一種光學系統綜合性能測試儀的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于光學設備測試領域，更具體地，涉及一種光學系統綜合性能測試儀。
【背景技術】
[0002] 焦距是光學系統最重要的參數，而照明光束通過光學系統后成像光斑的能量分 布則反映了光學系統成像質量的高低，兩者是光學系統最基本的標志。
[0003] 焦距大多用焦距儀測量。玻羅板（刻有幾對間隔已知的透光狹縫的平板玻璃）置 于平行光管的焦面上，透光狹縫被照明后呈平行光，成像在被測光學系統的焦面上，再通過 固定倍率的顯微物鏡成像在探測器的接收面上。在探測器上讀出狹縫像的間隔，求得被測 光學系統的焦距。數顯的探測器用CCD，因為是一維測量，常用的是線陣CCD。
[0004] 光斑測試是用平行光束照明被測光學系統（直接用準直的激光光束或將星點板 置于平行光管焦面產生平行光）在被測光學系統上形成取聚焦光斑，將光電探測器調整到 被測光學系統的焦面上接收。如用四象限探測器等光電器件接收則必須加精密微動裝置， 逐點移動讀數處理，效率低，精度低。
[0005] 但是，光斑儀用旋轉被測光學系統與CCD測量軸外光照明的聚焦光斑時還要找出 "節點"。被測光學系統很少是薄透鏡，而厚透鏡轉動時焦點位置有移動，移動量是不知的， 只有繞節點轉動量才固定。移動CCD到適當位置接收，故大多光斑分析時不測軸外光斑。
[0006] 目前的焦距測量和光斑分析需要分別經不同的光學儀器測量，測量分析過程復 雜，精度有待提高。
【發明內容】
[0007] 針對現有技術的W上缺陷或改進需求，本發明提供了一種光學系統綜合性能測試 儀，其目的在于在邸式結構的測量儀上通過面陣光電禪合器（CCD)，代替現有的線陣光電禪 合器，同時采用光斑/光焦切換裝置復用光路，由此解決現有的光斑或焦距測量系統，功能 單一，需要多次對焦且測量精度不高的技術問題
[0008] 為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種光學系統綜合性能測試儀， 在水平的主光軸上依次設置有光源、光斑/光焦切換裝置、平行光管、被測光學系統座和光 電接收器；
[0009] 所述光源、光斑/光焦切換裝置和平行光管固定在圓轉臺上，用于提供軸上光或 軸外光；
[0010] 所述光斑/光焦切換裝置，設置在平行光管焦平面上，包括玻羅板、星點板及切換 裝置，用于在玻羅板和星點板之間切換；
[0011] 所述被測光學系統座可固定；
[0012] 所述光電接收器，為面陣光電禪合器，固定在平移臺上。
[0013] 優選地，所述光學系統綜合性能測試儀，其光源包括照明裝置、強度調節裝置和波 長選擇裝置；所述照明裝置產生的光，其光路上設置有強度調節裝置和波長選擇裝置。
[0014] 優選地，所述光學系統綜合性能測試儀，其強度調節裝置，包括一個或多個衰減 片。
[0015] 優選地，所述光學系統綜合性能測試儀，其波長選擇裝置為濾光片。
[0016] 優選地，所述光學系統綜合性能測試儀，當所述光學系統綜合性能測試儀處于焦 距測量狀態時，所述光源、光斑/光焦切換裝置和平行光管提供軸上光，光斑/光焦切換裝 置切換為玻羅板；當所述光學系統綜合性能測試儀處于光斑分析狀態時，所述光源、光斑/ 光焦切換裝置、和平行光管提供軸上光或軸外光，光斑/光焦切換裝置切換為星點板。
[0017] 優選地，所述光學系統綜合性能測試儀，所述玻羅板為狹縫玻羅板，其上有成對的 刻線，每對刻線間隔已知。
[0018] 優選地，所述光學系統綜合性能測試儀，其所述星點板為主光軸上有透光小孔的 不透明光學器件，其小孔直徑在0. 1mm至0. 5mm之間。
[0019] 總體而言，通過本發明所構思的W上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有 益效果：
[0020] (1)由于本發明實現了光路復用，因此通過一次調焦，即可實現焦距測量和光斑分 析。相對于現有技術分別調焦從而測量焦距和分析光斑，本發明所構思的技術方案操作成 本和制造成本都大幅降低；
[002。 似本發明采用水平主光軸的設計，光電接收器調整范圍大，且光源和光電接收器 都能調整，相對于現有的主光軸垂直通過顯微物鏡縮短成像范圍的焦距測量裝置，實現了 焦距測試光路和光斑分析光路的復用，同時由于能調整光源能提供軸外光，而不是采用接 收器接受偏轉模擬的方式，因此軸外光斑分析更為真實準確；
[0022] (3)安裝時，被測光學系統不能避免安裝角度偏差，本發明公開的測試儀，經測試 能規避安裝角度誤差，從而提高測量精度，降低安裝要求，調試方便。
[0023] (4)本發明在進行光斑分析時，由于光電接收器已位于被測系統的焦平面上，因此 成像效果好，測量精度高，分析速度快。
【附圖說明】
[0024] 圖1是本發明提供的光學系統綜合性能測試儀結構示意圖；
[0025] 圖2是本發明提供的光學系統綜合性能測試儀進行焦距測量時光路圖；
[0026] 圖3是光斑/光焦切換裝置插拔結構示意圖；
[0027] 圖4是實施例2進行焦距測試時CCD成像；
[002引圖5是實施例3光斑測試得到的聚焦光斑；
[0029] 圖6是實施例3光斑測試得到的聚焦光斑能量分布圖；
[0030] 圖7是實施例3光斑測試得到的軸外光斑；
[0031] 圖8是實施例3光斑測試得到的軸外光斑能量分布圖。
[0032] 在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結構，其中；1為光源，2為 光斑/光焦切換裝置，3為平行光管，4為被測光學系統座，5為光電接收器，6為圓轉臺，7為 平移臺，8為光學平臺，9為導軌，11為照明裝置，12為強度調節裝置，13為波長選擇裝置，21 為玻羅板，22為星點板，23為切換裝置，31為準直透鏡，41為被測光學系統。
【具體實施方式】
[0033] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，W下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用W解釋本發明，并 不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要 彼此之間未構成沖突就可W相互組合。
[0034] 本發明提供的光學系統綜合性能測試儀，如圖1所示，在水平的主光軸上依次設 置有光源1、光斑/光焦切換裝置2、平行光管3、被測光學系統座4和光電接收器5。
[0035] 所述光源1、光斑/光焦切換裝置2和平行光管3固定在圓轉臺6上，用于提供軸 上光或軸外光。
[0036] 所述光源1包括照明裝置11、強度調節裝置12和波長選擇裝置13。所述照明裝 置11產生的光，其光路上設置有強度調節裝置12和波長選擇裝置13。所述照明裝置11， 最好是能量可調的照明裝置11，使得光電接收器5上有響應。優選的，所述照明裝置11帶 有聚光鏡，能形成均勻光照明W保證光斑/光焦切換裝置2照明均勻。寬光譜照明裝置11 不同波譜的能量不一，一般可見光的能量較大，紅外光的量較小，調節照明裝置11的電源 電流可實現能量調整。所述強度調節裝置12,包括一個或多個衰減片，當照明裝置11能量 太大時，使用衰減片使得光強處于光電接收器5靈敏范圍內。衰減片可方便的插入光路或 推出光路W減小能量。所述波長選擇裝置13,用于選擇照明裝置11的帶寬，優選為濾光片。 測不同波長的用寬光譜光源或者用幾個不同波長的單色光源，加不同波段濾光片。常用有 波長540nm的濾光片，用于綠色光源；波長632. 8nm的濾光片，用于氮類激光器光源；波長 880nm的濾光片，為光線領域常用波長、波長1064nm的濾光片，為常用近紅外光。
[0037] 所述光斑/光焦切換裝置2,設置在平行光管3焦平面上，包括玻羅板21、星點板 22及切換裝置23,用于在玻羅板21和星點板22之間切換。所述玻羅板21為玻羅板21 上有成對的刻線，每對刻線間隔已知，所述玻羅板優選為狹縫玻羅板。所述星點板22為主 光軸上有透光小孔的不透明光學器件，其小孔直徑在0. 1mm至0. 5mm之間。所述切換裝置 23對于玻羅板21，復位時的微小位移主要要求刻線不能傾斜。計算得焦距測量相對誤差 為0. 1 %時允許傾斜0. 5°，可通過玻羅板21與星點半平面拼接、較接或插拔切換等方式實 現。
[0038] 所述被測光學系統座4可固定，可為透鏡夾，透鏡夾是準標準件，幾個一組，用于 夾不同直徑的透鏡，它可保證透鏡與光軸同必度，合用非常方便。因被測透鏡前面是平行光 束，被測光學系統41到平行光管3的距離無要求，為了結構緊湊，距離宜小。
[0039] 所述光電接收器5,固定在平移臺7上。所述平移臺7可帶動光電接收器5沿主光 軸往復運動，垂直于主光軸平移。所述光電接收器5,因要測二維光斑，且需要微細單元的能 量變化，優選面陣光電禪合器（CCD)。CCD的光譜響應范圍由測量范圍決定，一般從可見光 到近紅外（l〇64um)有響應。所述CCD象元大小均勻，響應度均勻。CCD象元小，分辨率高， 象元數多則好。
[0040] 工作時，被測光學系統41固定在光學系統綜合性能測試儀的被測光學系統座4 上，使得被測光學系統41的主光軸與光學系統綜合性能測試儀的主光軸重合，依次進行焦 距測量和光斑分析