用于调制传递函数检测的灰度余弦分布光学目标模拟装置的制作方法

本发明涉及光学系统像质评价技术领域，特别是涉及一种用于调制传递函数检测的灰度余弦分布光学目标模拟装置。

背景技术：

目前，空间光学相机大多采用时间延迟积分电荷耦合器件(Time Delayed Integration CCD，TDICC)配合前端的光学望远镜来获取地面景物信息，其中TDICCD线阵方向对应于空间光学相机视场方向，与之垂直的是穿轨方向，景物图像由TDICCD随时间积分获得。空间光学相机在地面测试过程中采用调制传递函数(Modulation Transfer Function，MTF)作为标准，定量评价空间光学相机的成像质量。目前MTF的测试方法较多，对于采用TDICCD作为传感器的空间光学相机，由于其受制于地面测试过程中不易获得垂直于TDICCD线阵方向维度的图像，因此常采用灰度按方波分布的光学目标作为输入，依据空间光学相机输出图像的灰度信息及其分布，测得空间光学相机全部成像链路的系统级对比度传递函数(Contrast Transfer Function，CTF)，再依据CTF与MTF之间的泰勒级数展开关系，并忽略高阶分量后，近似计算得到空间光学相机的系统级调制传递函数，也称为系统静态调制传递函数。但是这种以灰度按方波分布的光学目标作为输入而获得系统级调制传递函数的方法存在以下缺陷：

(1)使用灰度方波分布的黑白条纹光学目标或者黑白条纹光学靶标作为输入，方波的空间频率需要根据待测空间光学相机中望远镜的焦距、检测用光学准直系统(即平行光管)的焦距、TDICCD像元尺寸，并依据Nyquist定律计算对应的系统截止频率和各阶分频，而上述各焦距值的测量误差对灰度方波分布的光学目标空间频率的计算精度有较大影响；此外灰度方波分布的光学目标采用的是光学刻蚀工艺制造，其制造精度一般在微米量级，难以做到与理论计算得到的待测系统截止空间频率(一般为非整数)完全匹配。因此综合上述各项误差，将会对空间光学相机的系统级调制传递函数的检测结果引入较大的不确定度。

(2)受采样定理所限，输入的灰度方波分布的光学目标与TDICCD线列的初始对准精度对CTF测量结果有较大影响，当初位置偏差较大时甚至会引起CTF测量结果出现振荡。为避免CTF出现振荡，目前的解决方法通常是在所有的输出条纹线对图像中依据灰度值进行全域搜索，根据相邻条纹灰度对比度最大的搜索结果作为输出图像的对比度检测结果，但这种解决方法将导致CTF检测结果存在较大的偶然性，进而影响MTF计算精度。

(3)由于传递函数的定义是线性系统对于余弦分布函数的输出响应，因此需要对测得的CTF结果进行进一步的数学处理，在进行CTF与MTF之间的数学转换时，理论上应该通过多次测量获得对应高阶分频的CTF值，再分别将其带入泰勒级数展开式，计算得到MTF。当系统空间截止频率较低时，现有技术中忽略高阶分频项的数学处理方法不会对MTF测量精度产生较大影响，然而随着TDICCD分辨率的不断提高，这种忽略高阶分频项的数学处理方法将会对MTF的最终计算结果产生显著的影响。

此外，将光纤传像束引入传统光电成像系统，可以使光路具备“柔性”，并显著提高光电仪器的综合性能，但利用现有像质评价技术对全部成像链路的成像质量进行测评，则存在较大困难。对于含有光纤传像束的光电成像系统，由于存在面阵光纤传像束像元与面阵CCD像元之间的耦合采样效应，使得成像系统具有耦合离散采样特性。目前用于面阵CCD作为探测器的光电成像系统的MTF检测的技术，主要包括倾斜狭缝或刃口像分析技术、点源目标图像分析技术等，但这些技术均难以满足上述引入光纤传像束的光电成像系统的像质评价需求，主要原因在于：

(1)根据倾斜狭缝、倾斜刃口、点源目标的图像分析技术均是基于快速傅里叶变换和级联相乘理论而实现的，但对于两级耦合离散采样成像系统而言，其存在像元耦合误差，这将导致基于快速傅里叶变换理论的MTF计算结果随系统中所含耦合像元的数量振荡收敛，即只有当系统中所含耦合像元达到一定数量后，系统的MTF才会收敛为固定值。

(2)倾斜刃口、倾斜狭缝图像分析法虽可兼顾面阵CCD的离散采样特性，提高采样的空间频率和MTF检测精度，但受像元耦合误差所限，其在刃口函数进行逆傅里叶变换以解算线扩散函数的过程中会引入大量随机噪声，对MTF的测量结果产生较大影响。

技术实现要素：

现有技术中的灰度方波分布光学目标是通过光学刻蚀工艺制备在玻璃基板上的，导致灰度方波分布光学目标的空间频率和对比度不能任意连续调节，只能通过制造多组条纹划分板再进行人工更换而实现对具有不同光电参数的空间光学相机和具备耦合离散采样特性的光电成像系统的MTF检测，使得MTF的检测效率较低，并且使得以灰度方波分布光学目标作为输入检测空间光学相机和具备耦合离散采样特性的光电成像系统的MTF的精度不高。基于此，有必要针对现有技术中对空间光学相机和具备耦合离散采样特性的光电成像系统的MTF检测效率较低、检测精度不高的问题，提供一种用于调制传递函数检测的灰度余弦分布光学目标模拟装置。

为解决上述问题，本发明采取如下的技术方案：

一种用于调制传递函数检测的灰度余弦分布光学目标模拟装置，所述装置包括照明光源、窄带滤光片、平场显微物镜、针孔分划板、第一光学准直系统、偏振分束镜、可调光密度板、第一标准平面反射镜、第二标准平面反射镜、分束镜、标定相机、耦合物镜、第二光学准直系统、高精度位移调整台和控制器，

所述照明光源发出的准直平行光束经所述窄带滤光片滤波后生成准直单色光，所述准直单色光依次照射进入所述平场显微物镜、所述针孔分划板和所述第一光学准直系统，且所述平场显微物镜与所述第一光学准直系统的相对孔径相同，所述针孔分划板位于所述平场显微物镜的物方焦平面；

所述第一光学准直系统出射的准直平行光束照射至所述偏振分束镜，所述偏振分束镜对所述准直平行光束进行偏振反射和偏振折射后，得到偏振方向正交的第一偏振单色光束和第二偏振单色光束；所述第一偏振单色光束经过所述可调光密度板后被所述第一标准平面反射镜反射至所述偏振分束镜，且反射后的所述第一偏振单色光束的偏振角度旋转90°，所述可调光密度板的轴向和所述第一标准平面反射镜的光轴均与所述准直平行光束的光轴垂直；所述第二偏振单色光束被所述第二标准平面反射镜反射至所述偏振分束镜，且反射后的所述第二偏振单色光束的偏振角度旋转90°，所述第二标准平面反射镜的光轴与所述准直平行光束的光轴平行；所述偏振分束镜对所述第一标准平面反射镜反射的光束和所述第二标准平面反射镜反射的光束分别进行折射和反射后，得到与所述准直平行光束的光轴垂直的干涉光束；

所述干涉光束照射至所述分束镜，所述分束镜对所述干涉光束进行反射和折射后，得到标定干涉光束和目标干涉光束；所述标定干涉光束照射至所述标定相机的成像物镜；所述耦合物镜的物面为无穷远，且所述耦合物镜的焦距和相对孔径分别与所述标定相机的成像物镜的焦距和相对孔径成正比，所述目标干涉光束照射至所述耦合物镜，所述耦合物镜将所述目标干涉光束成像至所述耦合物镜的像方焦平面上，所述耦合物镜与所述第二光学准直系统齐焦且所述耦合物镜的线视场与所述第二光学准直系统的线视场相同，所述第二光学准直系统输出用于调制传递函数检测的灰度余弦分布光学目标；

所述控制器根据预设空间频率和所述标定相机获得的所述标定光束的空间频率驱动所述高精度位移调整台微调，所述高精度位移调整台带动所述第二标准平面反射镜沿所述第二标准平面反射镜的光轴方向微量运动，直至所述标定相机获得的所述标定光束的空间频率与所述预设空间频率相同；所述控制器根据预设调制度和所述标定相机获得的所述标定光束的调制度驱动所述可调光密度板的旋转轴系回转运动，直至所述标定相机获得的所述标定光束的调制度与所述预设调制度相同。

上述用于调制传递函数检测的灰度余弦分布光学目标模拟装置可以准确模拟空间频率和调制度均与待测光学系统的测试需求匹配的灰度余弦分布目标，以该灰度余弦分布目标作为输入实现待测光学系统的MTF直接检测，不仅符合MTF的原始定义，而且可直接测量出待测光学系统的MTF，无需后续的数据处理，从而有效提高MTF检测的精度和效率。同时，上述用于调制传递函数检测的灰度余弦分布光学目标模拟装置还具有以下技术效果：

(1)本发明用于调制传递函数检测的灰度余弦分布光学目标模拟装置通过构建双光束共干涉光路，并将双光束共干涉光路中的一侧干涉臂与具有高分辨率的高精度位移调整台连接，通过控制器驱动高精度位移调整台带动第二标准平面反射镜沿光轴方向进行微量运动，从而改变双光束共干涉光路干涉腔的长度，实现干涉条纹间距的调谐，进而实现灰度余弦分布光学目标的空间频率的可连续、高精度调谐；同时在双光束共干涉光路中的另一侧干涉臂中设置可调光密度板，该可调光密度板在控制器的驱动作用下进行旋转轴系回转运动，从而改变第一偏振单色光束和第二偏振单色光束的光强度之比，进而改变干涉光束的干涉条纹的灰度调制度，最终实现灰度余弦分布光学目标的调制度的可连续调谐。因此，本发明提出的用于调制传递函数检测的灰度余弦分布光学目标模拟装置所模拟的灰度余弦分布光学目标可以实现空间频率和条纹灰度调制度的定量、连续的调整，能够满足具有不同光电参数的待测光学系统(如空间光学相机和具备耦合离散采样特性的光电成像系统等)的系统级MTF的高精度检测。

(2)将高分辨率光纤传像束加入传统光电成像系统后，可以使光路具备“柔性”，有利于提高光电成像系统的光学性能并且缩小光电成像系统的体积和重量，因此这种具备“柔性”光路的新概念光电成像系统在天文、国防、医学、生物等领域都极具应用潜力，但由于其受制于离散像元的耦合采样特性，因此传统的MTF检测方法会导致测量结果振荡，难以高效、准确、定量地评价这类具有耦合离散采样特性的光电成像系统的成像质量，然而本发明所提出的用于调制传递函数检测的灰度余弦分布光学目标模拟装置，可以不受离散像元的耦合采样特性影响而直接模拟生成灰度余弦分布光学目标，如果将该光学目标作为待测光学系统的输入并基于MTF的定义，就能够根据待测光学系统对于输入光学目标的输出响应特性而准确测得全部成像链路的MTF，实现对具有耦合离散采样特性的光电成像系统的高精度MTF检测。

(3)本发明所提出的用于调制传递函数检测的灰度余弦分布光学目标模拟装置利用窄带滤光片和空间滤波光路实现去除干涉条纹中散斑，可以有效改善模拟生成的光学目标质量，同时通过将发明中的第二光学准直系统更换为变焦距物镜后，本发明可应用于诸如数码相机、手机摄像头等的生产以及检测车间的生产线快速像质检验。由于光电成像系统对于余弦光学目标的输出响应符合MTF的原始物理定义，因此应用灰度余弦分布光学目标进行光电成像系统的像质检测无需后续复杂的图像处理和数学算法，对测试环境扰动的敏感性大幅降低，也无需对各种由测试环节引入的误差进行滤波处理，因此将本发明应用于光学车间的MTF快速检测可以有效提高检测效率并降低成本。

附图说明

图1为本发明用于调制传递函数检测的灰度余弦分布光学目标模拟装置的光路原理示意图；

图2为用于调制传递函数检测的灰度余弦分布光学目标模拟装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及较佳实施例对本发明的技术方案进行详细描述。

由于等倾干涉条纹的空间灰度信息理论是依照余弦分布的，因此本发明用于调制传递函数检测的灰度余弦分布光学目标模拟装置也是基于干涉原理构建的。在其中一个实施例中，如图1和图2所示，用于调制传递函数检测的灰度余弦分布光学目标模拟装置包括照明光源1、窄带滤光片2、平场显微物镜3、针孔分划板4、第一光学准直系统5、偏振分束镜6、可调光密度板7、第一标准平面反射镜8、第二标准平面反射镜9、分束镜10、标定相机11、耦合物镜12、第二光学准直系统13、高精度位移调整台14和控制器。

具体地，在本实施例中，照明光源1用于为模拟装置提供用于照明的准直平行光束。作为一种具体的实施方式，本发明中的照明光源1可以采用包含632.8nm谱段的宽谱段氙灯，从而消除由于采用惯用的激光光源而导致在干涉条纹中经常出现的散斑现象。

照明光源1发出的准直平行光束经过窄带滤光片2滤波后生成准直单色光，其中窄带滤光片2可以缩短准直平行光束的相干长度，从而使滤波后的准直单色光满足干涉条纹产生的条件。作为一种具体的实施方式，本发明中的窄带滤光片2是中心波长为632.8nm且带宽为0.1nm的窄带滤光片，由照明光源1发出的准直平行光束经过窄带滤光片2之后，成为中心波长为632.8nm、带宽为0.1nm的准直单色光。

如图2所示，平场显微物镜3、针孔分划板4、用于调节平场显微物镜3的焦距的显微物镜调焦机构15以及用于调整针孔分划板4的平移运动的针孔二维平移调整台16共同构成了照明系统，照明系统调焦台17可以实现对该照明系统整体沿光轴方向的调焦。这里可以通过标定相机11所获得的干涉条纹的形状和分布，来判断照明系统是否相对于第一光学准直系统5离焦，具体方法为：若干涉条纹为同心圆分布或条纹朝向一个方向弯曲，则表明照明系统相对于第一光学准直系统5存在离焦；若干涉条纹垂直且等间距分布，则表明照明系统相对于第一光学准直系统5不存在离焦。因此，根据上述对标定相机11所获得的干涉条纹形状和分布的判断方法，可以实现准直平行光束与第一光学准直系统5之间的焦面位置关系的校准。准直单色光依次照射进入平场显微物镜3、针孔分划板4和第一光学准直系统5，其中平场显微物镜3与第一光学准直系统5的相对孔径相同，针孔分划板4位于平场显微物镜3的物方焦平面。准直单色光照射进入像方远心的平场显微物镜3后汇聚，形成相对孔径为F的汇聚球面波光束，在平场显微物镜3的物方平面上放置针孔分划板4及其多维调整机构，其中针孔分划板4的星点孔的直径可以根据实际需要的光学目标的光强而进行设定，例如可以将针孔分划板4的星点孔的直径设定为0.005mm；将针孔分划板4设置在平场显微物镜3的物面，利用针孔分划板的多维调整机构将准直单色光照射进入平场显微物镜3形成的聚焦光斑的几何中心与针孔分划板4的星点孔的几何中心重合。此种光路布置方法将进一步提高出射光束的质量、改善光强分布的均匀性，并形成接近理想的球面波。汇聚球面波光束照射进入第一光学准直系统5，其中第一光学准直系统5的口径较大且与后续干涉光路的口径相等，同时第一光学准直系统5的相对孔径与平场显微物镜3的相对孔径相同，汇聚球面波光束经第一光学准直系统5准直后成为准直平行光束，该准直平行光束为中心波长与窄带滤光片2的中心波长相同且具备一定口径的平行光。可选地，第一光学准直系统的口径为50mm，焦距为150mm，相对孔径为10。

在将针孔分划板4设置于平场显微物镜3的物方焦平面的过程中，可以采用以下方法来确定针孔分划板4是否已位于平场显微物镜3的物方焦平面：利用显微物镜调焦机构15对平场显微物镜3进行沿光轴方向的调整，根据标定相机11所成的干涉图像中干涉条纹的分辨率来确定针孔分划板4是否位于平场显微物镜3的物方焦平面上，同时，控制针孔分划板4的针孔二维平移调整台16对针孔分划板4沿与准直平行光束的光轴垂直的两个方向进行二维平移调整，直到标定相机11所获得的干涉条纹图像的灰度值满足设定的阈值。

第一光学准直系统5出射的准直平行光束照射至位于准直平行光束的光轴上的偏振分束镜6，偏振分束镜6对准直平行光束进行反射和折射后，得到偏振方向正交的两条光束，分别为第一偏振单色光束和第二偏振单色光束，第一偏振单色光束和第二偏振单色光束分别照射进入共干涉光路的两侧干涉臂内，其中两侧干涉臂均由标准平面反射镜及其调整机构组成，一侧干涉臂具备沿光轴方向的高分辨率位移机构，例如以压电陶瓷作为促动器的微位移机构(压电陶瓷微位移平移台)，该微位移机构能够实现沿光轴方向的平移运动，并带动与其连接的标准平面反射镜，使其上的标准平面反射镜也能够沿光轴方向平移运动，在另一侧干涉臂中设置有可调光密度板，通过调节该可调光密度板能够改变经过的光束的光强。

第一偏振单色光束和第二偏振单色光束分别经标准平面反射镜反射后，再次照射进入偏振分束镜6，分别经偏振分束镜6的分束面偏振折射和偏振反射后相干，形成干涉条纹，亦即第一偏振单色光束经过可调光密度板7后被第一标准平面反射镜8反射，反射回来的第一偏振单色光束的偏振角度旋转90°且再次经过可调光密度板7后照射至偏振分束镜6，其中的可调光密度板7的轴向和第一标准平面反射镜8的光轴均与准直平行光束的光轴垂直；第二偏振单色光束被第二标准平面反射镜9反射至偏振分束镜6，且反射后的第二偏振单色光束的偏振角度也旋转90°，其中的第二标准平面反射镜9的光轴与准直平行光束的光轴平行；偏振分束镜6对第一标准平面反射镜8反射的光束和第二标准平面反射镜9反射的光束分别进行折射和反射后，两光束符合相干条件后形成光强干涉，得到与准直平行光束的光轴垂直的干涉光束。

干涉光束照射至分束镜10，分束镜10通过反射和折射将干涉光束分成两条光束，分别为标定干涉光束和目标干涉光束，其中标定干涉光束照射至标定相机11的成像物镜，经标定相机11的成像物镜成像至其焦面CCD，该标定相机11的成像物镜的放大倍率和CCD像元尺寸可预先标定，根据预先标定的成像物镜的放大倍率和CCD像元尺寸可预先计算得到标定相机11的测量量纲及其对应的放大系数等参数，并将标定相机11的参数存储至控制器；目标干涉光束照射至物面为无穷远的耦合物镜12，其中耦合物镜12的焦距和相对孔径分别与标定相机11的成像物镜的焦距和相对孔径成正比，而且耦合物镜12与第二光学准直系统13齐焦，即耦合物镜12的像方焦平面与第二光学准直系统13的焦平面重合，并保证充满其有效视场，同时，耦合物镜12的线视场与第二光学准直系统13的线视场相同，具体可以利用耦合物镜调焦机构18来改变耦合物镜12的焦距，从而改变其线视场的大小，进而改变所模拟的灰度余弦分布光学目标的尺寸大小，耦合物镜12将目标干涉光束成像至耦合物镜12的像方焦平面上，第二光学准直系统13将耦合物镜12的像方焦平面上的干涉条纹转换为远场干涉条纹，得到用于调制传递函数检测的灰度余弦分布光学目标。以待测光学系统为空间光学相机为例，由于空间光学相机的前端是物面位于无穷远的望远光学系统，因此本发明的模拟装置需要利用第二光学准直系统13将所模拟的灰度余弦分布光学目标转换为远场光学目标后，再用于系统级MTF检测。当待测光学系统为物面位于有限距的照相物镜时，本发明的模拟装置则无需在光路中设置第二光学准直系统13，直接将耦合物镜12的物面调整至与待测光学系统前端的光学成像系统的物面齐焦即可。

本实施例中的用于调制传递函数检测的灰度余弦分布光学目标模拟装置还包括控制器(图1和图2中并未画出)，该控制器与高精度位移调整台14、标定相机11构成测量-运动控制闭环，同时，该控制器与可调光密度板7、标定相机11构成另一测量-运动控制闭环。控制器与其他光学器件所构成的上述两种测量-运动控制闭环的具体实现方法可以利用现有技术的伺服闭环控制方法实现。

具体地，控制器根据预设空间频率和标定相机11获得的标定光束的空间频率实时控制高精度位移调整台14的促动器出力，驱动高精度位移调整台14微调，同时高精度位移调整台14带动其上的第二标准平面反射镜沿第二标准平面反射镜的光轴方向微量运动，从而实现干涉腔长度的微调，改变了两个干涉臂之间的相对距离，进而实现对所模拟的灰度余弦分布光学目标的空间频率的连续调谐，直至预设空间频率与标定相机获得的标定光束的空间频率相同后，控制器停止对高精度位移调整台14的驱动控制。

优选地，高精度位移调整台14为压电陶瓷微位移平移台，且压电陶瓷位移平台的运动分辨率小于或者等于200nm，以保证本发明模拟装置生成的灰度余弦分布光学目标的空间频率的可连续调节性，满足不同待测光学系统检测MFT时对灰度余弦分布光学目标的空间频率的不同要求。

此外，控制器根据预设调制度和标定相机11获得的标定光束的调制度驱动可调光密度板7的旋转轴系回转运动，连续改变两相干光束的光强度比，从而实现本发明模拟装置所模拟的灰度余弦分布光学目标的调制度的连续调谐，直至预设调制度与标定相机11获得的标定光束的调制度相同后，控制器控制可调光密度板7悬停定位。

本发明所提出的用于调制传递函数检测的灰度余弦分布光学目标模拟装置可以准确模拟空间频率和调制度均与待测光学系统匹配的灰度余弦分布目标，以该灰度余弦分布目标作为输入实现待测光学系统的MTF检测，不仅符合MTF的原始定义，而且可直接测量出待测光学系统的MTF，无需后续的数据处理，从而有效提高MTF检测的精度和效率。同时，上述用于调制传递函数检测的灰度余弦分布光学目标模拟装置还具有以下技术效果：

(1)本发明用于调制传递函数检测的灰度余弦分布光学目标模拟装置通过构建双光束共干涉光路，并将双光束共干涉光路中的一侧干涉臂与具有高分辨率的高精度位移调整台连接，通过控制器驱动高精度位移调整台带动第二标准平面反射镜沿光轴方向进行微量运动，从而改变双光束共干涉光路干涉腔的长度，实现干涉条纹间距的调谐，进而实现灰度余弦分布光学目标的空间频率的可连续、高精度调谐；同时在双光束共干涉光路中的另一侧干涉臂中设置可调光密度板，该可调光密度板在控制器的驱动作用下进行旋转轴系回转运动，从而改变第一偏振单色光束和第二偏振单色光束的光强度之比，进而改变干涉光束的干涉条纹的灰度调制度，最终实现灰度余弦分布光学目标的调制度的可连续调谐。因此，本发明提出的用于调制传递函数检测的灰度余弦分布光学目标模拟装置所模拟的灰度余弦分布光学目标可以实现空间频率和条纹灰度调制度的定量、连续的调整，能够满足具有不同光电参数的待测光学系统(如空间光学相机和具备耦合离散采样特性的光电成像系统等)的系统级MTF的高精度检测。

(2)将高分辨率光纤传像束加入传统光电成像系统后，可以使光路具备“柔性”，有利于提高光电成像系统的光学性能并且缩小光电成像系统的体积和重量，因此这种具备“柔性”光路的新概念光电成像系统在天文、国防、医学、生物等领域都极具应用潜力，但由于其受制于离散像元的耦合采样特性，因此传统的MTF检测方法会导致测量结果发散，难以高效、准确、定量地评价这类具有耦合离散采样特性的光电成像系统的成像质量，然而本发明所提出的用于调制传递函数检测的灰度余弦分布光学目标模拟装置，可以不受离散像元的耦合采样特性影响而直接模拟生成灰度余弦分布光学目标，如果将该光学目标作为待测光学系统的输入并基于MTF的定义，就能够根据待测光学系统对于输入光学目标的输出响应特性而准确测得全部成像链路的MTF，实现对具有耦合离散采样特性的光电成像系统的高精度MTF检测。

(3)本发明所提出的用于调制传递函数检测的灰度余弦分布光学目标模拟装置利用窄带滤光片和空间滤波光路实现去除干涉条纹中散斑，可以有效改善模拟生成的光学目标质量，同时通过将发明中的第二光学准直系统更换为变焦距物镜后，本发明可应用于诸如数码相机、手机摄像头等的生产以及检测车间的生产线快速像质检验。由于光电成像系统对于余弦光学目标的输出响应符合MTF的原始物理定义，因此应用灰度余弦分布光学目标进行光电成像系统的像质检测无需后续复杂的图像处理和数学算法，对测试环境扰动的敏感性大幅降低，也无需对各种由测试环节引入的误差进行滤波处理，因此将本发明应用于光学车间的MTF快速检测可以有效提高检测效率并降低成本。

本发明所提出的用于调制传递函数检测的灰度余弦分布光学目标模拟装置并未使用惯用的激光光源作为干涉光路的照明光源，而是使用氙灯光源配合窄带滤光片、平场显微物镜和针孔划分板来产生高质量的相干照明光束，因为激光光束的光强是高斯分布的，并且存在模式效应，通过激光照明产生的干涉条纹难以避免地存在散斑、鬼像现象等，而这些现象对于干涉条纹的质量有较大影响，难以满足MTF的高精度测量需求；其次，泰曼—格林、菲索、横向剪切等惯用的干涉光路结构均对环境扰动极为敏感，振动、气流等环境扰动都有可能带来较多的随机误差，对干涉条纹的空间频率及其稳定性、调制度、条纹矢量方向等均会产生较多的不利影响，而本发明所提出的双光束共干涉光路则可以消除上述环境扰动，并且兼顾干涉条纹空间频率可调、调制度可调等对光路布置的要求；最后，本发明的模拟装置在光路中加入了标定相机，其主要有两方面作用：第一是可以对所模拟的灰度余弦分布光学目标的空间频率、条纹调制度进行实时标定，确保所模拟灰度余弦分布光学目标各项光学参数的稳定、可调和可控，第二是可用于整个模拟装置自身的光路的装调和自校准，由于针孔分划板与平场显微物镜的对准精度以及整个照明系统与第一光学准直系统焦面的齐焦程度都会对光学目标模拟质量产生较大影响，因此通过在光路中设置标定相机，并严格校准该相机的测量参数，可以实现用于调制传递函数检测的灰度余弦分布光学目标模拟装置的自校准和自标定，从而为待测光学系统提供高质量的光学目标测，提高系统级MTF的检测精度。

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发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。