[发明专利]光学单元的光学特性自动量测系统与方法

说明书

本发明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，本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

图1为本发明光学特性自动量测系统的示意图。

图2为本发明的测试图样模块的示意图。

图3为本发明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，描述本发明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

以下结合附图对本发明的光学单元的光学特性自动量测系统与方法的实施例进行详细说明。

图1为本发明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，本发明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。