光学单元的光学特性自动量测系统与方法技术方案

本发明专利技术提供一种光学特性自动测量量测系统与方法用以量测并量化待测光学单元的光学特性。该光学特性自动量测装置包含一光源装置、至少一组测试图样、一影像摄取装置与一数据处理模块。该量测系统利用影像摄取装置摄取通过待测光学单元之测试图样的影像，并藉由数据处理模块依据影像撷取装置所摄取的影像资料计算出该待测光学单元之光学特性，例如焦深、分辨率、相对照度、彗差、畸变等等。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用以量测光学装置的光学特性，并将结果加以量化的自动量测系统与量测方法。理想的光学投影系统是可将待投影物的影像忠实地呈现而没有任何畸变，然而因光学元件的特性而难以达到。光学镜头(lens)与投影机等光学装置的品质无法只用单一数值或单一特性因子加以断定，必须针对该装置的用途与需求效果而参考不同的特性参数。因此必须藉助量测光学装置的各种特性参数，让使用者依照不同的使用需求来选择合适的元件。举例来说，基本的特性参数可包含焦深(Depth of Focus)、解析度(Modulation Transfer Function，MTF)、相对照度(RelativeIllumination)、彗差(Chromatic Aberration)、畸变(Distortion)等等。以量测镜头或其它光学装置的解析度为例，大都以不同空间频率的例如条纹的图样当作输入信号。该图样经由光学装置成像，由所成像的明辨度来得知该系统的解析度。这种系统解析度的判定，常见的做法是藉助于训练有素的技术人员以目视影像方式来判定可辨识与否，因此是一种主观的判定。然而此法只能判定某一空间频率的图样或线条经由光学装置所成的像对该技术人员为可辨视或不可辨视，而无法得知其明辨度为多少百分比；亦即无法提供一客观的量化数。此外，另一常见的光学装置解析度量测方法，是利用具有光学镜头的影像摄取装置来摄取影像。但是因影像摄取装置的镜头本身亦有解析度与其它光学特性的限制，使得待测光学单元的光学特性量测值与实际值有所误差。鉴于上述问题，本专利技术的主要目的是提供一种不需额外镜头即可量测并量化待测光学单元的光学特性的光学特性自动量测系统与方法。本专利技术光学单元的光学特性自动量测系统，是应用于量测一待测光学单元的光学特性，该量测系统包含一为量测提供光源的光源装置、配置于光源装置与待测光学单元之间的测试图样、一影像摄取装置用以摄取通过待测光学单元的测试图样的影像、一可相对于影像摄取装置做前后移动并承载测试图样、光源装置以及待测光学单元的承载平台、以及一数据处理模块用以接收并处理由该影像摄取装置所传送的信号。本专利技术的测试图样包含黑白线对图样与透光率为0％、25％、50％、75％与100％的图样。本专利技术的光学特性自动量测系统及测试图样，可量测解析度(MTF)，焦深，横向彗差，畸变，相对照度与投影系统中LCD面板的旋转角度等。附图说明图1为本专利技术光学特性自动量测系统的示意图。图2为本专利技术的测试图样模块的示意图。图3为本专利技术的黑白线对的测试图样。图4为影像摄取装置的构造，其中A为固定式、B为移动式。图5为经由影像摄取单元所摄取的黑白线对的水平与垂直波形。图6为不同距离d与解析度MTF的关系曲线图。图7为经由彩色影像摄取单元所摄取的黑白线对不同颜色的波形。图8为系统示意图，描述本专利技术另一实施例的光学特性自动量测系统。符号说明10、10’——光学特性自动量测系统11——光源装置12——测试图样单元121——基板122——测试图样14——待测光学单元16——影像摄取装置161——影像摄取单元162——框架基板163——水平驱动机构164——垂直驱动机构18——承载平台19——数据处理模块101——信号产生装置102——待测的投影系统以下结合附图对本专利技术的的实施例进行详细说明。图1为本专利技术光学单元的光学特性自动量测系统第一实施例的配置示意图。如该图所示，本专利技术光学特性自动量测系统10(以下简称量测系统)包含一光源装置11用以提供量测时的光源、测试图样模组12配置于光源装置11与一待测光学单元14之间、一影像摄取装置16用以摄取测试图样模组12经光源装置11照射后通过待测光学单元14的影像并转成电信信号、一可相对于影像摄取装置16做前后移动并承载测试图样单元12、光源装置11以及待测光学单元14的承载平台18、以及一数据处理模块19用以接收影像摄取装置16所转换的信号，并计算出待测光学单元14的光学特性。该量测系统10的动作与计算方式将在后面叙述。图2所示为本专利技术测试图样模组12的一种例子。该测试图样模组12具有一基板121，例如透明玻璃，以及形成于该基板121的多个测试图样122。基板121的尺寸根据所要测试的待测光学单元14来决定，例如，若该待测光学单元14为使用于1.3”LCD面板的镜头(lens)，则该基板121的尺寸为26.4mm(H)*19.8mm(V)。另外，测试图样122的数量与配置于基板121的位置也有多种选择，本实施例为配置十三个测试图样122，并分别配置于该基板121之中心位置、从该中心位置至四个角落的对角线的0.5、0.7、以及0.9倍距离的位置。为有效测试光学单元14的光学特性，本专利技术提供下列几种不同图样的测试图样122，分别为黑白线对图样、通过75％、50％、25％以及0％的红(R)、绿(G)、蓝(G)光的图样。图3示出一种黑白线对图样的例子，其中每个黑色或白色线的线宽是根据所要测试的待测光学单元14来决定。例如，1.3”XGA的像素尺寸为25um，则每个黑色或白色线的线宽设定为25um，藉以表示每个像素的宽度。至于每个测试图样122需要几对水平与垂直的线对，则可根据需要设定，例如50对。图4A与4B示出本专利技术的影像摄取装置16的两种不同配置方式。第一种配置方式为十三点固定式，即在对应于测试图样模组12的测试图样122的位置分别固定配置一个影像摄取单元161，参考图4A所示。在该实施例中，因测试图样模组12具有13个测试图样122，故该影像摄取装置16亦配置13个影像摄取单元161，其位置亦分别为框架基板162的中心位置、从该中心位置至四个角落的对角线的0.5、0.7、以及0.9倍距离的位置。另一种配置方式为单点移动式，参考图4B所示，即仅在框架基板162上配置一影像摄取单元161，并由一水平驱动机构163与一垂直驱动机构164移动该影像摄取单元161至所需的位置，例如对应于测试图样模组12的测试图样122的位置。上述两种配置应用于不同光学特性的量测。且各影像摄取单元161的光线入射端可配置对于不同波长的色光具有相同衰减强度的滤光片，藉以适当过滤光线。同时，影像摄取单元161可为彩色线形电荷偶合元件(color line CCD)、彩色面形电荷偶合元件(color area CCD)、彩色线形接触式影像传感器(color line CIS)、或彩色面形接触式影像传感器(color area CIS)等元件。根据上述的自动量测系统与所配合的测试图样，本专利技术量测系统10可量测待测光学单元14的解析度(MTF)、焦深、横向彗差、畸变、相对照度。以下分别说明各种光学特性的量测步骤，且这些步骤最好在暗房中进行。解析度的量测流程步骤1开机一段时间，使灯泡亮度趋于稳定以避免量测误差。步骤2将待测光学单元14，例如投影机镜头，固定于承载平台18上；并根据镜头设计的成像距离移动承载平台18，使该投影机镜头与影像摄取装置间之距离为d。步骤3依次使用透光率为100％(全白)与透光率为0％(全黑)的测试图样，并利用13点固定式的影像摄取装置16接收全白与全黑测试图样时的影像并转换成电信号。接着，利用全白与全黑测试图样时的影像，个别调整每个影像摄取单元161的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学单元的光学特性自动量测系统，用以量测一待测光学单元的光学特性，该自动量测系统包含：一光源装置，用以提供量测时的光源；至少一组测试图样，配置于所述光源装置与所述待测光学单元之间；一影像摄取装置，包含至少一影像摄取单元，并用 来摄取穿过所述待测光学单元的所述测试图样的影像，并转成电信号；以及，一数据处理模块，它连接于所述影像摄取装置，用以根据该影像摄取装置所转换的电信号计算所述待测光学单元的光学特性；其中穿过所述待测光学单元的影像直接照射于所述影像摄取装 置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建邦，
申请(专利权)人：慧生科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]