【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光学测试设备，尤其涉及一种基于双孔光阑的成像镜头。
技术介绍
1、在激光散斑测量领域，不同的光学测试设备对于提升散斑测量精度大小有不同的影响。本申请人所研发《cn202111523480.6一种激光显示中动态散斑的测试方法及其测试装置》中采用的小量位移成像设备和旋转玻璃片改变光路的方法，能够有效克服激光散斑测试方法易受屏幕微结构、图像像素单元结构、亮度均匀度影响的情况，提升散斑测量精度。然而在使用过程中发现小量位移成像设备的方法会造成光学测量设备成像抖动的问题；旋转玻璃片改变光路的方法会因其玻璃片的厚重造成像素对齐困难的问题，如何解决上述困难成为该技术应用推广拦路石。
2、众所周知，在光学测试领域，成像镜头是至关重要的组成部分。随着光学测试技术的不断发展，成像镜头的精度、像差等技术难题均都得到了有效的解决方案。
3、双高斯结构是一种经典的镜头设计，由德国数学家、物理学家卡尔·弗里德里希·高斯(carl friedrich gauss)于19世纪初提出，并由英国光学设计师保罗·鲁道夫(paul rudolph)于1896年改进。其典型结构为对称或接近对称的结构，通常由前后两个对称或接近对称的弯月形透镜组组成，光阑放置在两个透镜组中间。这种对称结构使得双高斯镜头能够很好地校正多种像差，尤其是畸变和彗差，从而获得高质量的成像效果。由于其出色的性能，双高斯结构被广泛应用于各种摄影镜头，特别是大光圈标准镜头。
4、双高斯结构通常由两个对称或近似对称的弯月形镜片组组成，光阑位于两个镜片组
技术实现思路
1、针对上述问题以及基于双高斯镜头的结构特点，本专利技术提供了一种基于双孔光阑的成像镜头，以充分发挥双高斯镜头的优点，无需位移，即可采集两幅图像，以解决设备位移所造成光学测量成像抖动的问题，从而获得高质量的成像效果。
2、本专利技术所采用的技术方案为：一种基于双孔光阑的成像镜头，其要点在于，它包括：第一镜片组、第二镜片组、光阑和可切换遮挡装置，其中所述第一镜片组和第二镜片组构成双高斯结构，所述的光阑包含两个光阑孔，两个光阑孔的圆心位于光阑的直径上，且以光阑的圆心为对称点，可切换遮挡装置交替遮挡其中一个光阑孔。
3、本专利技术创造性地对双高斯镜头进行改进，将其中传统的单孔光阑改为双孔光阑，其圆心分别为、，所述双孔结构式光阑及可切换遮挡装置被设置于平行光束路径上，且其位置设计确保了入射光束在经过该结构后，不会对成像系统的物像大小产生影响，双孔光阑位于光阑的x轴或y轴上，并通过可切换遮挡装置对其中一个光阑孔进行遮盖，使每次也只有一个光阑孔在工作，保持了双高斯镜头独有的优点，由于两个光阑孔在x轴或y轴上错位，无需移动光学测试设备，就能实现了光的位移，获得两个采集图像，所移动的距离为两个光阑孔之间的中心距，记为。
4、具体地，所述的可切换遮挡装置，放置在光阑前或放置在光阑后，该装置可实现切换遮挡状态，选择性切换遮挡其中一个光阑孔。
5、本专利技术的可切换遮挡装置的目的在于选择性遮挡其中一个光阑孔，使光束仅从其中一个光阑孔透过，而另一个光阑孔完全被遮盖不透光，从而实现光移动、图像移动。
6、进一步的设计：所述的可切换遮挡装置为一转盘，在其中的半个盘面中开有一个半圆形的孔，光阑圆心o与两个光阑孔圆心的连线与两个光阑孔的交点分别为：a、b、c、d，半圆形的孔的半径大于oa及od，半圆形的孔的直线边与光阑圆心o的垂直距离小于ob及oc。
7、所述的可切换遮挡装置为一转盘，在其中的半个盘面中开有一个孔，孔的开口最小处大于光阑孔的直径。
8、上述两个可切换遮挡装置都是通过可切换遮挡装置上所设计的孔不小于光阑孔，从而使光束能无障碍地穿过光阑孔和可切换遮挡装置到达成像装置中。
9、所述的可切换遮挡装置为一可转动的遮光片，遮光片的面积可完全遮盖单个光阑孔，却不遮挡另一个光阑孔。可切换遮挡装置完全遮盖其中一个光阑孔，使光束从另一个光阑孔穿过。
10、第一镜片组、光阑和第二镜片组之间为刚性连接。通过三者间的刚性连接，解决了小量位移成像设备的方法会造成光学测量设备成像抖动的问题。
11、光阑的直径为d，光阑孔的直径为0.1-0.4d，两个光阑孔最近相邻点的距离为0.1-0.5d。
12、上述装置与光学测试设备配合时的使用方法：
13、(a)将基于双孔光阑的成像镜头安装到光学测试设备上，校准第一镜片组与第二镜片组的光轴，确保第一镜片组与第二镜片组的光轴对齐；
14、(b)启动光源和可切换遮挡装置，并使可切换遮挡装置遮挡其中一个光阑孔，使用成像设备或图像采集单元来记录成像结果；
15、(c)驱动可切换遮挡装置，遮挡另一个光阑孔，记录成像结果。
16、第一镜片组主要用于初步会聚光线，减少像差，提高光学成像质量。该镜片组通过组合不同曲率半径的透镜，有效地降低了球差和彗差。
17、第二镜片组进一步校正剩余像差，并在焦平面形成清晰的光学图像。该镜片组与第一镜片组共同形成双高斯结构，从而有效补偿色差和场曲。
18、所述的双孔光阑的两个对称光阑圆孔其作用是通过双光路设计实现成像位移的效果，同时保持成像对称性。
19、进一步设计：在第二镜片组后端有一滤光片转盘，在滤光片转盘后是成像设备，滤光片转盘包括y滤光片、xr滤光片、xb滤光片、z滤光片，光线的光路为第一镜片组、遮光片、光阑、第二镜片组、滤光片转盘、成像设备，其中遮光片、光阑的位置可互换。
20、将本专利技术用于cn202111523480.6一种激光显示中动态散斑的测试方法及其测试装置时，由于本专利技术的可切换遮挡装置可实现实现光移动、图像移动，因而本专利技术替代了cn202111523480.6中的移动装置和测试装置，解决了小量位移成像设备的方法会造成光学测量设备成像抖动的问题和旋转玻璃片改变光路的方法会因其玻璃片的厚重造成像素对齐困难的问题，使cn202111523480.6得以推广应用。
21、具体的改进和应用方法如下：
22、激光显示中散斑的测试装置，是由屏幕、激光显示设备、基于双孔光阑的成像镜头（本专利技术）、滤光片转盘、图像采集单元、电脑构成，图像采集单元与电脑进行信号连接，将图像采集单元所拍摄的图像传输给电脑，电脑中存有计算公式，电脑控制图像采集单元进行散斑图案的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于双孔光阑的成像镜头，其特征在于，它包括：第一镜片组、第二镜片组、光阑和可切换遮挡装置，其中所述第一镜片组和第二镜片组构成双高斯结构，所述的光阑包含两个光阑孔，两个光阑孔的圆心位于光阑的直径上，且以光阑的圆心为对称点，可切换遮挡装置交替遮挡其中一个光阑孔。
2.根据权利要求1所述的一种基于双孔光阑的成像镜头，其特征在于，所述的可切换遮挡装置，放置在光阑前或放置在光阑后，该装置可实现切换遮挡状态，选择性切换遮挡其中一个光阑孔。
3.根据权利要求2所述的一种基于双孔光阑的成像镜头，其特征在于，所述的可切换遮挡装置为一转盘，在其中的半个盘面中开有一个半圆形的孔，半圆形孔的圆心与光阑圆心o共轴，光阑圆心与两个光阑孔圆心的连线与两个光阑孔的交点分别为：a、b、c、d，半圆形的孔的半径大于oa及od，半圆形的孔的直线边与光阑圆心o的垂直距离小于ob及oc。
4.根据权利要求2所述的一种基于双孔光阑的成像镜头，其特征在于，所述的可切换遮挡装置为一转盘，在其中的半个盘面中开有一个孔，孔的开口最小处大于光阑孔的直径。
5.根据权利要求2所述
6.根据权利要求1所述的一种基于双孔光阑的成像镜头，其特征在于，第一镜片组、光阑和第二镜片组之间为刚性连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于双孔光阑的成像镜头，其特征在于，光阑的直径为D，光阑孔的直径为0.1-0.4D，两个光阑孔最近相邻点的距离为0.1-0.5D。
8.根据权利要求1所述的一种基于双孔光阑的成像镜头，其特征在于，在第二镜片组后端有一滤光片转盘，在滤光片转盘后是成像设备，滤光片转盘包括Y滤光片、Xr滤光片、Xb滤光片、Z滤光片，光线的光路为第一镜片组、遮光片、光阑、第二镜片组、滤光片转盘、成像设备，其中遮光片、光阑的位置可互换。
9.根据权利要求1至7任一所述的一种基于双孔光阑的成像镜头的使用方法，其特征在于，(a)将基于双孔光阑的成像镜头安装到光学测试设备上，校准第一镜片组与第二镜片组的光轴，确保第一镜片组与第二镜片组的光轴对齐；(b)启动光源和可切换遮挡装置，并使可切换遮挡装置遮挡其中一个光阑孔，使用成像设备或图像采集单元来记录成像结果；(c)驱动可切换遮挡装置，遮挡另一个光阑孔，记录成像结果。
10.根据权利要求8所述的一种基于双孔光阑的成像镜头应用于激光显示中动态散斑的测试方法，其特征在于，激光显示中散斑的测试装置，是由屏幕、激光显示设备、基于双孔光阑的成像镜头、滤光片转盘、图像采集单元、电脑构成，图像采集单元与电脑进行信号连接，将图像采集单元所拍摄的图像传输给电脑，电脑中存有计算公式，电脑控制图像采集单元进行散斑图案的拍摄，图像采集单元的前方由近到远依次布置有滤光片转盘、基于双孔光阑的成像镜头，激光显示设备投射出的光投射到屏幕后，反射经基于双孔光阑的成像镜头、滤光片转盘进入图像采集单元，通过基于双孔光阑的成像镜头中的可切换遮挡装置使得屏幕图像在图像采集单元上所成的像发生移动，从而使图像采集单元采集到两幅具有相同测试区域、不同观察位置的图像；测试步骤为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于双孔光阑的成像镜头，其特征在于，它包括：第一镜片组、第二镜片组、光阑和可切换遮挡装置，其中所述第一镜片组和第二镜片组构成双高斯结构，所述的光阑包含两个光阑孔，两个光阑孔的圆心位于光阑的直径上，且以光阑的圆心为对称点，可切换遮挡装置交替遮挡其中一个光阑孔。
2.根据权利要求1所述的一种基于双孔光阑的成像镜头，其特征在于，所述的可切换遮挡装置，放置在光阑前或放置在光阑后，该装置可实现切换遮挡状态，选择性切换遮挡其中一个光阑孔。
3.根据权利要求2所述的一种基于双孔光阑的成像镜头，其特征在于，所述的可切换遮挡装置为一转盘，在其中的半个盘面中开有一个半圆形的孔，半圆形孔的圆心与光阑圆心o共轴，光阑圆心与两个光阑孔圆心的连线与两个光阑孔的交点分别为：a、b、c、d，半圆形的孔的半径大于oa及od，半圆形的孔的直线边与光阑圆心o的垂直距离小于ob及oc。
4.根据权利要求2所述的一种基于双孔光阑的成像镜头，其特征在于，所述的可切换遮挡装置为一转盘，在其中的半个盘面中开有一个孔，孔的开口最小处大于光阑孔的直径。
5.根据权利要求2所述的一种基于双孔光阑的成像镜头，其特征在于，所述的可切换遮挡装置为一可转动的遮光片，遮光片的面积可完全遮盖单个光阑孔，却不遮挡另一个光阑孔。
6.根据权利要求1所述的一种基于双孔光阑的成像镜头，其特征在于，第一镜片组、光阑和第二镜片组之间为刚性连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于双孔光阑的成像镜头，其特征在于，光阑的直径为d，光阑孔的直径为0.1-0.4d，两个光阑孔最近相邻点...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦欣彤，许仁杰，张晓宇，王蔚生，
申请(专利权)人：上海唯视锐光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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