[发明专利]离散成像器件统计调制传递函数激光散斑测量方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于光电成像器件成像质量测试技术领域，是一种可实现非空间平移不变性离散成像器件统计调制传递函数测量的方法，可以快速测量离散成像器件的调制传递函数(MTF)，其可用于光电离散成像器件产品成像质量评定。

背景技术

调制传递函数(MTF)是一种描述光学系统成像质量的物理量，被普遍认为是评价光学系统成像质量较为完善的指标，其概念是建立在空间不变线性系统之上。对于离散成像器件来讲，由于其包含离散采样像元阵列，驱动电路以及A/D转换和图像采集卡等非线性组成部分，离散成像器件不具备严格的空间不变性。

因此，对于离散光电成像器件调制传递函数的测量，需要采取一些特殊的方法。目前可见报道的有微米级机械扫描法，光栅调制度法，随机图像(条纹)法等。这些方法都需要使用成像镜头，这就对调制传递函数测量装置的物象关系有严格要求，MTF的测量结果中，包含了成像镜头的MTF，不能直接用于评价离散成像器件。而只能首先测量出光电成像系统的调制传递函数，然后间接计算出离散成像器件的调制传递函数。

散斑是一种典型的统计光学现象，相干光通过粗糙表面散射就形成散斑。七十年代以来，关于散斑特性研究，大大的丰富了散斑的理论体系和应用范围。散斑理论表明，当相干光通过随机散射体后，其功率普密度由散射体出射平面通光孔径决定。将激光散斑应用于离散成像器件统计调制传递函数测量能够实现直接测量，此方法未见报道。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足而提供一种离散成像器件统计调制传递函数激光散斑测量方法和装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。

本发明提供的一种离散成像器件统计调制传递函数激光散斑测量方法，是将散斑投射到离散成像器件靶面上做为输入，离散成像器件采取散斑图即为输出，通过输入和输出的功率谱对比，得到离散成像器件的统计调制传递函数，具体测量过程为：

首先将离散成像器件统计调制传递函数测量装置置于避光处，将激光器，激光扩束镜，随机散射体、孔径光阑、偏振片，待测量离散成像器件依次置于同一条直线上，保证其共光轴。孔径光阑紧贴随机散射体出射表面，偏振片置于孔径光阑之后，紧贴孔径光阑。

其次调整随机散射体出射平面孔径光阑的直径大小和待测离散成像器件的位置，使投射到离散成像器件靶面上的散斑的功率谱密度截止频率足够高，在器件奈奎斯特频率的两倍处降为零。

再次将计算机和图像采集卡采集离散成像器件探测到的激光散斑图，经过数据处理得到散斑图的功率谱密度，与输入激光散斑功率谱密度对比即得到离散成像器件的调制传递函数。

本发明提供的一种激光散斑法测量离散成像器件的统计调制传递函数测量装置，包括激光器、激光扩束镜、随机散射体、孔径光阑、偏振片、待测量离散成像器件、带有图像采集卡的计算机和显示器；其连接关系是：上述器件依次放置在平面上，其中所述孔径光阑紧贴随机散射体出射表面，偏振片置于孔径光阑之后，紧贴孔径光阑；激光扩束镜、随机散射体、偏振片、待测量离散成像器件共光轴；待测量离散成像器件通过图像采集卡连接到计算机上；所述计算机包含相应图像采集和数据处理软件。

所述随机散射体可以是毛玻璃，也可以是随机微透镜阵列或者积分球。

该测量装置结构简单，操作简便，一次采图即可得到离散成像器件的MTF；通过改变散射体出射平面孔径的大小或者离散成像器件的位置即可测量不同的离散成像器件的MTF。

本发明的工作过程为：激光器发出的激光，经过激光扩束镜扩束后，照射到随机散射体上产生散斑，通过调整散斑出射面孔径的大小和离散成像器件的位置，可以调整照射到离散成像器件上激光散斑的功率谱密度(PSD)，通过对接收到的图像进行频谱分析，对比输入的PSD，即可得到离散成像器件的统计调制传递函数(MTF)。

本发明具有以下优点

1.测量过程不需要成像镜头，可直接测量出离散成像器件的MTF；

2.与刀口等方法对比该测量装置简单，接收端不需要进行微米级扫描；

3.由于激光散斑里包含丰富的频率信息，具有各态遍历性，一次采图测量即可得到离散成像器件的统计调制传递函数；

4.通过改变数据处理方式，可以获得整个离散探测器阵列的调制传递函数或者某一区域的调制传递函数。

附图说明

图1为本发明装置实施例的方案图，其中，1-激光器、2-激光扩束镜、3-随机散射体、4-孔径光阑、5-偏振片、6-待测量离散成像器件、7-计算机。