CN103105285A - 基于暗影剔除的光纤面板极限分辨率测试方法及仪器 - Google Patents

基于暗影剔除的光纤面板极限分辨率测试方法及仪器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于暗影剔除的光纤面板极限分辨率测试仪器，包括：标准光源（1）及其稳流源（2），聚光镜（3），积分球（4）及其移动机构，分辨率靶（5），和CCD数据采集和微机处理***（8），所述分辨率靶（5）设置在所述积分球（4）的均匀漫射出口上；本发明还公开了一种基于暗影剔除的光纤面板极限分辨率测试方法。本发明补充当前对光纤面板极限分辨率测试技术的空白，利用一种分辨率靶剔除暗影点来精确的***测量光纤面板各个部分的极限分辨率，可以给出不同光纤面板各个部分的分辨率分布，还能定位出光纤面板存在的暗影坐标。

Description

基于暗影剔除的光纤面板极限分辨率测试方法及仪器
技术领域
本发明涉及一种测量光纤面板、光学镜头的极限分辨率的光学仪器，具体涉及一种基于暗影补偿原理的分辨率的测试装置，属于光学领域。
背景技术                                                                 
    光纤面板具有传光效率高，级间耦合损失小，传像清晰、真实，具有零厚度等特点。广泛的应用于各种阴极射线管、摄像管、CCD耦合及其他需要传送图像的仪器和设备中。光纤面板是实现光纤到桌面解决方案的用户终端产品，内部空间设计合理。因而逐渐走向一些家庭和工作区。光纤面板的好与坏与该面板的分辨率是分不开的，因此对其极限分辨率的参数也提出了测试需要。由于光纤面板在实际制造过程中各种不可控因素的影响( 如红外响应、温度等)，光纤面板会产生一定数量的瑕疵点，称之为暗影，因此在测量光纤面板的分辨率时必须找出这些暗影点。目前国内还没有深入开展光纤面板暗影检测方法的研究，而***测试光纤面板各个部分的极限分辨率的技术几乎为零。而对于检测光纤面板中暗影的检测有一种叫利用最优算子Canny算子实现暗影的检测。但该方案存在以下问题：
1）Canny 算子是用数学模拟的方法去接近实际问题，其定位精度和宽度无法无法直观的描述。
2）Canny 算子的调用语句含有高斯滤波器参数标准差, 低阈值和高阈值之比, 高阈值占图像像素总数之比，几个参数不仅无法唯一确定，而且还存在一定人为因素。
3）分辨图像中不仅存在加性噪声, 还存在着乘性噪声，Canny 算子无法解决乘性噪声。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种基于暗影剔除的光纤面板极限分辨率测试仪器，包括：标准光源及其稳流源，聚光镜，积分球及其移动机构，分辨率靶，和CCD数据采集和微机处理***，所述分辨率靶设置在所述积分球的均匀漫射出口上。
进一步的，所述的标准光源为溴钨灯，稳流源为精度很高直流电源。
进一步的，所述聚光镜为石英聚光镜。
进一步的，所述标准光源距离所述聚光镜的距离小于聚光镜的焦距。
进一步的，所述积分球是内部涂有无波长选择性的漫反射性的白色涂料的空心球体。
进一步的，所述移动机构是和所述积分球连在一起的金属滑台，其周边标有刻度。
进一步的，待测光纤面板设置所述分辨率靶和所述积分球的均匀漫射出口之间。
进一步的，还包括显微镜观察***，该显微镜观察***带有CCD接口，其物镜对准所述待测光纤面板。
进一步的，还包括Z轴移动机构，用来调整显微镜物镜Z轴位置。
本发明还提供了一种基于暗影剔除的光纤面板极限分辨率测试方法，包括如下步骤：
将待测光纤面板设置分辨率靶和积分球的均匀漫射出口之间；
标准光源发出单色光经过聚光镜，然后射入所述积分球的一个补偿口；
之后，入射光在所述积分球内发生漫反射再从积分球的另一补偿***出；
再透射过所述待测光纤面板和分辨率靶到显微物镜。
在任意时刻，所述分辨率靶内任意一点的电位                                                由二维拉普拉斯方程及相应的边界条件决定：
Figure 576539DEST_PATH_IMAGE002
 ；
；
Figure 301098DEST_PATH_IMAGE004
；
其中
Figure 55427DEST_PATH_IMAGE005
为分辨率靶的厚度，
Figure 857686DEST_PATH_IMAGE006
为分辨率靶表面电位分布，
Figure 381071DEST_PATH_IMAGE007
为靶压；
由于
Figure 873232DEST_PATH_IMAGE008
有
Figure 849279DEST_PATH_IMAGE009
分别满足一个带有齐次边界条件的二维拉普拉斯方线性叠加可以导出其最终表达式为：
Figure 389981DEST_PATH_IMAGE010
，
其中
Figure 95769DEST_PATH_IMAGE011
分别为
Figure 493252DEST_PATH_IMAGE009
的导出系数，
Figure 222174DEST_PATH_IMAGE012
是双曲正弦函数，另外
Figure 363305DEST_PATH_IMAGE013
，C为靶的对比度，I为当前光电流，为靶的基准电流；
当某处存在暗影点时该处电势为零，可以唯一确定x、y的坐标。
本发明的基于暗影剔除的光纤面板极限分辨率测试方法及仪器补充当前对光纤面板极限分辨率测试技术的空白，利用一种分辨率靶剔除暗影点来精确的***测量光纤面板各个部分的极限分辨率，可以给出不同光纤面板各个部分的分辨率分布，还能定位出光纤面板存在的暗影坐标。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1）通过显微目视观察***直接判断光纤面板不同区域的极限分辨力，比传统的方法更加直观，操作也相对简单；
2）分辨率靶剔除暗影，解决了光纤面板分辨率测不准的问题；
3）给出了光纤面板不同部分的极限分辨率的测量，可以精确的给出面板的暗影位置。
附图说明
图1是本发明的基于暗影剔除的光纤面板极限分辨率测试仪器的结构示意图；
图2为分辨率靶的截面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明的基于暗影剔除的光纤面板极限分辨率测试仪器包括标准光源1及其稳流源2，聚光镜3，积分球4及其移动机构，分辨率靶5，显微镜观察***6和Z轴移动机构7，CCD数据采集和微机处理***8组成。
    所述的标准光源1及其稳流源2部分为一种溴钨灯和精度很高直流电源的光源***，使光源输出光的强度与色温稳定。该标准光源1一定要与外界光源隔绝，因此必须在一定温度下的暗箱中进行。
    所述的聚光镜3为石英聚光镜，其石英纯度较高，不易影响光的折射角。其离标准光源1一固定距离设置，此距离小于聚光镜3的焦距，且光源沿光轴方向的投影恰在聚光镜3的中心上。
所述的积分球4是内部涂有无波长选择性的(均匀)漫反射性的白色涂料的空心球体，积分球共有两个补偿口，其中一个为聚光镜3输出光入口，另一个为均匀漫射出口。积分球4设置在移动机构上，移动机构是和积分球紧紧连在一起的金属滑台，其周边均标有刻度，使积分球4可以顺利在X-Y平面内前后左右移动。
    待测光纤面板9和分辨率靶5紧贴在一起，其中分辨率靶5是标准分辨率靶，其分辨率条带宽度均匀，且明暗对比度在90%以上。
    所述的显微镜观察***6为一种光学显微镜，该显微镜中带有CCD接口，可以通过微机处理。显微镜的物镜对准待测光纤面板9。所述的Z轴移动机构7为一种调整显微镜焦距的***辅助装置。
所述的CCD数据采集和微机处理***8包括CCD图像采集卡和微机平台，CCD图像采集卡位于显微镜的接口连接处，可将所观察到的像的模拟量转为数字量。微机可以对传送的数据进行综合处理，如暗影定位、参数设置、绘制图像、打印报表等操作。
本发明的光路为标准光源1发出单色光经过聚光镜3，然后射入积分球4的一个补偿口，之后入射光在积分球内发生漫反射再从积分球的另一补偿***出，再透射过待测光纤面板9，再从分辨率靶5到显微物镜，由显微物镜发射到目镜，最后再进入人的眼球。
标准光源1和稳流源2提供2856K光具有强度与色温稳定的标准光，经过聚光镜3，由于聚光镜3的聚光作用，此时光源已被汇聚，再调节积分球4下移动机构的金属面板的XY坐标，使汇聚的光经过积分球的一个补偿口，进入积分球内部，积分球将光束均匀漫射后照明均匀漫射出口处的分辨率靶5。
如图2所示，在任意时刻，分辨率靶5的电势与Z轴无关，可以化为二维问题来计算，因此靶内任意一点的电位
Figure 367350DEST_PATH_IMAGE001
必由二维拉普拉斯方程及相应的边界条件决定：
 ；
Figure 528390DEST_PATH_IMAGE003
；
Figure 880874DEST_PATH_IMAGE004
；
其中
Figure 885739DEST_PATH_IMAGE005
为分辨率靶5的厚度，
Figure 323674DEST_PATH_IMAGE006
为靶表面电位分布，
Figure 806608DEST_PATH_IMAGE007
为靶压。由于
Figure 279178DEST_PATH_IMAGE008
可以有
Figure 127048DEST_PATH_IMAGE009
分别满足一个带有齐次边界条件的二维拉普拉斯方线性叠加可以导出其最终表达式为：
Figure 117525DEST_PATH_IMAGE010
，
其中
Figure 341833DEST_PATH_IMAGE011
分别为
Figure 731226DEST_PATH_IMAGE009
的导出系数，是双曲正弦函数，另外
Figure 428104DEST_PATH_IMAGE013
，C为靶的对比度，I为当前光电流，
Figure 252840DEST_PATH_IMAGE014
为靶的基准电流，为了维持较高的精度，采用对比度大于90%的分辨率靶，此时可以忽略其电荷泄露造成的影响。当该处存在暗影点时该处电势为零，因此该方法可以唯一确定x、y的坐标。用手动或自动调整显微物镜的Z坐标，直至通过显微镜目镜能够观察到清晰的像，显微物镜将局部面板图案放大，显微目镜供人眼直接观察。同时，显微镜观察***中带有CCD接口，配备CCD采集卡采集图像的模拟数据，经微机处理计算输出所需的结果。
实际情况可以根据光线面板分辨率的参数要求，有两种做法：
   1）更换显微放大倍数目镜（10X、16X等）和消色差目镜（5X、10X、40X等），通过显微目镜观察，直接判断光纤面板不同区域的分辨力；
   2）如要给出定量的数据图像，可将CCD接口与***微机设备连接。通过CCD数据采集、计算处理输出数据综合参数的报表。

Claims (10)

1.一种基于暗影剔除的光纤面板极限分辨率测试仪器，包括：标准光源（1）及其稳流源（2），聚光镜（3），积分球（4）及其移动机构，分辨率靶（5），和CCD数据采集和微机处理***（8），其特征在于：所述分辨率靶（5）设置在所述积分球（4）的均匀漫射出口上。
2.如权利要求1所述的基于暗影剔除的光纤面板极限分辨率测试仪器，其特征在于：所述的标准光源（1）为溴钨灯，稳流源（2）为精度很高直流电源。
3.如权利要求1所述的基于暗影剔除的光纤面板极限分辨率测试仪器，其特征在于：所述聚光镜（3）为石英聚光镜。
4.如权利要求3所述的基于暗影剔除的光纤面板极限分辨率测试仪器，其特征在于：所述标准光源（1）距离所述聚光镜（3）的距离小于聚光镜（3）的焦距。
5.如权利要求1所述的基于暗影剔除的光纤面板极限分辨率测试仪器，其特征在于：所述积分球（4）是内部涂有无波长选择性的漫反射性的白色涂料的空心球体。
6.如权利要求1所述的基于暗影剔除的光纤面板极限分辨率测试仪器，其特征在于：所述移动机构是和所述积分球（4）连在一起的金属滑台，其周边标有刻度。
7.如权利要求1所述的基于暗影剔除的光纤面板极限分辨率测试仪器，其特征在于：待测光纤面板（9）设置所述分辨率靶（5）和所述积分球（4）的均匀漫射出口之间。
8.如权利要求7所述的基于暗影剔除的光纤面板极限分辨率测试仪器，其特征在于：还包括显微镜观察***（6），该显微镜观察***（6）带有CCD接口，其物镜对准所述待测光纤面板（9）。
9.如权利要求1所述的基于暗影剔除的光纤面板极限分辨率测试仪器，其特征在于：还包括Z轴移动机构（7），用来调整显微镜物镜Z轴位置。
10.一种基于暗影剔除的光纤面板极限分辨率测试方法，包括如下步骤：
将待测光纤面板（9）设置分辨率靶（5）和积分球（4）的均匀漫射出口之间；
标准光源（1）发出单色光经过聚光镜（3），然后射入所述积分球（4）的一个补偿口；
之后，入射光在所述积分球（4）内发生漫反射再从积分球（4）的另一补偿***出；
再透射过所述待测光纤面板（9）和分辨率靶（5）到显微物镜，
在任意时刻，所述分辨率靶（5）内任意一点的电位                                                
Figure 979284DEST_PATH_IMAGE001
由二维拉普拉斯方程及相应的边界条件决定：
 ；
Figure 334359DEST_PATH_IMAGE003
；
Figure 962786DEST_PATH_IMAGE004
；
其中
Figure 998875DEST_PATH_IMAGE005
为分辨率靶（5）的厚度，
Figure 687346DEST_PATH_IMAGE006
为分辨率靶（5）表面电位分布，
Figure 74465DEST_PATH_IMAGE007
为靶压；
由于
Figure 178687DEST_PATH_IMAGE008
有
Figure 400108DEST_PATH_IMAGE009
分别满足一个带有齐次边界条件的二维拉普拉斯方线性叠加可以导出其最终表达式为：
Figure 197163DEST_PATH_IMAGE010
，
其中
Figure 868316DEST_PATH_IMAGE011
分别为
Figure 41808DEST_PATH_IMAGE009
的导出系数，
Figure 52489DEST_PATH_IMAGE012
是双曲正弦函数，另外，C为靶的对比度，I为当前光电流，
Figure 178894DEST_PATH_IMAGE014
为靶的基准电流；
当某处存在暗影点时该处电势为零，可以唯一确定x、y的坐标。
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