CN101625280B - 快速测定投影镜头光学传递函数的测量装置 - Google Patents

Abstract

一种快速测定投影镜头光学传递函数的测量装置，由计算机、CCD摄像机、高清晰平板显示器、投影仪和银幕组成，用计算机编程设计亮度分布为I＝cosπx²的余弦型条纹图形，分别传输给高清晰平板显示器和投影仪显示，分别用CCD摄像机拍摄下所显示的条纹图形作为被测投影镜头的输入图形信号和输出图形信号传输给计算机，经计算机计算后得到调制传递函数(MTF)值和相位传递函数(PTF)值，从而完成对投影镜头光学传递函数(OTF)的测量，本发明测量装置可省去光电扫描装置和电信号处理装置，还可省去精密光栅的制作以及为保证精密光栅正常工作所需的实验室环境，并可有效消除CCD摄影物镜像差校正不理想带来的影响。

Description

快速测定投影镜头光学传递函数的测量装置

技术领域

本发明属于光学传递函数(OTF)测量领域，涉及利用CCD摄像机摄取空间频率连续分布的余弦条纹图形，对投影镜头光学传递函数进行快速测定的装置。

背景技术

用测定光学传递函数值的办法来评定光学系统的成像质量是目前较为客观、全面的方法。测定光学传递函数的测量仪器有很多种，每一种方法都需要光电扫描和电信号的复杂处理才能完成测试。根据光学傅立叶分析法，测试仪器中需要一块精密的、制作比较困难的正弦光栅，这使得测试仪器结构复杂、成本高；目前，光学传递函数的测量需要在专门的实验室中进行，而且一旦光学系统和机械、电子系统组装成一套完整的产品后，就必须从产品中再次取出光学系统进行光学传递函数的测量，测量很不方便。

发明内容

针对目前光学传递函数测量仪器存在的不足，本发明提供了一种利用CCD摄像机摄取空间频率连续分布的余弦条纹图形，对投影镜头的光学传递函数进行快速测定的测量装置。

本发明的测量装置由计算机、CCD摄像机、高清晰平板显示器、投影仪和银幕组成。计算机与高清晰平板显示器相连，可以将计算机上设计好的测试图形通过该平板显示器显示出。计算机还与投影仪相连，把测试图形传输给投影仪，并投影到银幕上。计算机同时与CCD摄像机相连，能够实时获取CCD摄像机采集到的图形信息。CCD摄像机采集到的图形信息实时传输给计算机，由计算机快速计算后直接给出投影镜头的调制传递函数(MTF)和相位传递函数(PTF)的值，从而完成对投影镜头光学传递函数(OTF)的测量。

采用本发明装置测量投影镜头的光学传递函数时，操作如下：

用PC计算机编程设计亮度分布为I＝cosπx²的余弦型条纹图形，将此条纹图形通过高清晰平板显示器显示出，该条纹的亮暗分布成余弦型周期变化，空间频率则随条纹的位置连续变化。用CCD摄像机拍摄下高清晰平板显示器所显示的条纹图形作为被测投影镜头的输入图形。再将计算机编程设计亮度分布为I＝cosπx²的余弦型条纹图形传输给投影仪，通过投影仪的投影镜头将条纹图形投影在银幕上，由同一CCD摄像机拍摄下银幕上的投影图形作为被测投影镜头输出图形。输出图形条纹的对比度随条纹空间频率不同所得到的值与输入图形条纹的对比度随条纹空间频率不同所得到的值之比，即为投影镜头在不同空间频率下的调制传递函数值。输出图形中条纹相对于输入图形中条纹随空间频率不同而产生的位移量，即为投影镜头在不同空间频率下的相位传递函数值。通过计算机绘出调制传递函数和相位传递函数随条纹空间频率变化的关系曲线，即完成对投影镜头光学传递函数的测量

用CCD摄像机一次性摄取高清晰平板显示器和投影银幕上所给出的条纹分布图像，是为了利用计算机进行数字图像处理，计算不同空间频率处条纹的对比度和相对位移，从而得出调制传递函数和相位传递函数随空间频率变化的值。

本发明装置在测量投影镜头的光学传递函数时，由于利用CCD摄像机摄取空间频率连续分布的余弦条纹图形进行数字图像处理，可省去光电扫描装置和电信号处理装置，还可省去精密光栅的制作以及为保证精密光栅正常工作所需的实验室环境，所以操作方便，并可实现投影镜头光学传递函数的现场实时测量。此外，用CCD摄像机拍摄由高清晰平板显示器显示出的设计条纹图作为输入图形，可有效消除CCD摄影物镜像差校正不理想给实际测量带来的影响。

附图说明

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步详细的说明。

图1.是本发明测量装置的工作原理图；

图2.是通过CCD摄像机获取待测投影镜头输入图形的工作原理图；

图3.是通过CCD摄像机获取待测投影镜头输出图形的工作原理图；

图4.是为本测量装置编程设计的余弦型条纹图形；

图5.是该余弦型条纹图形的亮度分布曲线；

图6.是由CCD摄像机记录下的、高清晰平板显示器显示出的条纹图形；

图7.是该输入图形的亮度分布曲线；

图8.是由CCD摄像机记录下的、投影到银幕上的条纹图形；

图9.是该输出图形的亮度分布曲线；

图10.是根据图7和图9计算得到的调制传递函数(MTF)曲线；

图11.是根据图7和图9计算得到的相位传递函数(PTF)曲线。

图中：1是CCD摄像机与计算机的连接电缆，2是计算机，3是CCD摄像机，4是高清晰平板显示器与计算机的连接电缆，5是银幕，6是高清晰平板显示器，7是投影仪，8是投影仪与PC计算机的连接电缆。

具体实施方式

如图1所示，本发明测试装置由计算机2，CCD摄像机3、高清晰平板显示器6、投影仪7和银幕5组成。

如图4和5所示，用计算机编程设计亮度分布为I＝cosπx²的余弦型条纹图形，将此条纹图形通过高清晰平板显示器6显示出。由CCD摄像机3拍摄下所显示图形作为被测投影镜头的输入图形，见图2、图6和图7。将该余弦条纹图形传输给投影仪7，通过投影仪的投影镜头将条纹图形投影在银幕5上，由同一CCD摄像机3拍摄下银幕上的投影图形作为被测投影镜头输出图形，见图3、图8和图9。将CCD摄像机3采集的输入图形和输出图形的信号实时传输给与之相连的计算机2，由计算机快速计算出调制传递函数和相位传递函数的值，并绘制出调制传递函数和相位传递函数的曲线图，见图10和图11，由此完成投影镜头光学传递函数的测量。

Claims (1)

1.一种快速测定投影镜头光学传递函数的测量装置，其特征在于由计算机(2)、CCD摄像机(3)、高清晰平板显示器(6)、投影仪(7)和银幕(5)组成，用计算机编程设计亮度分布为I＝cos πx²的余弦型条纹图形，目的是测量投影仪的投影镜头光学传递函数，从而评定投影仪光学系统的成像质量；

将I＝cos πx²的余弦型条纹图形，通过高清晰平板显示器(6)显示出，并用CCD摄像机(3)拍摄下高清晰平板显示器(6)所显示的条纹图形作为被测投影镜头的输入图形信号传输给计算机处理；

将I＝cos πx²的余弦型条纹图形传输给投影仪(7)，通过投影仪(7)的投影镜头将条纹图形投影在银幕(5)上，由同一CCD摄像机(3)拍摄下银幕(5)上的投影图形作为被测投影镜头输出图形信号传输给计算机处理；

用计算机(2)计算出投影镜头在不同空间频率下的调制传递函数(MTF)值，即输出图形条纹的对比度随条纹空间频率不同所得到的值与输入图形条纹的对比度随条纹空间频率不同所得到的值之比；

用计算机(2)计算出投影镜头在不同空间频率下的相位传递函数(PTF)值，即输出图形中条纹相对于输入图形中条纹随空间频率不同而产生的位移量。

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