Optical Test Station 光学测量工作站
OTS 500 中文操作手册
版本：2010/05
关于我们
北京宝御德科技有限公司在中国独家代理并技术支持：
德国 Moller-Wedel Optical GmbH 自准直仪、激光干涉仪、球径仪、测角仪 焦距/曲率半径/角度组合测量仪、相机镜头测试仪
软件 测量功能 有效焦距-EFL 后截距 BFL/法兰焦距 FFL 曲率半径的测量 MTF 测量 中心偏测量 中心偏测量-测量 调整 维护模式（Service Mode） 调整-总则 调整-测量仪器及步骤 调整-马达控制窗口 调整-马达控制初始化 调整-视频控制（Video control） 视频-工具 OTS 的导轨修正功能 文件（File）菜单 报告模板（Record templates） 总则 在测量报告模板中使用通配符 测量文件窗口中的编辑测量报告命令 测量报告（Measuring record）菜单 编辑测量报告（Edit measuring record）菜单 编辑（Edit）菜单
PCI 接口，440,000 像素，256 级灰度，真彩色 实时数字化图像处理
32 位软件，用于图像采集、评估及步进马达控制
仅供参考

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2. OTS 定义
下面将介绍利用 OTS 可以测量光学系统的哪些指标，包括这些指标的定义和测量过程。
2.1 测量焦距 2.1.1 焦距的定义
(3)
此处 T(R') 是 MTF ，(R')是相位传递函数。
MTF (T(R ')) 即为线扩展函数的傅立叶变换的数值。
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2.5 测量中心偏 2.5.1 中心偏的定义
当透镜的基准轴与光轴在位置或方向上出现偏差、并不重合时就会 出现中心偏差。
在启动软件后，两个马达驱动的轴会在软件控制下进行复位。 然后屏幕上将出现如下程序窗口：
调整测量窗口 的图标
软件菜单
实时图像 显示窗口
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进操作
高度: 1,900 mm （台面除外） 宽度: 750 mm 深度: 420 mm
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技术参数
指标
焦距 EFL 测量范围
焦距 EFL 重复性
焦距 EFL 精度 后截距 BFL 测量范围 后截距 BFL 重复性
后截距 BFL 精度 曲率半径测量范围
曲率半径重复性 曲率半径精度
2y´/ 2y = f´p / f´k
此处： 2y: 分划线上狭缝间距 2y´: 分划线图像的狭缝间距 f´k: 准直仪焦距 f´p: 样品的焦距（需要测量的）
其测量数值通过如下公式计算：
f´p = (f´k * 2y´) / 2y
负焦距的测量方法与此类似。
当自准直仪在更远距离产生分划线的图像， 我们就需要使用长焦距的消色差物镜作为 转换透镜。
硬件描述 主机 组件 自准直仪单元 如何调整零位（zero position） 什么是零位？ 调整零位
仅供参考

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1.
光机结构
步进马达驱动的长导轨， 用于测量长至 1,200 mm 的 EFL/BFL
自准直仪，带 LED 光源，C 接口及数据采集 CCD 相机
焦距是近轴的光学尺寸。定义如下：
焦距 f 是光学系统主点到焦点的距离。 物/像焦距的基点是物/像的主点。
主点 H 和 H'是折射表面或折射表面系统的主要元素。其定义如下：
一个垂直于光轴的目标经由主点 H，在垂直于光轴的平面上形成一个放大一倍的像。这个像包含主点 H'。
物平面 s = -∞ （无穷远）
原则上来说中心偏可以在透射光及反射光下进行测量。
在 OTS，我们采用透射光测量中心偏。
2.5.2 中心偏的测量原理
准直仪将分划线成像于无穷远。样品在其焦平面上生成分划线的图像。分划线的图像由一个读出望远镜 （配有额外光学元件的自准直仪）成像于 CCD 相机上。样品通过转台沿其基准轴旋转。如果存在中心偏差， 分划线的图像以圆圈的形式旋转。圆圈的直径是偏心的数值。中心偏差的单位是 µm。.
OTS 500 5…1,200 mm -5…-1,200 mm ±0.04…±0.3% （正） ±0.04…±0.3% （负）
.3% 5…1,200 mm ±0.04% … 0.3%
±0.3% ± 1,200 mm ± 0.04…± 0.3%
± 0.3% 通过一个狭缝评估 子午 / 弧矢方向， 轴上
MTF 测量原理
MTF 测量时焦距范围 MTF 重复性 MTF 精度
透镜中心偏测量的重复性 透镜中心偏测量的精度 CCD 相机 最大孔径
步进马达控制器
准直仪焦距 自动对焦
自动测量步骤 最大样品直径
样品夹具 手动测量步骤
操作系统 计算机 图像处理卡 （图像采集卡）
软件
测量范围可以通过其它标准镜头扩展。
德国 OEG GmbH MTF 测试仪、手机镜头测试仪、划片机 FLATSCAN 平面度扫描仪、表面张力仪 激光干涉条纹分析软件、显微镜分析软件
德国 Mikroskop Technik Rathenow 工业显微镜
详细资料请访问： 或垂询： 北京宝御德科技有限公司 地址：北京海淀区增光路 27 号增光佳苑 2 号楼 1 座 2105 室 邮编：100048 电话：010 68469835/36 传真：010 68467228 网站： Email: sales@
L'(x') = x (K'(x'))
(1)
现在我们计算线扩展函数的傅立叶变换，它相当 于复光学传递函数。
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D(R') = F L'(x')
(2)
此处： R'：像空间的空间频率 F ：傅立叶变换
通过它：
D(R') = T(R') ej(R')
5…1,200 mm ±3% (±0.03) ±3% (± 0.03) ±0.02…±0.2%
± 0.3% 高分辨率线性 CCD 相机，440,000 像素
65 mm 3 轴，微步进操作 （每行程 40,000 步）
500 mm 是 是
200 mm 自中心夹具 是，通过操纵杆
Windows XP/Vista/7 主流配置
2.2.2 后截距（BFL）-测量原理
准直仪将一个分划线投射到无穷远。样品在其焦平面产生此准直仪分划线的图像。读出望远镜由一个自准 直仪和一个放大物镜组成。通过读出望远镜的垂直移动，我们就可以确定出分划线的图像与样品最后表面 顶点之间的距离。
两个平面之间的距离即为后截距（BFL）。
最后一个透镜表面的顶点
2.4.2 MTF 的测量原理
MTF 软件通过刃边或线列图像计算出 MTF。
准直仪将分划线投射到无穷远。样品在其焦平面上生成准直仪分划线的图像。读出望远镜由一台自准直仪 和一个放大物镜构成。借助读出望远镜，我们可以在 CCD 相机上生成一个图像，并通过图像处理系统进行 评估。
相关信息： 目标结构 y（x）的图像称之为 y'（x '）。y'(x ')对应的刃边图像称之为 K'（x '），此处 X 是图像中的局部坐 标。 如果使用刃边图像，我们可以通过鉴别该刃边图像来计算出线扩展函数（无限狭窄线：L’(x)的图像）。
2.3.2 曲率半径的测量原理
我们借助带有转换镜头的自准直仪进行曲率半径的测量。在准直光路中，消色差的镜头在其焦平面上产生 分划线的图像。 通过垂直调整带有转换目镜的自准直仪，我们可以将分划线的图像对焦在样品表面的曲率中心的顶点和中 心。 只有在这两个位置上，才会各自产生一个强对比度的反射像。这两个平面之间的距离即为曲率半径 R。
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目录
1.
2. 2.1 2.1.1 2.1.2 2.2. 2.2.1 2.2.2 2.3 2.3.1 2.3.2 2.4 2.4.1 2.4.2 2.5 2.5.1 2.5.2
3. 3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.1.5 3.1.5.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.2.6 3.2.7 3.2.8 3.3 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4 3.4.5 3.4.6
4. 4.1 4.2 4.2.1 4.3 4.3.1 4.3.2
光机结构 / 技术参数
OTS 定义 测量焦距 焦距的定义 焦距的测量原理 测量后截距（BFL) 后截距的定义 后截距的测量原理 测量凹面或凸的曲率半径 曲率半径（Radius）的定义（使用 OTS 测量时） 曲率半径的测量原理 测量轴上调制传递函数（MTF） MTF 的定义 MTF 的测量原理 测量中心偏 中心偏的定义 中心偏的测量原理
因为测量结果中也包括有转台的 偏心 ，所以我们需要借助基准 件测量出该偏心，并从测量数值 中扣除，以得出透镜自身的中心 偏。
测量范围 （显示器图像）
计算机屏幕上分划线 的实时图像 D
以 µm 为单位的圆圈的 直径即为中心偏差。
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3. 软件
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2.1.2 焦距的测量原理
准直仪将十字线投影到无穷远。样品会在焦平面上产生一个分划板的图像。分划板图像的尺寸仅取决于准 直仪物镜的焦距和样品的焦距。我们可以借助读出望远镜测量分划线图像的尺寸。这个读出望远镜由一台 自准直仪和一个放大物镜组成，它将分划线的图像投射到 CCD 芯片上。图像处理系统会计算出分划线图像 的尺寸和焦距。为了能够测量较大的焦距范围，我们需要根据焦距的大小使用不同的转换透镜。我们的每 一个转换镜头的校准数值都储存在计算机的数据表中。借助该校准数据、已知的准直仪焦距及狭缝的间距， 我们就可以通过如下公式计算出焦距的大小：