專利名稱：動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于光學(xué)性質(zhì)測試領(lǐng)域中動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)測量裝置。
背景技術(shù)：
傳遞函數(shù)的概念是零初始條件下線性系統(tǒng)響應(yīng)(即輸出)量的拉普拉斯變換與激 勵(lì)(即輸入)量的拉普拉斯變換之比。傳遞函數(shù)最早應(yīng)用在經(jīng)典控制理論中，頻率響應(yīng)法 和根軌跡法就是在傳遞函數(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的主要研究方法。隨著對傳遞函數(shù)概念和其 適用范圍的不斷深入研究，傳遞函數(shù)方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用到各科學(xué)和工程領(lǐng)域，只要研究對 象是系統(tǒng)的激勵(lì)和響應(yīng)的關(guān)系，并且該系統(tǒng)在時(shí)域內(nèi)滿足線性時(shí)不變或在空域內(nèi)滿足線性 移不變的性質(zhì)，均可以用傳遞函數(shù)的方法對系統(tǒng)進(jìn)行描述。比如在生理學(xué)上往往用利用傳 遞函數(shù)的方法來表述心臟、呼吸器官、瞳孔等的輸入輸出特性。由于拉普拉斯變換和傅里葉變換有著明確的數(shù)學(xué)關(guān)系，拉普拉斯變換是傅里葉變 換多乘以來一個(gè)負(fù)指數(shù)衰減函數(shù)，使其收斂，擴(kuò)大了傅里葉變換的適用范圍。而傅里葉變換 又有明確物理意義，就是將時(shí)域信號(hào)或空域信號(hào)轉(zhuǎn)換到頻域，因此，可以將傳遞函數(shù)的概念 進(jìn)行擴(kuò)展，將傳遞函數(shù)定義為線性系統(tǒng)響應(yīng)(即輸出)量的傅里葉變換與激勵(lì)(即輸入) 量的傅里葉變換之比。擴(kuò)展后的傳遞函數(shù)概念應(yīng)用在光學(xué)領(lǐng)域，就是光學(xué)傳遞函數(shù)，利用輸出圖像頻譜 與輸入圖像頻譜的比值來描述光學(xué)系統(tǒng)的特性。光學(xué)傳遞函數(shù)的復(fù)角是相位傳遞函數(shù)，該 參數(shù)僅僅表示圖像在垂直光軸的方向上的位移，不影響圖像的清晰程度；而光學(xué)傳遞函數(shù) 的模是調(diào)制傳遞函數(shù)，反映了光學(xué)系統(tǒng)對于圖像對比度的傳遞能力。現(xiàn)階段，主要利用調(diào)制 傳遞函數(shù)對鏡頭的成像質(zhì)量進(jìn)行檢測和說明。然而，隨著光電跟蹤系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用，以CCD為代表的時(shí)延成像器件得到廣泛 應(yīng)用，如航空攝影技術(shù)和光學(xué)成像制導(dǎo)技術(shù)等。在這些技術(shù)領(lǐng)域中，像質(zhì)退化的因素不僅僅 是光學(xué)系統(tǒng)自身衍射、像差等因素，而且還有目標(biāo)的高速運(yùn)動(dòng)。為了考查目標(biāo)高速運(yùn)動(dòng)對成 像質(zhì)量的影響，人們開始利用調(diào)制傳遞函數(shù)對目標(biāo)運(yùn)動(dòng)造成的像質(zhì)退化程度進(jìn)行評價(jià)。為 了同評價(jià)鏡頭成像質(zhì)量的調(diào)制傳遞函數(shù)有所區(qū)別，將評價(jià)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)造成像質(zhì)退化程度的調(diào) 制傳遞函數(shù)稱為動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)。對動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)的深入研究，不僅可以定量描述 目標(biāo)運(yùn)動(dòng)對像質(zhì)退化的影響，而且可以分析出像質(zhì)退化成因，為運(yùn)動(dòng)模糊圖像實(shí)時(shí)復(fù)原提 供理論依據(jù)。然而，現(xiàn)階段大量的關(guān)于調(diào)制傳遞函數(shù)的文章和專利都是針對鏡頭成像質(zhì)量的評 價(jià)和檢測的。1993年，哈爾濱師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)第9卷第一期34_39頁發(fā)表了 一篇名為《照 相物鏡的像質(zhì)評價(jià)及其光學(xué)傳遞函數(shù)的測定》的文章，該文章介紹了一種利用光學(xué)傳遞函 數(shù)對物鏡成像質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)的傳遞函數(shù)測量裝置。由于該文章中所涉及到的光源相對于整 個(gè)測量裝置光路部分保持靜止，因此無法提供動(dòng)態(tài)目標(biāo)，所以不能對動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)進(jìn) 行測量。該發(fā)明與本發(fā)明的發(fā)明目的不相同。
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日本專利公開號(hào)特開2004-37410，
公開日平成16年(2004)年02月05日，發(fā)明專 利《変調(diào)伝達(dá)関數(shù)測定裝置# J ^変調(diào)伝達(dá)関數(shù)測定方法》公開了一種利用調(diào)制傳遞函數(shù) 對待測鏡頭成像質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)的測量裝置和測量方法。該裝置所涉及到的光源相對于整個(gè) 測量裝置光路部分保持靜止，同樣不能對動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)進(jìn)行測量。該發(fā)明與本發(fā)明的 發(fā)明目的同樣不相同。日本專利公開號(hào)特開平10-68674，
公開日平成10年(1998)年03月10日，發(fā)明專 利《> X系O測定裝置及X系O MTF測定方法》公開了一種利用調(diào)制傳遞函數(shù)對 待測鏡頭成像質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)的測量裝置和測量方法。該裝置雖然將光源部分放置在了一個(gè) 可以垂直光軸方向進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)軌上，但是設(shè)計(jì)這種結(jié)構(gòu)的目的是使光線能夠以非零的角 度入射到待測鏡頭，而在對鏡頭成像質(zhì)量的測量過程中不需要光源運(yùn)動(dòng)，即不需要形成動(dòng) 像，與本發(fā)明的發(fā)明目的不相同。另外，由于該發(fā)明在測量過程中不需要形成動(dòng)像，所以該 發(fā)明中沒有可以使導(dǎo)軌以確定運(yùn)動(dòng)形式運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置。由于不能為目標(biāo)提供所需的確定 運(yùn)動(dòng)形式，所以在測量的過程中無法形成所需運(yùn)動(dòng)形式的動(dòng)像，所以利用該裝置不可能完 成動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)的測量。雖然上述文章和專利所述的均是利用調(diào)制傳遞函數(shù)來對鏡頭成像質(zhì)量進(jìn)行評價(jià) 的裝置，與本發(fā)明動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)測量裝置的發(fā)明目的完全不同，但是這些裝置的構(gòu)成， 卻為動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)測量裝置提供了一個(gè)雛形。1991 年，SPIE 第 1482 卷"Numerical Calculation of Image Motion and Vibration Modulation Transfer Function，， 一 文以及 SPIE 第 1533 卷"Numerical Calculation of Image Motion and Vibration Modulation Transfer Functions—a new method” 一文分別介紹了動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)的頻域算法和空域算法的思想，詳細(xì)推導(dǎo)了勻 速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及簡諧運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下這兩種算法的數(shù)學(xué)模型，并對動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)曲線 所反映的物理意義進(jìn)行了分析。雖然這兩篇文章僅對動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)及仿 真，但卻為動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)測量裝置的出現(xiàn)奠定了理論基礎(chǔ)——一種是以動(dòng)態(tài)鑒別率板 為目標(biāo)的基于頻域理論的動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)測量裝置，另一種是以動(dòng)態(tài)點(diǎn)光源為目標(biāo)的基 于空域理論的動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)測量裝置。1991 年 5 月，《OPTICAL ENGINEERING》第 30 卷第 5 號(hào)‘‘Image Resolution Limits Resulting from Mechanical Vibrations. Part 2 :Experiment，，一文中第 579 580 頁中 介紹了一臺(tái)低頻簡諧運(yùn)動(dòng)動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置。該實(shí)驗(yàn)裝置工作原理如下通過 一振動(dòng)平臺(tái)承載不同空間分辨率的鑒別率板做簡諧運(yùn)動(dòng)，其振動(dòng)軌跡由傳感器探測，并將 結(jié)果在示波器上顯示；函數(shù)發(fā)生器同時(shí)對鑒別率板的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行仿真，使實(shí)驗(yàn)裝置同時(shí) 具有真實(shí)測量結(jié)果以及仿真數(shù)據(jù)。其不足之處是①此實(shí)驗(yàn)裝置只能對低頻簡諧運(yùn)動(dòng)動(dòng)像 調(diào)制傳遞函數(shù)進(jìn)行測量而不能兼顧其它運(yùn)動(dòng)形式；②相比于空域方法，頻域方法每次只能 針對目標(biāo)的某一特定空間頻率進(jìn)行測量，若想繪制動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)曲線，需要更換不同 空間頻率的鑒別率板進(jìn)行多次測量，測量步驟繁多；為了減少測量步驟，可以采用光柵盤沿 垂直光軸方向移動(dòng)的方法，但是又由于引進(jìn)了使光柵盤垂直光軸方向移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，并又要 使其與圖像采集端相配合才能進(jìn)行測量，所以使整套裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)就要復(fù)雜得多。中國專利公開號(hào)CN101354307A，
公開日2009年01月28日，發(fā)明專利《動(dòng)態(tài)目標(biāo) 調(diào)制傳遞函數(shù)測量方法與裝置》，公開了一種高精度多功能的動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)測量裝置。該裝置說明了承載光源的滑塊所在導(dǎo)軌可以做包括勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻加速直線運(yùn)動(dòng)以及簡 諧振動(dòng)的一維運(yùn)動(dòng)，因此解決了上述文章的第一個(gè)問題，不僅僅局限于低頻簡諧振動(dòng)的動(dòng) 像調(diào)制傳遞函數(shù)測量；又因?yàn)樵撗b置以空域方法為基本原理，因此可以解決上述文章的第 二個(gè)問題或簡化裝置的測量步驟，或簡化裝置的機(jī)械構(gòu)成。但是其不足之處是①?zèng)]有考 慮到目標(biāo)運(yùn)動(dòng)會(huì)造成圖像漸暈，使動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)測量結(jié)果混有漸暈的影響，造成動(dòng)像 調(diào)制傳遞函數(shù)測量結(jié)果有誤差；②該裝置中缺少一個(gè)可以對測量結(jié)果是否正確進(jìn)行實(shí)時(shí)檢 測的方法，使測量結(jié)果正確與否無從得知。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述已有技術(shù)出現(xiàn)的最后兩個(gè)問題，提供一種可以消除目 標(biāo)運(yùn)動(dòng)造成的圖像漸暈的動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)測量裝置；一種可以實(shí)現(xiàn)測量結(jié)果和理論模型 實(shí)時(shí)對比的動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)測量裝置。實(shí)現(xiàn)可以提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，并能夠?qū)y量 結(jié)果實(shí)時(shí)檢測的目的。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)測量裝置，包括沿光線傳播方向依次配置點(diǎn)光源、準(zhǔn)直物 鏡、光瞳耦合系統(tǒng)、光電成像系統(tǒng)，還包括驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)、絲杠、計(jì)算機(jī)和圖像采集卡；其中， 計(jì)算機(jī)通過驅(qū)動(dòng)器控制線控制驅(qū)動(dòng)器；驅(qū)動(dòng)器通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制線驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn) 動(dòng)，使承載點(diǎn)光源的滑塊一沿導(dǎo)軌一按照規(guī)定的軌跡運(yùn)動(dòng)方程做垂直光軸方向運(yùn)動(dòng)；光電 成像系統(tǒng)放置在滑塊二上，并隨滑塊二沿導(dǎo)軌二做平行光軸方向滑動(dòng)；圖像傳感器輸出的 圖像視頻信號(hào)經(jīng)過視頻傳輸線傳輸?shù)綀D像采集卡上，圖像采集卡的金手指插入到計(jì)算機(jī)主 板的PCI插槽中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換；并且①光瞳耦合系統(tǒng)為平行光入射和平行光出射；光瞳耦合系統(tǒng)的入瞳與準(zhǔn)直物鏡的 出瞳大小相等，位置相同，重合于光瞳一位置處；光瞳耦合系統(tǒng)的出瞳與光電成像系統(tǒng)的入 瞳大小相等，位置相同，重合于光瞳二位置處；或者②拆除光瞳耦合系統(tǒng)，準(zhǔn)直物鏡的出瞳與光電成像系統(tǒng)的入瞳大小相等，位置相 同，重合于光瞳一位置處。所述動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)測量裝置，圖像傳感器的外觸發(fā)曝光端通過圖像傳感器外 觸發(fā)曝光成像控制線與驅(qū)動(dòng)器相連，集成在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的硬件延時(shí)電路設(shè)定了滑塊一的運(yùn) 動(dòng)和光電成像系統(tǒng)的圖像采集的時(shí)間差，硬件延時(shí)電路首先通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制線發(fā)送給電 機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，在設(shè)定的時(shí)間差后，硬件延時(shí)電路通過圖像傳感器外觸發(fā)曝光成像控制線發(fā) 送給圖像傳感器曝光成像信號(hào)，控制圖像傳感器曝光成像。所述的動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)測量裝置，圖像傳感器通過圖像傳感器控制線與計(jì)算機(jī) 相連，編寫在計(jì)算機(jī)上的軟件延時(shí)程序設(shè)定了滑塊一的運(yùn)動(dòng)和光電成像系統(tǒng)的圖像采集的 時(shí)間差，軟件延時(shí)程序首先通過驅(qū)動(dòng)器控制線給驅(qū)動(dòng)器發(fā)送控制電機(jī)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng) 指令，在設(shè)定的時(shí)間差后，軟件延時(shí)程序通過圖像傳感器控制線給圖像傳感器發(fā)送曝光成 像指令，控制圖像傳感器曝光成像。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)和有益效果是第一，本發(fā)明所述的動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)測量裝置的特點(diǎn)是①準(zhǔn)直物鏡的出瞳與光瞳耦合系統(tǒng)的入瞳大小相等，位置相同；光瞳耦合系統(tǒng)的出瞳與光電成像系統(tǒng)的入瞳大 小相等，位置相同，或者②準(zhǔn)直物鏡的出瞳與光電成像系統(tǒng)的入瞳大小相等，位置相同。而 現(xiàn)有技術(shù)中并沒有對準(zhǔn)直物鏡、光瞳耦合系統(tǒng)以及光電成像系統(tǒng)入瞳出瞳的大小和位置有 匹配要求。所以本發(fā)明所述的動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)測量裝置中，對準(zhǔn)直物鏡、光瞳耦合系統(tǒng)以 及光電成像系統(tǒng)的入瞳和出瞳的尺寸和位置匹配，是區(qū)別現(xiàn)有裝置的創(chuàng)新點(diǎn)之一。該特點(diǎn)所帶來的有益效果是通過對準(zhǔn)直物鏡、光瞳耦合系統(tǒng)以及光電成像系統(tǒng) 的入瞳和出瞳的尺寸和位置匹配，使前端光學(xué)系統(tǒng)出射的光線全部入射到后端光學(xué)系統(tǒng)， 從而消除目標(biāo)運(yùn)動(dòng)造成的圖像漸暈現(xiàn)象，使本發(fā)明所述的動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)測量裝置可以 進(jìn)一步提高動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。第二，本發(fā)明所述的動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)測量裝置的特點(diǎn)是①圖像傳感器的外觸 發(fā)曝光端通過圖像傳感器外觸發(fā)曝光成像控制線與驅(qū)動(dòng)器相連，集成在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的硬件 延時(shí)電路設(shè)定了滑塊一的運(yùn)動(dòng)和光電成像系統(tǒng)的圖像采集的時(shí)間差；②圖像傳感器通過圖 像傳感器控制線與計(jì)算機(jī)相連，編寫在計(jì)算機(jī)上的軟件延時(shí)程序設(shè)定了滑塊一的運(yùn)動(dòng)和光 電成像系統(tǒng)的圖像采集的時(shí)間差。該特點(diǎn)首先使電機(jī)接收到來自驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從而 驅(qū)動(dòng)滑塊一移動(dòng)，在設(shè)定的時(shí)間差后，圖像傳感器曝光成像，保證了驅(qū)動(dòng)絲杠滑塊一的運(yùn)動(dòng) 和光電成像系統(tǒng)的圖像采集具有確定的時(shí)間差；而現(xiàn)有技術(shù)中，并沒有要求滑塊一的運(yùn)動(dòng) 和光電成像系統(tǒng)的圖像采集具有確定的時(shí)間差，因此沒有提及關(guān)于可以實(shí)現(xiàn)設(shè)置該時(shí)間差 的任何硬件連接和對硬件的控制方法。所以本發(fā)明所述的動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)測量裝置中， 實(shí)現(xiàn)設(shè)置該時(shí)間差的硬件連接和根據(jù)此時(shí)間差對硬件的控制方法，是區(qū)別現(xiàn)有裝置的創(chuàng)新
；ο該特點(diǎn)所帶來的有益效果是通過設(shè)定滑塊一的運(yùn)動(dòng)和光電成像系統(tǒng)的圖像采集 的時(shí)間差，以此來獲得在圖像采集的同時(shí)導(dǎo)軌的理論運(yùn)動(dòng)方程，實(shí)現(xiàn)通過對圖像的數(shù)學(xué)變 換得到動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)的測量結(jié)果的同時(shí)，通過理論運(yùn)動(dòng)方程得到動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)的 理論模型。將測量結(jié)果與理論模型進(jìn)行比對，實(shí)現(xiàn)對測量結(jié)果的實(shí)時(shí)檢測。所以本發(fā)明所 述的動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)測量裝置可以實(shí)現(xiàn)對測量結(jié)果與理論模型實(shí)時(shí)比對，使測量結(jié)果正 確與否一目了然。


圖1是動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)測量裝置結(jié)構(gòu)示意2是外觸發(fā)同步曝光的動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)測量裝置結(jié)構(gòu)示意3是軟件同步曝光的動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)測量裝置結(jié)構(gòu)示意中1點(diǎn)光源2準(zhǔn)直物鏡3光瞳耦合系統(tǒng)4光電成像系統(tǒng)5圖像傳感器 6視頻傳輸線7計(jì)算機(jī)8圖像采集卡9圖像傳感器控制線10驅(qū)動(dòng)器控制線11驅(qū) 動(dòng)器12圖像傳感器外觸發(fā)曝光成像控制線13電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制線14電機(jī)15絲杠16 導(dǎo)軌一 17滑塊一 18光瞳一 19光瞳二 20導(dǎo)軌二 21滑塊二
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明具體實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實(shí)施例1
圖2是一種外觸發(fā)同步曝光的動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖，包括沿光 線傳播方向依次配置功率為20mW紅光激光器搭配15 μ m直徑的針孔構(gòu)成的點(diǎn)光源1、準(zhǔn)直 物鏡2、光瞳耦合系統(tǒng)3、光電成像系統(tǒng)4，還包括步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器11、42BYG250型步進(jìn)電機(jī) 電機(jī)14、絲杠15、計(jì)算機(jī)7和0K_M10B型圖像采集卡8 ；其中，計(jì)算機(jī)7通過驅(qū)動(dòng)器控制線 10控制驅(qū)動(dòng)器11 ；驅(qū)動(dòng)器11通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制線13驅(qū)動(dòng)電機(jī)14帶動(dòng)絲杠15轉(zhuǎn)動(dòng)，使承 載點(diǎn)光源1的滑塊一 17沿導(dǎo)軌一 16按照規(guī)定的軌跡運(yùn)動(dòng)方程做垂直光軸方向運(yùn)動(dòng)；光電 成像系統(tǒng)4放置在滑塊二 21上，并隨滑塊二 21沿導(dǎo)軌二 20做平行光軸方向滑動(dòng)；圖像傳 感器5輸出的圖像視頻信號(hào)經(jīng)過視頻傳輸線6傳輸?shù)綀D像采集卡8上，圖像采集卡8的金 手指插入到計(jì)算機(jī)7主板的PCI插槽中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換；并且光瞳耦合系統(tǒng)3為平行光入 射和平行光出射；光瞳耦合系統(tǒng)3的入瞳與準(zhǔn)直物鏡2的出瞳大小相等，位置相同，重合于 光瞳一 18位置處；光瞳耦合系統(tǒng)3的出瞳與光電成像系統(tǒng)4的入瞳大小相等，位置相同，重 合于光瞳二 19位置處；所述動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)測量裝置，圖像傳感器5的外觸發(fā)曝光端通過圖像傳感器 外觸發(fā)曝光成像控制線12與驅(qū)動(dòng)器11相連，集成在驅(qū)動(dòng)器11內(nèi)部的硬件延時(shí)電路設(shè)計(jì)成 了同步電路，保證滑塊一 17的運(yùn)動(dòng)和光電成像系統(tǒng)4的圖像采集同步進(jìn)行，相當(dāng)于時(shí)間差 為零。硬件同步電路在通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制線13發(fā)送給電機(jī)14驅(qū)動(dòng)信號(hào)的同時(shí)，通過圖像 傳感器外觸發(fā)曝光成像控制線12發(fā)送給圖像傳感器5曝光成像信號(hào)，控制圖像傳感器5曝 光成像。實(shí)施例2圖3是一種軟件同步曝光的動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖，包括沿光線 傳播方向依次配置功率為20mW紅光激光器搭配15 μ m直徑的針孔構(gòu)成的點(diǎn)光源1、準(zhǔn)直物 鏡2、光瞳耦合系統(tǒng)3、光電成像系統(tǒng)4，還包括步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器11、42BYG250型步進(jìn)電機(jī)電 機(jī)14、絲杠15、計(jì)算機(jī)7和0K_M10B型圖像采集卡8 ；其中，計(jì)算機(jī)7通過驅(qū)動(dòng)器控制線10 控制驅(qū)動(dòng)器11 ；驅(qū)動(dòng)器11通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制線13驅(qū)動(dòng)電機(jī)14帶動(dòng)絲杠15轉(zhuǎn)動(dòng)，使承載 點(diǎn)光源1的滑塊一 17沿導(dǎo)軌一 16按照規(guī)定的軌跡運(yùn)動(dòng)方程做垂直光軸方向運(yùn)動(dòng)；光電成 像系統(tǒng)4放置在滑塊二 21上，并隨滑塊二 21沿導(dǎo)軌二 20做平行光軸方向滑動(dòng)；圖像傳感 器5輸出的圖像視頻信號(hào)經(jīng)過視頻傳輸線6傳輸?shù)綀D像采集卡8上，圖像采集卡8的金手 指插入到計(jì)算機(jī)7主板的PCI插槽中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換；并且光瞳耦合系統(tǒng)3為平行光入射 和平行光出射；光瞳耦合系統(tǒng)3的入瞳與準(zhǔn)直物鏡2的出瞳大小相等，位置相同，重合于光 瞳一 18位置處；光瞳耦合系統(tǒng)3的出瞳與光電成像系統(tǒng)4的入瞳大小相等，位置相同，重合 于光瞳二 19位置處；所述動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)測量裝置，圖像傳感器5通過圖像傳感器控制線9與計(jì)算 機(jī)7相連，編寫在計(jì)算機(jī)7上的軟件延時(shí)程序設(shè)計(jì)成了軟件同步程序，保證滑塊一 17的運(yùn) 動(dòng)和光電成像系統(tǒng)4的圖像采集同步進(jìn)行，相當(dāng)于時(shí)間差為零。軟件同步延時(shí)程序在通過 驅(qū)動(dòng)器控制線10給驅(qū)動(dòng)器11發(fā)送控制電機(jī)14帶動(dòng)絲杠15轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)指令的同時(shí)，通過 圖像傳感器控制線9給圖像傳感器5發(fā)送曝光成像指令信號(hào)，控制圖像傳感器5曝光成像。
權(quán)利要求
一種動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)測量裝置，包括沿光線傳播方向依次配置點(diǎn)光源(1)、準(zhǔn)直物鏡(2)、光瞳耦合系統(tǒng)(3)、光電成像系統(tǒng)(4)，還包括驅(qū)動(dòng)器(11)、電機(jī)(14)、絲杠(15)、計(jì)算機(jī)(7)和圖像采集卡(8)；其中，計(jì)算機(jī)(7)通過驅(qū)動(dòng)器控制線(10)控制驅(qū)動(dòng)器(11)；驅(qū)動(dòng)器(11)通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制線(13)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(14)帶動(dòng)絲杠(15)轉(zhuǎn)動(dòng)，使承載點(diǎn)光源(1)的滑塊一(17)沿導(dǎo)軌一(16)按照規(guī)定的軌跡運(yùn)動(dòng)方程做垂直光軸方向運(yùn)動(dòng)；光電成像系統(tǒng)(4)放置在滑塊二(21)上，并隨滑塊二(21)沿導(dǎo)軌二(20)做平行光軸方向滑動(dòng)；圖像傳感器(5)輸出的圖像視頻信號(hào)經(jīng)過視頻傳輸線(6)傳輸?shù)綀D像采集卡(8)上，圖像采集卡(8)的金手指插入到計(jì)算機(jī)(7)主板的PCI插槽中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換；其特征在于①光瞳耦合系統(tǒng)(3)為平行光入射和平行光出射；光瞳耦合系統(tǒng)(3)的入瞳與準(zhǔn)直物鏡(2)的出瞳大小相等，位置相同，重合于光瞳一(18)位置處；光瞳耦合系統(tǒng)(3)的出瞳與光電成像系統(tǒng)(4)的入瞳大小相等，位置相同，重合于光瞳二(19)位置處；或者②拆除光瞳耦合系統(tǒng)(3)，準(zhǔn)直物鏡(2)的出瞳與光電成像系統(tǒng)(4)的入瞳大小相等，位置相同，重合于光瞳一(18)位置處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)測量裝置，其特征在于圖像傳感器(5) 的外觸發(fā)曝光端通過圖像傳感器外觸發(fā)曝光成像控制線(12)與驅(qū)動(dòng)器(11)相連，集成在 驅(qū)動(dòng)器(11)內(nèi)部的硬件延時(shí)電路設(shè)定了滑塊一(17)的運(yùn)動(dòng)和光電成像系統(tǒng)(4)的圖像采 集的時(shí)間差，硬件延時(shí)電路通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制線(13)發(fā)送給電機(jī)(14)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，在設(shè)定的 時(shí)間差后，硬件延時(shí)電路通過圖像傳感器外觸發(fā)曝光成像控制線(12)發(fā)送給圖像傳感器 (5)曝光成像信號(hào)，控制圖像傳感器(5)曝光成像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)測量裝置，其特征在于圖像傳感器(5) 通過圖像傳感器控制線(9)與計(jì)算機(jī)(7)相連，編寫在計(jì)算機(jī)(7)上的軟件延時(shí)程序設(shè)定 了滑塊一(17)的運(yùn)動(dòng)和光電成像系統(tǒng)(4)的圖像采集的時(shí)間差，軟件延時(shí)程序通過驅(qū)動(dòng)器 控制線(10)給驅(qū)動(dòng)器(11)發(fā)送控制電機(jī)(14)帶動(dòng)絲杠(15)轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)指令，在設(shè)定的 時(shí)間差后，軟件延時(shí)程序通過圖像傳感器控制線(9)給圖像傳感器(5)發(fā)送曝光成像指令， 控制圖像傳感器(5)曝光成像。
全文摘要
動(dòng)像調(diào)制傳遞函數(shù)測量裝置屬于光學(xué)性質(zhì)測試領(lǐng)域；該裝置沿光線傳播方向依次配置點(diǎn)光源、準(zhǔn)直物鏡、光瞳耦合系統(tǒng)、光電成像系統(tǒng)，還包括驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)、絲杠、計(jì)算機(jī)和圖像采集卡；光瞳耦合系統(tǒng)為平行光入射和平行光出射；光瞳耦合系統(tǒng)的入瞳與準(zhǔn)直物鏡的出瞳大小相等，位置相同；光瞳耦合系統(tǒng)的出瞳與光電成像系統(tǒng)的入瞳大小相等，位置相同；拆除光瞳耦合系統(tǒng)，準(zhǔn)直物鏡的出瞳與光電成像系統(tǒng)的入瞳大小相等，位置相同；該裝置通過硬件延時(shí)電路或軟件延時(shí)程序來設(shè)定滑塊一的運(yùn)動(dòng)和光電成像系統(tǒng)的圖像采集的時(shí)間差；該裝置不僅可以消除目標(biāo)運(yùn)動(dòng)造成的圖像漸暈，而且可以實(shí)現(xiàn)測量結(jié)果和理論模型實(shí)時(shí)對比。
文檔編號(hào)G01M11/02GK101949769SQ201010252619
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月13日
發(fā)明者丁雪梅, 劉儉, 譚久彬, 趙煙橋 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)