各个领域得到广泛应用。其中各类成虚像光学系统，如目镜系统、vr眼镜、视力检测系统等，在生活中被大量使用，这类光学系统的特点是实际光线并不会在成像位置汇聚，所以所成虚像无法被光屏接收。而决定上述各类目视系统成像质量的好坏取决于其内含光学系统的性能。以目镜系统为例，若目镜光学系统因为本身设计或加工制造存在一定的缺陷，则会使系统分辨能力、色差、放大倍率、畸变等相应光学性能产生一定程度的下降，轻则影响正常使用，严重的还可能使整个系统失效。

目前，对于成虚像光学系统的检测，主要通过人工直接进行使用筛查、mtf仪器检测等方式进行相应的成像质量检测，然而现有的方法仅能对成虚像光学系统进行成像质量优劣的判断，而无法细化并量化检测标准，对于光学系统的畸变、放大倍率、分辨率等关键数据无法进行量化判断，对于成像系统指标的建立存在一定的缺陷，无法给出令使用者信服的数据。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种成虚像光学系统的成像质量检测装置及方法，其目的在于对成虚像光学系统的畸变、放大倍率、分辨率等关键参数进行检测。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面提供了一种成虚像光学系统的成像质量检测装置，包括：显示屏，待检测成虚像系统，平板透镜，接收装置；

所述显示屏上的光源依次经过所述待检测成虚像系统、所述平板透镜和所述接收装置；所述显示屏与所述平板透镜之间的夹角α为30°～45°，所述平板透镜与所述接收装置之间的夹角β为30°～45°，且满足α＝β；

所述显示屏和所述待检测成虚像系统用于形成虚像；

所述平板透镜用于将所述虚像转化成实像；

所述接收装置用于接收所述实像。

进一步地，所述平板透镜为具有负等效折射率的平板透镜。

进一步地，所述显示屏与所述平板透镜之间的夹角α为30°，所述平板透镜与所述接收装置之间的夹角β为30°。

进一步地，所述接收装置为波前传感器。

进一步地，所述接收装置为干涉仪。

本发明另一方面提供了一种成虚像光学系统的成像质量检测方法，利用上述的成虚像光学系统的成像质量检测装置，包括：

通过调整所述显示屏和所述待检测成虚像系统的位置，使所述显示屏上的光源经过所述待检测成虚像系统形成虚像；

沿着光路调整所述接收装置与所述平板透镜之间的距离，调节成像大小；

通过对所述接收装置接收到的实像进行分析，得到所述待检测成虚像系统的关键参数，从而评估所述待检测成虚像系统的成像质量。

进一步地，所述关键参数包括：放大倍率、畸变、分辨率、色差。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：

(1)本发明通过采用平板透镜，将成虚像光学系统所成物体的虚像转化成可以接收的实像，并在所成实像处采用干涉仪或波前传感器进行图像的接收与分析，利用实像可检测的特性，最终给出像质的相关评价；由于平板透镜在转化过程中不存在像差，转化而成的实像不存在外加像差，保证了两次成像的一致性，从而使得成像检测结果更准确。

(2)相比于传统抽检方式，本发明提供的检测方法可以批量检测，用时短；相比于传统mtf仪器的检测，本发明提供的检测方法可以量化标准，给出相应的像质评价，检测结果具有说服力，能够对生产过程提供一定的指导。

(3)本发明提供的检测装置结构简单且结果准确，具有普适性。

附图说明

图1为本发明提供的一种成虚像光学系统的成像质量检测装置的结构示意图；

其中，1为显示屏，2为待检测成虚像系统，3为平板透镜，4为接收装置；

图2-1至2-5为本发明提供的夹角α分别为10°、30°、50°、70°、90°时的成像效果图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本实施例提供了一种成虚像光学系统的成像质量检测装置，如图1所示，包括：显示屏1，待检测成虚像系统2，平板透镜3，接收装置4；所述显示屏1上的光源依次经过所述待检测成虚像系统2、所述平板透镜3和所述接收装置4；所述显示屏1与所述平板透镜3之间的夹角α为30°～45°，所述平板透镜3与所述接收装置4之间的夹角β为30°～45°，且满足α＝β；所述显示屏1和所述待检测成虚像系统2用于形成虚像；所述平板透镜3用于将所述虚像转化成实像；所述接收装置4用于接收所述实像。

具体的，通过显示屏1将画面通过待检测成虚像系统2进行成像，显示屏1与待检测成虚像系统2的位置可以调整，在检测过程中根据实际情况调节至合适位置即可；在待检测成虚像系统2的后端接入平板透镜3，待检测成虚像系统2与平板透镜3之间的距离可沿着光路进行调节，检测时可根据需求调节，同时满足显示屏1与平板透镜3之间的夹角α为30°～45°，以保证成像质量；在平板透镜3后端接入接收装置4，沿着光路调整平板透镜3与接收装置4之间的距离，来调节成像大小，同时满足平板透镜3与接收装置4之间的夹角β为30°～45°。

需要说明的是，夹角α与夹角β需要同时调整，并满足α＝β。

以接收装置为波前传感器为例，通过波前传感器接收到的图像，对其进行波前分析，从而得到相应的像质评价，完成检测流程。

此外，对显示屏上的方形光源与平板透镜摆放位置的夹角进行多次试验，试验效果如图2-1至2-5所示，可以看出，当α＝β＝30°时，所获得的成像质量最佳。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种成虚像光学系统的成像质量检测装置，其特征在于，包括：显示屏，待检测成虚像系统，平板透镜，接收装置；

所述显示屏上的光源依次经过所述待检测成虚像系统、所述平板透镜和所述接收装置；所述显示屏与所述平板透镜之间的夹角α为30°～45°，所述平板透镜与所述接收装置之间的夹角β为30°～45°，且满足α＝β；

所述显示屏和所述待检测成虚像系统用于形成虚像；

所述平板透镜用于将所述虚像转化成实像；

所述接收装置用于接收所述实像。

2.如权利要求1所述的成虚像光学系统的成像质量检测装置，其特征在于，所述平板透镜为具有负等效折射率的平板透镜。

3.如权利要求1所述的成虚像光学系统的成像质量检测装置，其特征在于，所述显示屏与所述平板透镜之间的夹角α为30°，所述平板透镜与所述接收装置之间的夹角β为30°。

4.如权利要求1所述的成虚像光学系统的成像质量检测装置，其特征在于，所述接收装置为波前传感器。

5.如权利要求1所述的成虚像光学系统的成像质量检测装置，其特征在于，所述接收装置为干涉仪。

6.一种成虚像光学系统的成像质量检测方法，利用权利要求1至5任一项所述的检测装置，其特征在于，包括：

通过调整所述显示屏和所述待检测成虚像系统的位置，使所述显示屏上的光源经过所述待检测成虚像系统形成虚像；

沿着光路调整所述接收装置与所述平板透镜之间的距离，调节成像大小；

通过对所述接收装置接收到的实像进行分析，得到所述待检测成虚像系统的关键参数，从而评估所述待检测成虚像系统的成像质量。

7.如权利要求6所述的成虚像光学系统的成像质量检测方法，其特征在于，所述关键参数包括以下至少之一：放大倍率、畸变、分辨率、色差。

技术总结
本发明公开了一种成虚像光学系统的成像质量检测装置及方法，属于光学领域，所述装置包括：显示屏，待检测成虚像系统，平板透镜，接收装置；所述显示屏上的光源依次经过所述待检测成虚像系统、所述平板透镜和所述接收装置；所述显示屏与所述平板透镜之间的夹角α为30°～45°，所述平板透镜与所述接收装置之间的夹角β为30°～45°，且满足α＝β；所述显示屏和所述待检测成虚像系统用于形成虚像；所述平板透镜用于将所述虚像转化成实像；所述接收装置用于接收所述实像。通过本发明能够对成虚像光学系统的成像质量进行有效检测，并能够提供相应成像质量的量化标准。

技术研发人员：马冬林;莫言;朱正波;许汪洋
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：2020.04.24
技术公布日：2020.07.03