望远系统分辨率现代测试技术研究

　　在目前广泛应用的光机电一体化仪器设备中,光学系统的性能参数优劣直接影响到整体性能的好坏,为此必须对其设计、加工与装配后的质量予以全面测试,从而了解其由于性能参数质量对整体性能的影响程度,以便进一步调整与校正,使其达到最佳的程度。望远系统传统的测试原理与方法,都是采用光学原理与技术,借助于辅助的目视仪器设备来实现测试读数的,这不仅受人为因素影响较大,而且易疲劳,影响测试精度。随着CCD技术和计算机图像处理技术的发展与应用,已扩展到光学系统性能参数测试的应用中。

　　本文则是把光学技术、光电传感技术、CCD技术、精密机械技术、自动控制技术和计算机图像处理技术等多学科技术有机的结合起来,完成了分辨率的现代测试。由于采用了CCD摄像技术和计算机图像处理技术,此技术使得测试精度和效率大大提高。

　　1　测试原理

　　望远系统分辨率,是指望远系统分辨无穷远处两个靠近物体的能力,以刚能分辨开的两个物点对系统入瞳中心的张角α表示,如图1所示。

　　测试系统由DLP (Digital LightProcessing)图形发生器、准直物镜、衰减片、被试系统、CCD摄像系统、计算机图像处理系统等组成,其示意图如图2所示。测试时,使平行光管、被试品和辅助前置镜三者光轴基本重合,通过辅助前置镜对分辨率图案即DLP生成图案像调焦,分辨率板图案或光电图形发生器生成的图案经被试品后所成的像由CCD光敏面接收,并送到计算机显示图像。经计算机判读给出最细一组线条的分辨角α值。其表达式如下所示。

　　式中:b———为被分辨开的线条宽度;

　　f′0———为平行光管焦距。

　　2　关键技术

　　2·1　光电图形自动生成技术

　　光电图形自动生成技术的核心是DLP投影技术,这种技术要先把影像讯号经过数字处理,然后再把光投影出来。更具体些,就是DLP投影技术是应用了数字微镜芯片(DMD)来做主要关键组件以实现数字光学处理过程。其原理是将光源藉由一个积分器(Integrator),将光均匀化,通过一个有色彩三原色的色环(ColorWheel),将光分成R、G、B三色,再将色彩由透镜成像在DMD上。以同步讯号的方法,把数字旋转镜片的电讯号,将连续光转为灰阶,配合R、G、B三种颜色而将色彩表现出来,最后再经过镜头投影成像。

　　DMD器件是DLP的基础,一个DMD可被简单描述成为一个半导体光开关。成千上万个微小的方形16×16μm镜片,被建造在静态随机存取内存(SRAM)上方的铰链接构上而组成DMD,如图3所示。每一个镜片可以通断一个像素的光,铰链接构允许镜片在两个状态之间倾斜, +10°为“开”,-10°为“关”,当镜片不工作时,它们处于0°“停泊”状态。根据应用的需要,一个DLP系统可以接收数字或模拟信号。一旦视频或图形信号在一种数字格式下,就被送入DMD。信息的每一个像素按照1: 1的比例被直接映像在它自己的镜片上,提供精确的数字控制。