快速測定投影鏡頭光學傳遞函數的測量裝置的製作方法

2023-06-01 01:52:51 4

專利名稱：快速測定投影鏡頭光學傳遞函數的測量裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於光學傳遞函數(0TF)測量領域，涉及利用CCD攝像機攝取空間頻率 連續分布的餘弦條紋圖形，對投影鏡頭光學傳遞函數進行快速測定的裝置。
背景技術：
用測定光學傳遞函數值的辦^^評定光學系統的成像質量是目前較為客觀、全 面的方法。領啶光學傳遞函數的領糧儀蹄很多種，每一種方法都需要光電掃描和 電信號的複雜處理才能完成領賦。根據光學傅立葉分析法，測試儀器中需要一±央精 密的、製作比較困難的正弦光柵，這使得測試儀器結構複雜、成本高；目前，光學 傳遞函數的測量需要在專門的實驗室中進行，而且一旦光學系統和機械、電子系統 組裝成一套完整的產品後，就必須從產品中再次取出光學系統進行光學傳遞函數的 測量，測量很不方便。

發明內容
針對目前光學傳遞函數測量儀器存在的不足，本發明提供了一種利用CCD攝像 機攝取空間頻率連續分布的餘弦條紋圖形，對投影鏡頭的光學傳遞函數進行快速測 定的測 置。
本發明的測量裝置由計算機、CCD攝像機、高清晰平板顯示器、投影儀和銀幕 組成。計算機與高清晰平板顯示器相連，可以將計算機上設計好的測試圖形通過該 平板顯示器顯示出。計算機還與投影儀相連，把測試圖形傳輸給投影儀，並投影到 銀幕上。計算機同時與CCD攝像機相連，會旨夠實時獲取CCD攝像機採集到的圖形信息。 CCD攝像機採集到的圖形信息實時傳輸鄉射十算機，由計算機決速計算後直接給出投 影鏡頭的調帝帷遞函數(MTF)和相位傳遞函數(PTF)的值，從而完成對投影鏡頭 光學傳遞函數(0TF)的測量。
採用本發明裝置測量投影鏡頭的光學傳遞函數時，操作如下用pc計^m編程設計亮度分布為/=cos瓜2的餘弦型條紋圖形，將此條紋圖形通 過高清晰平板顯示器顯示出，該條紋的亮暗分布成餘弦型周期變化，空間頻率則隨
條紋的位置連續變化。用CCD攝像機拍攝下高清晰平板顯示器所顯示的條紋圖形作 為被測投影鏡頭的輸入圖形。再將計算機編程設計亮度分布為/ = cos^的餘弦型條 紋圖形傳輸給投影儀，通過投影儀的投影鏡頭將條紋圖形投影在銀幕上，由同一CCD 攝像機拍攝下銀幕上的投影圖形作為被測投影鏡頭輸出圖形。輸出圖形條紋的對比 度隨條紋空間頻率不同所得到的值與輸入圖形條紋的對比度隨條紋空間頻率不同 所得到的值之比，即為投影鏡頭在不同空間頻率下的調製傳遞函數值。輸出圖形中 條紋相對於輸入圖形中條紋隨空間頻率不同而產生的位移量，即為投影鏡頭在不同 空間頻率下的相位傳遞函數值。通過計^m繪出調帝,遞函數和相位傳遞函數隨條 紋空間頻率變化的關係曲線，即完成對投影鏡頭光學傳遞函數的測量
用CCD攝像機一次性攝取高清晰平板顯示器和投影銀幕上所給出的條紋分布圖
像，是為了利用計^ma行數字圖像處理，計算不同空間頻率處條紋的對比度和相 對位移，從而得出調製傳遞函數和相位傳遞函數隨空間頻率變化的值。
本發明裝置在測量投影鏡頭的光學傳遞函數時，由於利用CCD攝像機攝取空間 頻率連續分布的餘弦條紋圖形進行數字圖像處理，可省去光電掃描裝置和電信號處 理裝置，還可省去精密光柵的製作以及為保證精密光柵正常工作所需的實驗室環 境，所以操作方便，並可實現投影鏡頭光學傳遞函數的現場實時測量。此外，用CCD 攝像機拍攝由高清晰平板顯示器顯示出的設計條紋圖作為輸入圖形，可有效消除 CCD攝影物鏡像差校正不理想給實際測量帶來的影響。


下面結合附圖，通過實施例對本發明作進一步詳細的說明。 圖l.是本發明測量裝置的工作原理圖2. ^ffl過CCD攝像機獲取待測投影鏡頭輸入圖形的工作原理圖； 圖3. ^il過CCD攝像機獲取待測投影鏡頭輸出圖形的工作原理圖；圖4.是為本測量裝置編程設計的餘弦型條紋圖形； 圖5.是該餘弦型條紋圖形的亮度分布曲線；
圖6.是由CCD攝像機記錄下的、高清晰平板顯示器顯示出的條紋圖形；
圖7.是該輸入圖形的亮度分布曲線；
圖8.是由CCD攝像機記錄下的、投影到銀幕上的條紋圖形；
圖9.是該輸出圖形的亮度分布曲線；
圖IO.是根據圖7和圖9計算得到的調帝猴遞函數(MTF)曲線； 圖ll.是根據圖7和圖9計算得到的相位傳遞函數(PTF)曲線。 圖中l是CCD攝像機與計tm的連接電纜，2是計^m， 3是CCD攝像機，4是高
清晰平板顯示器與計算機的連接電纜，5是銀幕，6是高清晰平板顯示器，7是投影
儀，8是投影儀與PC計算機的連接爭纜。
具體實施例方式
如圖1所示，本發明測試裝置由計算機2， CCD攝像機3、高清晰平板顯示器6、 投影儀7和銀幕5組成。
如圖4和5所示，用計算機編程設計亮度分布為^w2的餘弦型條紋圖形，將 此條紋圖形通過高清晰平板顯示器6顯示出。由CCD攝像機3拍攝下所顯示圖形作為 被測投影鏡頭的輸入圖形，見圖2、圖6和圖7 。將該餘弦條紋圖形傳輸給投影儀 7，通過投影儀的投影鏡頭將條紋圖形投影在銀幕5上，由同"CCD攝像機3拍攝下 銀幕上的投影圖形作為被測投影鏡頭輸出圖形，見圖3、圖8和圖9。將CCD攝像機3 採集的輸入圖形和輸出圖形的信號實時傳輸給與之相連的計算機2 ，由計算機快速 計算出調製傳遞函數和相位傳遞函數的值，並繪製出調製傳遞函數和相位傳遞函數 的曲線圖，見圖10和圖11，由此完成投影鏡頭光學傳遞函數的測量。
權利要求
1、一種快速測定投影鏡頭光學傳遞函數的測量裝置，其特徵在於由計算機(2)、CCD攝像機(3)、高清晰平板顯示器(6)、投影儀(7)和銀幕(5)組成，用計算機編程設計亮度分布為I＝cosπx2的餘弦型條紋圖形，其目的是測量投影儀的投影鏡頭光學傳遞函數，從而評定投影儀光學系統的成像質量。
2 、根據權利要求1所述的測量裝置，其特徵在於將/ = (^瓜2的餘弦型條 紋圖形，通過高清晰平板顯示器(6)顯示出，並用CCD攝像機(3)拍攝下高清晰平 板顯示器(6)所顯示的條紋圖形作為被測投影鏡頭的輸入圖形信號傳輸給計算機 處理。
3、 根據權利要求1所述的測量裝置，其特徵在於將/ = 0^瓜2的餘弦型條紋 圖形傳輸給投影儀(7)，通過投影儀(7)的投影鏡頭將條紋圖形投影在銀幕(5)上， 由同一 CCD攝像機(3)拍攝下銀幕(5)上的投影圖形作為被測投影鏡頭輸出圖形信號傳輸給計算機處理。
4、 根據權利要求1、 2或3所述的測量裝置，其特徵在於用計算機(2)計算 出投影鏡頭在不同空間頻率下的調製傳遞函數(MTF)值，即輸出圖形條紋的對 比度隨條紋空間頻率不同所得到的值與輸入圖形條紋的對比度隨條紋空間頻率 不同所得到的值之比。
5、 根據權利要求1、 2或3所述的測量裝置，其特徵在於用計算機(2)計算 出投影鏡頭在不同空間頻率下的相位傳遞函數(PTF)值，即輸出圖形中條紋相 對於輸入圖形中條紋隨空間頻率不同而產生的位移量。
全文摘要
一種快速測定投影鏡頭光學傳遞函數的測量裝置，由計算機、CCD攝像機、高清晰平板顯示器、投影儀和銀幕組成，用計算機編程設計亮度分布為I＝cosπx2的餘弦型條紋圖形，分別傳輸給高清晰平板顯示器和投影儀顯示，分別用CCD攝像機拍攝下所顯示的條紋圖形作為被測投影鏡頭的輸入圖形信號和輸出圖形信號傳輸給計算機，經計算機計算後得到調製傳遞函數(MTF)值和相位傳遞函數(PTF)值，從而完成對投影鏡頭光學傳遞函數(OTF)的測量，本發明測量裝置可省去光電掃描裝置和電信號處理裝置，還可省去精密光柵的製作以及為保證精密光柵正常工作所需的實驗室環境，並可有效消除CCD攝影物鏡像差校正不理想帶來的影響。
文檔編號G01M11/02GK101625280SQ20081023356
公開日2010年1月13日 申請日期2008年11月14日 優先權日2008年11月14日
發明者李重光 申請人:昆明理工大學