專利名稱：一種用于光學傳遞函數(shù)測量的光譜目標發(fā)生器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于光學傳遞函數(shù)測量的光譜目標發(fā)生器。
背景技術：
光學傳遞函數(shù)反映了光學系統(tǒng)或光電系統(tǒng)的頻率響應特性，是定量評價光學系統(tǒng)或光電系統(tǒng)成像質(zhì)量的重要性能指標，廣泛用于光電成像系統(tǒng)設計和研制過程中光學系統(tǒng)和光電系統(tǒng)的性能評價。光學傳遞函數(shù)的主要測量方法有掃描法、自相關法和頻譜比較法等。其中掃描法是最常用的測量方法，目前商用的光學傳遞函數(shù)測量儀器幾乎都采用掃描法測量?；趻呙璺ǖ墓鈱W傳遞函數(shù)測量儀器主要由目標發(fā)生器、像分析儀和控制處理系統(tǒng)等部分組成。 其中目標發(fā)生器用于產(chǎn)生測量所需的針孔、狹縫等目標。這些目標具有特殊的空間特征分布，并滿足光學傳遞函數(shù)測量時的物距要求和目標光譜特性要求。物距要求可以通過兩種方法實現(xiàn)一是移動目標發(fā)生器，改變其與待測光學系統(tǒng)之間的距離；二是采用光學組件將目標發(fā)生器的靶標成像到指定的物距。要滿足測試目標光譜特性要求，則要求目標發(fā)生器中靶標的照明光光譜特性與測試要求光譜特性相同。通常，目標發(fā)生器中的光源采用鹵鎢燈等寬波段光源，其光譜特性往往不滿足光學傳遞函數(shù)測量時目標光譜特性的要求，通常在鹵鎢燈等光源前放置濾光片實現(xiàn)測量所需的目標光譜特性。一種典型的光學傳遞函數(shù)測量用目標發(fā)生器的結(jié)構(gòu)如附圖1所示。照明光源1為鹵鎢燈，準直透鏡2用于準直光束，準直光束通過濾光片3后，經(jīng)會聚透鏡4會聚至靶標5 上，擴束物鏡6用于增加出射光束的擴散角。該光學傳遞函數(shù)測量用目標發(fā)生器對于要產(chǎn)生具有不同光譜分布特性的測量目標，需要更換不同的濾光片。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，通用性強，測試速度快、效率高的光學傳遞函數(shù)測試用光譜可控目標發(fā)生器，用于產(chǎn)生光學傳遞函數(shù)測試目標， 該測試目標的照明光的光譜分布可根據(jù)測試光譜要求進行調(diào)節(jié)。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案是一種用于光學傳遞函數(shù)測試的光譜目標發(fā)生器， 包括照明光源、測試靶標、擴束物鏡、光譜控制組件和積分球；光譜控制組件對照明光源發(fā)出的寬波段光源的光譜組成及各組分的強度進行控制后，調(diào)整各單色光的強度在整個光譜分布范圍內(nèi)的權(quán)重，輸出一系列不同波長的單色照明光，滿足光學傳遞函數(shù)的測試光譜要求；光譜控制組件的輸出光入射至積分球的入口處，積分球?qū)⒔邮盏降母鲉紊饣旌铣蓮蜕?，由積分球的出射口輸出，將針孔或狹縫式的測試靶標照明；測試靶標發(fā)出的光束經(jīng)擴束物鏡，增加其輸出光束的擴散角，從而得到滿足光學傳遞函數(shù)測試光譜要求的測試目標光束。本發(fā)明所述的一種光譜控制組件，其結(jié)構(gòu)包括準直透鏡、組合窄帶濾光片、液晶空間光調(diào)制器及會聚透鏡；準直透鏡將照明光源發(fā)出的光準直成寬波段平行光輸出至組合窄帶濾光片，組合窄帶濾光片與液晶空間光調(diào)制器的前表面緊密貼合；寬波段平行光經(jīng)過組合窄帶濾光片后，輸出不同波長的單色平行光至液晶空間光調(diào)制器上；會聚透鏡將液晶空間光調(diào)制器的出射光會聚至積分球的入口處。所述的組合窄帶濾光片由不同透過波長的η 個矩形窄帶濾光單元組成，η為正整數(shù)；寬波段平行光經(jīng)過組合窄帶濾光片后出射η束不同波長的單色平行光，各單色平行光的空間分布與組合窄帶濾光片上的矩形區(qū)域相對應。所述的液晶空間光調(diào)制器上的像元分割成η個區(qū)域，η為正整數(shù)；每個區(qū)域與組合窄帶濾光片上的窄帶濾光單元對應。本發(fā)明所述的另一種光譜控制組件，其結(jié)構(gòu)包括前會聚透鏡、光譜分光系統(tǒng)、液晶空間光調(diào)制器及后會聚透鏡；前會聚透鏡將照明光源發(fā)出的光會聚至光譜分光系統(tǒng)的入射狹縫處，經(jīng)過分光后，光譜分光系統(tǒng)將不同波長的各單色光會聚在它的輸出面上，各單色光的聚焦位置按波長依次連續(xù)排布；液晶空間光調(diào)制器位于光譜分光系統(tǒng)的輸出面處；液晶空間光調(diào)制器的出射光經(jīng)后會聚透鏡會聚至積分球的入口處。液晶空間光調(diào)制器像元矩陣的行方向平行于光譜分光系統(tǒng)輸出面上的光譜排布方向，液晶空間光調(diào)制器的每一列對應于光譜分光系統(tǒng)輸出的不同波長單色光的輸出位置。本發(fā)明所述的液晶空間光調(diào)制器還包括控制模塊，控制模塊輸出信號控制液晶空間光調(diào)制器上像元的透過率，改變各單色光的出射光強，調(diào)整各單色光能量占總出射光能
量的權(quán)重。與現(xiàn)有技術相比本發(fā)明具有如下的有益效果
1、目標發(fā)生器能夠根據(jù)光學傳遞函數(shù)測試光譜要求，調(diào)節(jié)目標照明光源的光譜特性， 產(chǎn)生滿足要求的測試目標。2、采用光譜控制組件對目標發(fā)生器光源發(fā)出的照明光光譜進行控制，具有結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方法簡單、測試速度快等優(yōu)點。3、采用積分球?qū)崿F(xiàn)多束單色光復合成復色光輸出，輸出光強均勻。4、采用數(shù)字化控制，結(jié)構(gòu)緊湊，通用性強，能夠適用于各種光學系統(tǒng)的光學傳遞函數(shù)測量。


圖1為一種典型的用于光學傳遞函數(shù)測量的目標發(fā)生器的原理示意圖； 圖2為本發(fā)明實施例提供的一種用于光學傳遞函數(shù)測量的光譜目標發(fā)生器的原理示意圖3為本發(fā)明實施例提供的光譜控制組件的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明實施例提供的組合窄帶濾光片的原理示意圖； 圖5為本發(fā)明另一個實施例提供的光譜控制組件的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1、照明光源；2、準直透鏡；3、濾光片；4、會聚透鏡；5、測試靶標；6、擴束物鏡；7、光譜控制組件；8、積分球；9、組合窄帶濾光片；10、液晶空間光調(diào)制器；11、控制模塊； 12、前會聚透鏡；13、光譜分光系統(tǒng)；14、后會聚透鏡。具體實施方案
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明所述的用于光學傳遞函數(shù)測量的光譜目標發(fā)生器作進一步詳細說明。
參見附圖2，它為本實施例提供的用于光學傳遞函數(shù)測量的光譜目標發(fā)生器的原理示意圖；該目標發(fā)生器包括照明光源1、光譜控制組件7、積分球8、測試靶標5和擴束物鏡6等。照明光源1采用鹵鎢燈等寬波段光源，用于產(chǎn)生連續(xù)寬波段可見光。其輸出光的光譜分布由鹵鎢燈的發(fā)光特性決定。照明光源產(chǎn)生的寬波段光直接入射至光譜控制組件7。 光譜控制組件能夠根據(jù)光學傳遞函數(shù)測試的光譜要求，對照明光源發(fā)出的寬波段連續(xù)光譜的組成及各組分的強度進行控制。光譜控制組件輸出光射至積分球7的入口處，光線在積分球內(nèi)表面經(jīng)過無數(shù)次反射之后混合成為均勻復色光，由積分球的出射口輸出。測試靶標7 為針孔、狹縫等光學傳遞函數(shù)測試常用靶標，安裝在積分球的出射口處，被積分球產(chǎn)生的均勻復色光照明。擴束物鏡8用于增加測試靶標發(fā)出光束的發(fā)散角，滿足光學傳遞函數(shù)測試時孔徑角覆蓋的要求。參見附圖3，它為本實施例所述的光譜控制組件的結(jié)構(gòu)示意圖；該光譜控制組件包括準直透鏡2、組合窄帶濾光片9、液晶空間光調(diào)制器10、控制模塊11及會聚透鏡4等。 準直透鏡2將照明光源1發(fā)出的光準直成平行光輸出。組合窄帶濾光片9 一面朝向準直透鏡2，另一面與液晶空間光調(diào)制器10的表面緊密貼合。準直透鏡準直后的寬波段平行光經(jīng)過組合窄帶濾光片后，輸出多束(本實施例為6束)不同波長的單色平行光。液晶空間光調(diào)制器上的像元分割成與組合窄帶濾光片上的窄帶濾光單元對應的區(qū)域，通過控制模塊11 調(diào)節(jié)液晶空間光調(diào)制器像元的透過率，可以改變經(jīng)過空間光調(diào)制器后不同單色光的出射光強，調(diào)整各單色光能量占總出射光能量的權(quán)重。會聚透鏡4將出射光會聚至積分球7的入口處。參見附圖4，它是本實施例提供的組合窄帶濾光片的原理示意圖。組合窄帶濾光片的基底被劃分成數(shù)塊矩形區(qū)域，每塊矩形區(qū)域分別鍍制不同的窄帶膜系，圖4所示為一塊6 通道的組合窄帶濾光片。每個矩形區(qū)域可以透過相同波長的光，不同矩形區(qū)域透過不同波長的光。組合窄帶濾光片的結(jié)構(gòu)為多塊不同透過波長的窄帶濾光片拼接而成，或在同一基底上的不同區(qū)域鍍制不同透過波長的窄帶濾光膜系。寬波段平行光經(jīng)過組合窄帶濾光片后出射成多束不同波長的單色平行光，各單色平行光的空間分布與組合窄帶濾光片上的矩形區(qū)域相對應。實施例二
本實施例提供一種用于光學傳遞函數(shù)測量的目標發(fā)生器的光譜控制組件的結(jié)構(gòu)。參見附圖5，它為本實施例提供一種光譜控制組件的結(jié)構(gòu)示意圖；該光譜控制組件包括前會聚透鏡12、光譜分光系統(tǒng)13、液晶空間光調(diào)制器10及后會聚透鏡14等。前會聚透鏡12將照明光源發(fā)出的光會聚至光譜分光系統(tǒng)13的入射狹縫處，使得入射光充滿光譜分光系統(tǒng)的入射角。入射連續(xù)寬波段光進入光譜分光系統(tǒng)的狹縫之后，經(jīng)過分光，不同波長的單色光以不同的角度出射，出射的角度對應于各單色光的波長。分光后的各單色光在光譜分光系統(tǒng)的輸出面上會聚，各單色光的聚焦位置按照波長依次連續(xù)排布。液晶空間光調(diào)制器位于光譜分光系統(tǒng)的輸出面處，其表面垂直于光譜分光系統(tǒng)的輸出面的法線，行方向平行于輸出面上的光譜排布方向，每一列對應于不同波長單色光的輸出位置。通過控制模塊11控制調(diào)節(jié)液晶空間光調(diào)制器各行像元的透過率，可以改變經(jīng)過空間光調(diào)制器后不同單色光的出射光強，調(diào)整各單色光能量占總出射光能量的權(quán)重。會聚透鏡4將出射光會聚至積分球7的入口處。
權(quán)利要求
1.一種用于光學傳遞函數(shù)測量的光譜目標發(fā)生器，包括照明光源、測試靶標和擴束物鏡，其特征在于它還包括光譜控制組件(7)、積分球(8)；照明光源(1)產(chǎn)生的連續(xù)寬波段可見光入射至光譜控制組件(7)后，輸出滿足光學傳遞函數(shù)的測試光譜要求的照明光；光譜控制組件的輸出光入射至積分球(7)的入口處，由積分球的出射口輸出，照明測試靶標 (5)；測試靶標發(fā)出的光束經(jīng)擴束物鏡(6)，得到滿足光學傳遞函數(shù)測試光譜要求的測試目標光束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光學傳遞函數(shù)測量的光譜目標發(fā)生器，其特征在于所述的光譜控制組件包括準直透鏡(2)、組合窄帶濾光片(9)、液晶空間光調(diào)制器(10) 及會聚透鏡(4)；準直透鏡將照明光源發(fā)出的光準直成寬波段平行光輸出至組合窄帶濾光片，組合窄帶濾光片與液晶空間光調(diào)制器的前表面緊密貼合；寬波段平行光經(jīng)過組合窄帶濾光片后，輸出不同波長的單色平行光至液晶空間光調(diào)制器上；會聚透鏡將液晶空間光調(diào)制器的出射光會聚至積分球(7)的入口處。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于光學傳遞函數(shù)測量的光譜目標發(fā)生器，其特征在于所述的組合窄帶濾光片由不同透過波長的η個矩形單元窄帶濾光片組成，η為正整數(shù)； 寬波段平行光經(jīng)過組合窄帶濾光片后出射η束不同波長的單色平行光，各單色平行光的空間分布與組合窄帶濾光片上的矩形區(qū)域相對應。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于光學傳遞函數(shù)測量的光譜目標發(fā)生器，其特征在于所述的液晶空間光調(diào)制器上的像元分割成η個區(qū)域，η為正整數(shù)；每個區(qū)域與組合窄帶濾光片上的窄帶濾光單元對應。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光學傳遞函數(shù)測量的光譜目標發(fā)生器，其特征在于光譜控制組件包括前會聚透鏡(12)、光譜分光系統(tǒng)(13)、液晶空間光調(diào)制器(10)及后會聚透鏡(14)；前會聚透鏡將照明光源發(fā)出的光會聚至光譜分光系統(tǒng)的入射狹縫處，經(jīng)過分光后，光譜分光系統(tǒng)將不同波長的各單色光會聚在它的輸出面上，各單色光的聚焦位置按波長依次連續(xù)排布；液晶空間光調(diào)制器位于光譜分光系統(tǒng)的輸出面處；液晶空間光調(diào)制器的出射光經(jīng)后會聚透鏡(14)會聚至積分球(7)的入口處。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于光學傳遞函數(shù)測量的光譜目標發(fā)生器，其特征在于液晶空間光調(diào)制器像元矩陣的行方向平行于光譜分光系統(tǒng)輸出面上的光譜排布方向， 液晶空間光調(diào)制器的每一列對應于光譜分光系統(tǒng)輸出的不同波長單色光的輸出位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或5所述的一種用于光學傳遞函數(shù)測量的光譜目標發(fā)生器，其特征在于所述的液晶空間光調(diào)制器還包括控制模塊(11)，控制模塊輸出信號控制液晶空間光調(diào)制器上像元的透過率，改變各單色光的出射光強，調(diào)整各單色光能量占總出射光能量的權(quán)重。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光學傳遞函數(shù)測量的光譜目標發(fā)生器，其特征在于所述的測試靶標為針孔或狹縫靶標。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于光學傳遞函數(shù)測量的光譜目標發(fā)生器，包括照明光源、光譜控制組件、積分球、測試靶標和擴束物鏡等。光譜控制組件對照明光源發(fā)出的寬波段光源的光譜組成及各組分的強度進行控制后，調(diào)整各單色光的強度在整個光譜分布范圍內(nèi)的權(quán)重，輸出不同波長的單色光，經(jīng)會聚透鏡會聚至積分球，混合成復色光后照明測試靶標，再經(jīng)擴束物鏡，得到滿足光學傳遞函數(shù)測試光譜要求的測試目標光束。它能根據(jù)光學傳遞函數(shù)測試光譜要求，調(diào)節(jié)目標照明光源的光譜特性，產(chǎn)生滿足要求的測試目標，具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，調(diào)整方法簡單、測試速度快等優(yōu)點；采用數(shù)字化控制，通用性強，適用于各種光學系統(tǒng)的光學傳遞函數(shù)測量。
文檔編號G02B27/09GK102288391SQ20111020699
公開日2011年12月21日 申請日期2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月22日
發(fā)明者周建康, 季軼群, 沈為民, 陳宇恒, 陳新華 申請人:蘇州大學, 陳新華