CN101464208B - 测试光电成像系统解像力的电视线图表的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及测试光电成像系统解像力的电视线图表的制作方法，该制作方法包括以下步骤：采集制作图表的参数，计算最佳对焦距离；根据参数计算此光学系统可能测试范围的线对宽度；用待测光学成像系统拍摄制作的线对，以极限分辨线对的80％为准；检测是否拍摄区域的分辨极限落在线对内，若为是，则计算在此对焦位置图表的尺寸；确定各区域内最佳的线对组合，制作图表。与现有技术相比，本发明的优点包括：可以定量测试待测光学系统的解像力；通用性好；不存在因为chart大小而限制对焦距离；成本低廉；更能清楚表达测试区域的成像情况；不受像素多少和清晰度的限制；有Chart信息，更加适合量产。

Description

测试光电成像系统解像力的电视线图表的制作方法
技术领域
本发明涉及光电成像仪器的测试和性能检测方法，尤其涉及测试光电成像系统解像力的电视线图表(TVL chart)的制作方法。
背景技术
在当今时代，数码相机、手机摄像头、工业和医疗内窥镜等光电成像仪器已经广泛应用到人们的生活之中。光电成像仪器的测试和性能检测在设计和生产中已经变得十分重要。本发明主要是针对这一需要产生的。现在存在的测试chart，主要是为36mm的胶片，50mm的传统标准镜头制作。对于现在琳琅满目的光电成像系统来说，有些地方可以定性测试，但不能定量测试。现有国际通用的检测解像力的chart有：EIA 1956 resolution chart、ISO12233 Resolution chart、IEEE resolution chart。他们存在的缺陷有：
(1)不能定量测试光电系统的解像力。首先他们都有固定的尺寸，对于图中标定的数值，对于不同的光电系统不能表示恒定的意义。例如有3个光电成像系统，用于成像的CMOS图像传感器相同，使用的镜头不同。对于ISO12233 Chart图中标定3的位置，1#光学系统标识3的位置的线对宽度和300TVL线对宽度相同，应该表示300TVL；对于2#光学系统标识3的位置的线对宽和350TVL的线对宽相同，应该表示350TVL；3#光学系统标识3的位置的线对宽度和250TVL线对宽度相同，应该表示250TVL。那么我们只用ISO12233的Chart去观察测试。我们就不知道3究竟表示多少TVL；
(2)不能满足对焦需要。每种光学系统都要考虑对焦(根据工作范围，找到一个最佳的对焦距离)，而不同的光学系统的最佳对焦距离是不一样的。对于尺寸大小相对规定的chart来说，满足了对焦距离就不能满足刚好看到Chart的全部内容；刚好看到Chart的全部内容有不能满足对焦距离；
(3)专用Chart成本高；
(4)不能准确地表示同一视场的成像情况。从光学镜头的成像上讲，每一个成像的部分有子午像场和弧失像场，表现在Chart图上为横线和竖线。原有的Chart在同一个部分横线和竖线相隔太远，不能清楚表示同一个区域的子午像场和弧失像场成像状况；
(5)不能满足像素越来越高的需要。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种简单实用的测试光电成像系统解像力的电视线图表的制作方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：测试光电成像系统解像力的电视线图表的制作方法，其特征在于，该制作方法包括以下步骤：
(1)采集制作图表的参数，计算最佳对焦距离；
(2)根据参数计算此光学系统可能测试范围的线对宽度；
(3)用待测光学成像系统拍摄制作的线对，以极限分辨线对的80％为准；
(4)检测是否拍摄区域的分辨极限落在线对内，若为否，则返回步骤(3)；
(5)若步骤(4)中的检测结果为是，则计算在此对焦位置图表的尺寸；
(6)确定各区域内最佳的线对组合，制作图表。
所述的采集制作图表的参数，计算最佳对焦距离中：
(1)参数包括：光电成像系统的光电传感器的像素点大小p、镜头的有效焦距f、镜头的FNo.值F；
(2)最佳对焦距离：L＝f2/(2*p*F)。
所述的根据参数计算此光学系统可能测试范围的线对宽度的方法中：
(1)参数包括：光电成像系统的光电传感器的像素点大小p、图像点阵的行数k、最佳对焦距离L、镜头的有效焦距f；
(2)极限分辨率采用图像点阵的行数k；
(3)在最佳对焦距离处的线宽为m：需要求的电视线为x，则m＝(k/x)*p*(L/f)。
所述的用待测光学成像系统拍摄制作的线对是以极限分辨线对的80％为基准。
与现有技术相比，本发明的优点包括：
(1)可以定量测试待测光学系统的解像力，我们可以说这个光学系统可以达到XXX电视线；
(2)通用性好，用电视线来测试和表达，行业内都能理解；
(3)不存在因为chart大小而限制对焦距离，可以根据最佳对焦距离计算Chart的各个参数；
(4)成本低廉，自己设计，可以根据设计的线对宽度自己打印，不需要专业印刷；
(5)更能清楚表达测试区域的成像情况，因为横线和竖线相隔较近，可以判断测试区域的午像场和弧失像场的成像情况；
(6)不受像素多少和清晰度的限制，现有chart固定，随着图像像素的增加，分辨率会越来越高，本发明根据测试系统的参数计算而成，不存在不能和测试系统不对应的问题；
(7)有Chart信息，更加适合量产，尽量避免了出现Chart使用和发行错误的状况。
附图说明
图1是本发明测试光电成像系统解像力的电视线图表的制作方法的示意图；
图2是本发明测试光电成像系统解像力的电视线图表的制作方法的不同线对示意图；
图3是本发明测试光电成像系统解像力的电视线图表的制作方法的测试元素分布示意图；
图4是本发明测试光电成像系统解像力的电视线图表的制作方法的中心线对簇及标定值示意图；
图5是本发明测试光电成像系统解像力的电视线图表的制作方法的0.7视场线对簇分布示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，测试光电成像系统解像力的电视线图表的制作方法，该制作方法包括以下步骤：(1)采集制作图表的参数，计算最佳对焦距离；(2)根据参数计算此光学系统可能测试范围的线对宽度；(3)用待测光学成像系统拍摄制作的线对(以极限分辨线对的80％为基准)；(4)检测是否拍摄区域的分辨极限落在线对内，若为否，则返回步骤(1)；(5)若步骤(4)中的检测结果为是，则计算在此对焦位置Chart的尺寸；(6)确定各区域内最佳的线对组合，制作图表。
根据权利要求1所述的测试光电成像系统解像力的电视线图表的制作方法，其特征在于，所述的采集制作图表的参数，计算最佳对焦距离的方法包括：
(1)参数：光电成像系统的光电传感器的像素点大小p；镜头的有效焦距f；镜头的FNo.(F数)F。
(2)最佳对焦距离：对于焦距很短的超焦距镜头，照顾到无穷远成像。其最佳对焦距离L为：L＝f2/(2*p*F)。
根据权利要求1所述的测试光电成像系统解像力的电视线图表的制作方法，其特征在于，所述的根据参数计算此光学系统可能测试范围的线对宽度的方法包括：
(1)参数要求：像素点大小p；图像点阵的行数k(如图像点阵为640x480，则k＝480)；最佳对焦距离L；镜头的有效焦距f
(2)极限分辨率为图像点阵的行数k，如(1)中所举例子：此传感器的极限分辨力根据电视逐行扫描规律，最多能分辨480TVL(电视线)。
(3)在最佳对焦距离处的线宽为m：要求的电视线为x，则m＝(k/x)*p*(L/f)。
本发明包括以下技术特点：
(1)通过计算，得到特定光学系统的不同标度的精确的线对宽度。如图2中标定的数值，为此特定光学系统不同的线对；(此系统光电传感器的像素点大小为3.0um；像素点阵为640x480；镜头有效焦距：1.96mm；F/No.＝2.8；根据上述参数计算的300TVL、250TVL、200TVL的黑白线对)
(2)通过计算，得到特定光学系统在生产调试过程中的最佳对焦距离。如图3中的“对焦距离”；
(3)通过计算，得到特定光学系统在在最佳对焦距离处的chart尺寸。如图3中黑色边框最外边的尺寸；
(4)有设计好的Chart边框，便于调试和对准最佳位置；
(5)确定每个需要测试的光学系统分辨线对的分布，使特定光学系统都能够得到很准确地测试，根据需要测试的光学系统，如图4所示，光学系统中心要求达到的解像力必须落在300TVL～400TVL以内；
(6)组合测试线对的位置合理分布。线对粗的排列在外，线对细的排列在靠近中心的区域。如图5中的线对簇，实心箭头为300TVL线对；空心箭头为200TVL线对；
(7)组合测试线对在整个chart面上的位置排列；
7-Chart图边框、8-区域视场线对簇、9-Chart图信息10-中心位置线对簇。
由于光学系统在正常的情况下，中心的解像力比边缘区域高，越向外效果越差，所以中心的线对簇的标准应该比边缘部分高，所以中心标准为300TVL～400TVL；而边缘部分的测试范围为200TVL～300TVL；
线对簇在整个chart图上的位置安排，中心是图像最重要的区域，高解像线对的线对簇放置在中心位置，0.7视场也是图像边缘部分最重要的观察区域，是光学设计中校正各种像差的默认位置，周围200TVL～300TVL的线对簇的中心和0.7视场的点重合(图像的中心为0视场，矩形图面的外接圆半径为1视场)。
实施例1
与chart设计相关参数：
CMOS Sensor参数：像素点阵列：640x480；像素点大小：3.0um
镜头参数：F/No.＝2.8；  EFL＝1.96mm
对于此光电成像系统的最佳成像距离和各级线宽：
最佳对焦距离：30cm；
线宽：
400TVL：0.5474mm
350TVL：0.6256mm
300TVL：0.7299mm
250TVL：0.8759mm
200TVL：1.095mm
拍摄线对簇的图片，确定线对和线对簇排列是否合理：
中心区域线对簇拍摄照片：
中心400TVL线对不能清楚分辨，350TVL线对可以分辨，300TVL线对可以清楚分辨。说明线对选择合理、线对簇排列正确；
0.7视场区域线对簇拍摄照片：
0.7视场300TVL线对不能清楚分辨，250TVL线对可以分辨，200TVL线对可以清楚分辨。说明线对选择合理、线对簇排列正确
根据以上线对簇计算chart大小，设计chart：
在30cm处对焦的Chart尺寸：292mmx219mm。

Claims (2)

1.测试光电成像系统解像力的电视线图表的制作方法，其特征在于，该制作方法包括以下步骤：
(1)采集制作图表的参数，计算最佳对焦距离；所述的采集制作图表的参数，计算最佳对焦距离中：
1)参数包括：光电成像系统的光电传感器的像素点大小p、镜头的有效焦距f、镜头的FNo.值F；
2)最佳对焦距离：L＝f2/(2*p*F)；
(2)根据参数计算此光电成像系统可能测试范围的线对宽度；所述的根据参数计算此光电成像系统可能测试范围的线对宽度的方法中：
1)参数包括：光电成像系统的光电传感器的像素点大小p、图像点阵的行数k、最佳对焦距离L、镜头的有效焦距f；
2)极限分辨率采用图像点阵的行数k；
3)在最佳对焦距离处的线宽为m：需要求的电视线为x，则m＝(k/x)*p*(L/f)；
(3)用光电成像系统拍摄制作的线对，以极限分辨线对的80％为准；
(4)检测是否拍摄区域的分辨极限落在线对内，若为否，则返回步骤(3)；
(5)若步骤(4)中的检测结果为是，则计算在此对焦位置图表的尺寸；
(6)确定各区域内最佳的线对组合，制作图表。
2.根据权利要求1所述的测试光电成像系统解像力的电视线图表的制作方法，其特征在于，所述的用光电成像系统拍摄制作的线对是以极限分辨线对的80％为基准。
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