投影儀的像質評價









     投影儀將被測物體成像在投影屏上,其成像質量是關鍵技術指標。對此都有哪些具體要求,又是如何檢驗的呢?
      成像質量,簡稱像質。根據投影成像的特點,對投影儀像質的主要要求有:分辨力、清晰度、畸變和場曲。
1 分辨力
     光學系統的分辨力是指其分辨物體細節的能力。通過投影光學系統觀察,以剛能分辨的兩物點在物方的距離,作為該系統的分辨力。
      在光學系統設計時,分辨力可以通過計算得到。在一個理想的衍射受限系統中,當兩物點距離很近時,兩物點成像所形成的衍射斑將發生部分重疊。重疊部分的光強為兩衍射斑光強之和,即合成光強I(參見圖1)。評定分辨力,采用最多的是瑞利判據。該判據認為,當兩像點衍射斑重疊區合成光強的最小值Imin為最大值Imax的73.5%時,則該兩物點的距離為系統所能分辨的兩物點最小距離ε。







    投影儀成像分辨力的高低與物鏡放大率成正比。當然,物鏡的設計和制造質量也會影響每臺投影儀實際成像的分辨力。
    國家行業標準JB/T 6380-2013《投影儀》規定了對投影儀產品分辨力的要求,例如:10倍物鏡的分辨力,要求為6.3μm。
    通常采用A型分辨力板(JB/T 9328)檢驗投影儀的成像分辨力。本文封面圖,為A型分辨力板圖案的局部。
     將分辨力板放在投影儀工作臺上,使其圖案投射在投影屏上,用放大鏡從最粗的柵線組開始觀察,若該組四個方向的柵線都能分辨,則按序號遞增繼續觀察下一組。直到某組柵線的一個或一個以上方向的柵線不能被分辨為止,根據剛能分辯出柵線組的單元號和分辨率板號,在JB/T 9328表1中查出對應的線條寬度b ,以其線間距2b作為分辨力測得值。
2 清晰度
    清晰度和分辨力是兩個不同的概念。對于投影儀而言:放大率越低,成像的分辨就越低,而成像清晰度則越高;反之,放大率越高,成像的分辨力提高,但成像清晰度可能會下降。這是由于高倍物鏡的像方孔徑角往往小于低倍物鏡。
    對于一個理想光學系統,直邊成像輪廓的光強分布,如圖2左所示,在數學上,它可以以一個階躍函數來描述:








     對于一個實際的光學系統,直邊成像輪廓的光強分布不會呈陡直的階躍變化,而是存在一個類似圖2右所示的CD區間漸變過程。所謂“清晰度”,與圖中光強變化曲線在B點的斜率成正比。物鏡設計時,對象差的校正、光學元件的表面加工質量,都對成像清晰度有影響。在使用中,不正確的調焦和光學元件污染,也會影響成像清晰度。
     檢驗成像的清晰度,可以用CCD線陣(圖3)作為探測器,貼在投影屏上,接收直邊成像的輪廓,以其光強變化曲線中點B的斜率或上升CD區間的寬度,作為清晰度的評定指標。



3 畸變
     在投影屏全視場內,如果不同區域影像的放大率存在差異,像與物的相似性就會被破壞。光學系統這種使成像變形的缺陷,稱為“畸變”。圖4是標準網格板在具有畸變的投影儀上的成像夸張圖。










可以在檢驗成像放大率的同時,檢驗投影屏像面上不同部位放大率的差異,以此來評定成像的畸變。






    將標準網格板放在投影儀工作臺上,使其網格成像在投影屏上。按圖5用玻璃刻度尺檢驗投影屏水平方向和垂直方向成像放大率,以及投影屏上半部、下半部、左半部、右半部放大率。
    再將網格板轉 45°,檢驗投影屏對角線方向的放大率(圖6)。投影屏各部位的放大率之差,應不大于投影儀物鏡放大率允差,則被認為畸變滿足要求。





4 場曲
    “場曲”是“像場彎曲”的簡稱。是指垂直于光軸的物平面成像后,形成曲面像的一種像差。在投影屏上觀察場曲嚴重的曲面像時,一次調焦后,影像總是有的部位清晰,有的部位模糊,必須不斷調焦,才能看清影像的每一處細節。這種   現象一般在視場中心與視場邊緣較為明顯。
     如圖7所示,將網格板放在投影儀工作臺上,使其網格成像在投影屏上;用專用表架將百分表固定在物鏡座上,用于測量工作臺調焦量。





調焦,使投影屏中心的網格清晰;記下百分表示值;然后重新調焦,依次使處于投影屏上、下、左、右邊緣的網格清晰。多次調焦,以百分表示值的最大變化量,作為場曲檢驗結果。






 

 






 




 

 


































              

 









 

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