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标题: 镜头检测之投影解像力量测 [打印本页]

作者: chiangshu 时间: 2005-3-2 16:04
标题: 镜头检测之投影解像力量测
第一章：镜头品质检测 在这一课程当中，我们要针对 “镜头的投影解像力量测 ”来做一个简介。任何产品的产出都需要经过检验，对于镜头，我们也有一套检测其品质的方法。所谓镜头的品质管理，首先要对镜头进行检测，然后将这些镜头做品质上的分级，比方说最高级、次等级、最劣级，最后根据这些等级，下单到不同的国家。那么，如何才称得上好镜头呢？一个好镜头的影像品质，它所呈现出的影像是没有变形，色彩准确，没有场曲、没有色差等像差，而且影像清晰细致。一般在镜头品质检测时，所考虑到的光学性质包括：畸变、光斑、亮度的均匀性、对比度、解像力…等。什么是光斑呢？如果镜头内部处理不佳，比方说镀膜不良、镜头设计不当、镜头没有涂黑，或是表面粗糙度不够精细，这些情形都可能使镜面产生多次反射或散射的现象，产生不必要的光线，而使影像斑斑点点，我们就称这种现象为光斑。有关畸变的定义可参考 “镜头检测之光学基础 ”课程。畸变的量测在“镜头的MTF量测”课程中有介绍，而亮度的均匀性、对比度通常伴随光学系统整体架构一起进行量测，可参考“投影机的亮度、对比度检测”课程。在此，我们仅介绍镜头的投影解像力检测。

第二章：投影解像力仪

2-1 投影解像力仪 投影解像力仪是一种利用光学投影的方式进行镜头解像力测试的仪器，是用来评定镜头解像力的简易检测方法。我们以日本Pearl Optical Industry出厂的RPT型投影解像力仪做例子，不同的型号代表不同的款式，而它们之间最主要的分别就在于测试标靶的大小，可分别应用在不同的产品上，例如投影机、数字相机等。

2-2 投影解像力仪的外观 这是两种不同型号的投影解像力仪：RPT-15C和RPT-107。基本上，两者的内部构造大同小异，只有测试标靶和夹持镜头可移动的范围不同。从外观上来看，我们可以看到投影解像力仪的测试标靶、待测镜头的挟持环和水平调整仪，而灯源位置则在仪器的内部。

2-3 投影解像力仪的内部构造 看过了外观，现在我们来了解一下投影解像力仪的内部。首先，我们先得认识测试标靶，测试标靶的样式如上图所示，不同半径的圆圈代表不同视场的圆。在各个视场所形成的圆圈中：于上、下、左、右、左上、左下、右上、右下方均有不同空间频率分布之黑白线对。　　而下面的图则为投影解像力仪的基本构造：黄色的光源经过过集光镜组将光源投射在测试标靶上，也就是粉红色显示的部分；测试标靶上有许多横直的黑白线对条纹，因此，投影出来的影像即标靶的影像。测试人员即根据黑白线对的成像清晰度来作为可否鉴别黑白条纹的解像力判断。

第三章：解像力

3-1解像力的定义

在进行解像力测试之前，我们必须了解何谓解像力? 何谓空间频率？解像力与空间频率的单位都是：lp/mm。lp指的就是line pair。以解像力测试标靶上的图样举例说明，测试标靶的图案是由一系列不同宽度间隔的黑白线对组合而成。标靶上的数值，如32、50..等等数值，所代表的就是空间频率值，表示在每一个mm的范围内，有几组黑白条纹线对。比方说，在一个mm的范围内有50组黑白条纹，那么，它的空间频率就是50 lp/mm 。而所谓的解像力指的是可鉴别非常靠近的两个物点之能力，简单来说，就是可鉴别多少组黑白线对的能力，也就是可鉴别多少空间频率值的能力。

对于空间频率为 N ( lp/mm)之黑白线对而言，代表每一个mm就有N组黑白条纹，这也就是说每组黑白条纹的宽度为 1/N (mm)。我们想象：如图(A)所示，有一个光栅(或数个光狭缝)，光可通过的线条区域，其光强度为1 ，光不可通过的线条区域，其光强度为0 ，也就是光强度分布近似于0、1 、 0、1的矩形方波之光强度分布，如图(B)所示。但是对于通过光栅或光狭缝之光线，在每条光栅狭缝边缘处均会产生绕射，如图(C)所示。使得绕射光线并不会落在光通过之白光区，而是落在黑暗线区的边缘，造成白光区不够亮，黑光区不够暗，降低了通过光栅后的黑白对比度。当光栅的条纹数目愈密，条纹之黑白对比度愈差，那么鉴别条纹的程度愈差，如图(D)所示。同样的，由于光学系统本身含有像差，使得每对黑白条纹经过光学系统成像后，会变得较为模糊，不再是清晰的黑白条纹。黑白条纹的光强度分布不再是黑白分明近似矩行方波的分布，而是呈现如图(D)的余弦光强度分布。所以条纹愈细，对比度相对地愈低，也就愈难被鉴别。

在测试标靶中，我们所看到的黑白条纹，有的是在成像面上沿着直径方向排列之黑白条纹线对，另一部份则为沿着缘圆周之切线方向排列的黑白条纹线对。分别代表用来测试径向方向与测试切线方向的成像品质的解像力。在图中我们可以看到S和T两个英文字母。S是Sagittal Image，或称为Radial Image，指的是弧矢向、径向的成像，为沿着直径方向，也就是由圆心辐射状射出之箭头方向的影像。 T则是Tangential Image，也称为 Meridinal Image，表示子午方向的成像；也就是沿着圆周上任一点位置之切线方向的影像，此方向是和径向垂直的。检测人员由中心往外层，记录各点Sagittal (S) /Tangential (T) 的解像力，这个解像力指的就是可鉴别的黑白线对之空间频率。

3-2 解像力规格需求的计算概念

解像力规格需求指的是对空间频率的鉴别能力。那么，要如何计算解像力的规格需求呢？首先，对于数字相机而言，我们必须要知道CCD的像素(也就是pixel数目) 以及CCD的规格尺寸。对于投影机而言，我们则必须要知道该LCD面板的画素(pixel数目)和LCD 面板的尺寸。以1280*1024画素的投影机来举例：因为线对是由一黑一白所组成，代表要表现出黑白影像两个光点，至少需要两个画素。所以将画素除以2，代表此LCD 面板在水平方向最多可解析到(1280除以2等于640组)黑白条纹线对，在垂直方向最多可解析到(1024除以2等于512组)黑白条纹线对；对于长宽比为5比4 的LCD面板而言，LCD面板在水平方向的长度计算：是将LCD对角线的尺寸0.9吋，乘以25.4mm，再乘以五分之四所得到的结果，得到 18.29 mm值，而在垂直方向则等于(0.9*25.4*3/5=13.72 mm)；最后，我们将水平方向的线对640 lp 除以水平方向的长度18.29 mm，得到35 lp/mm，也就是说：这个镜头在水平方向，至少必须达到35 lp/mm的需求，才能满足最低解像力空间频率的需求。同理，也可计算出垂直面的解像力需求之空间频率值为37 line pair。所以35 lp/mm和37 lp/mm就分别是这个镜头在水平和垂直方向的解像力空间频率需求值。

第四章：解像力检测

4-1 检测工作和检测记录

这是一个测试标靶的不同空间频率之黑白线对分布图。在这些同心圆上可以看到许多条纹，在检测时，检测人员必须检测每一圈上A~H各位置点可以解像的能力有多少。一般的检测工作包含描述镜头、记录焦距范围、焦距状态和投影距离，然后由中心往外层，将每一圈的Sagittal和Tangential方向的可被鉴别的最高空间频率的黑白线对记录到检测记录表。

4-2 检测之考量

在进行投影解像力的测试时，有几个需要注意的事项：我们不能单单只把镜头摆上去做测试，也必须考虑光线的折射、PBS及X-cube的摆设位置，也就是说，检测的所有设备以及其它光学组件必须和当初光学设计者要求的规格和装置一模一样！目前关于投影检像力的量测，仍由检测人员的肉眼来进行检测，尚无标准量化的数据。由于这与个人的眼睛鉴别能力大有关联，如何发展与制定一套针对量产检测之自动检测设备为目前产业界的需求。

作者: xulifang 时间: 2006-1-22 16:35
真的很感谢搂主~谢谢，想和楼主交个朋友，邮箱xulifang2000@163.com

作者: xiaoniu 时间: 2006-1-23 22:14
谢谢楼主的资料！！！

作者: heyang2008 时间: 2007-5-30 16:21
感谢楼主，好东东，支持！

作者: swordsman52 时间: 2007-7-13 21:13
谢谢楼主了，还有这方面的资料吗

作者: whphoton 时间: 2007-7-15 20:27
very good
very goovery goodd

作者: honda1947 时间: 2007-10-16 23:26
谢谢楼主了，内容里请问有图示可以看吗？？？

作者: yongsina 时间: 2011-4-25 05:47

作者: xinnzhou 时间: 2011-6-23 00:07

作者: gb936 时间: 2012-2-7 22:39
镜头检测之投影解像力量测

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