摘要：隨著光電檢測器件性能的不斷提高和計算機技術的高速發(fā)展，光學檢查鏡頭在工業(yè)自動化檢測系統(tǒng)中得到了廣泛應用，對鏡頭成像質量的要求也越來越高，如何選擇一種行之有效的方法對鏡頭的成像質量進行準確評價也顯得尤為重要。 MTF(調制傳遞函數)是一個準確、客觀并且定量的像質評價指標，被公認為當前光學系統(tǒng)像質評價方法中最有效、最全面的方法。本文針對現階段實驗室開發(fā)的工業(yè)用光學檢查鏡頭的檢測系統(tǒng)中存在的缺陷，在對光學傳遞函數理論和常用的MTF測試方法進行深入研究的基礎上，對現有的圖像采集和對比度分析方法進行改進，并采用狹縫法和刃邊法測試鏡頭的MTF曲線，與目前測試方法的結果進行對比分析，實現對現有對比度法有效性的標定。 本文第一部分介紹比較了幾種常用的像質評價方法，以及MTF測試技術在國內外的發(fā)展狀況。闡述了光學檢查鏡頭在工業(yè)上的發(fā)展應用及目前實驗室所采用的鏡頭檢測方法，最后提出了本文的研究目標。

本文第二部分主要介紹了MTF測試技術的理論基礎，包括光學傳遞函數的定義，PSF、LSF、ESF和NTF的關系，并介紹了常用的三種MTF測試方法：狹縫法、刃邊法和對比度法。本文第三部分詳細闡述了整個MTF測試系統(tǒng)平臺的硬件組成。

本文第四部分重點闡述了MTF測試系統(tǒng)的軟件實現。介紹了圖像采集模塊的改進設計，以及本文所采用的圖像數據處理算法，闡述了CCD的MTF實驗標定方法，并分析了三種MTF測試方法的軟件實現流程。 本文第五部分對三種方法的軸上視場和軸外視場實驗測試結果分別進行了對比，并分析了系統(tǒng)誤差來源。 最后對本文完成的研究工作進行了總結，并對下一階段的工作方向進行了展望。關鍵詞：光學檢查鏡頭；調整傳遞函數；CCD；狹縫法；刃邊法；對比度法1緒論

隨著光學技術和圖像傳感器的飛速發(fā)展，光學系統(tǒng)已經廣泛應用于航天、軍工、以及各種民用企業(yè)。在我們的日常生活中，形形色色的光學產品幾乎隨處可見，傳統(tǒng)的有照相機、望遠鏡、顯微鏡等。現代的光學系統(tǒng)，有紫外、可見和紅外等各種形式，它們被廣泛應用于如微加工中的芯片光刻、集成電路封裝光刻、醫(yī)用檢測(如內窺鏡、眼底地形圖檢測)、半導體器件質量檢查、液晶板的檢測等，其中，紅外光學系統(tǒng)除軍用外還可以大量地用于工業(yè)，如冶金行業(yè)鋼材的溫度測量，變壓器的遠距溫度測量，民用的體溫檢查等。隨著現代應用要求的快速提高以及光學系統(tǒng)結構多樣化發(fā)展，對光學系統(tǒng)測量的適用性和可靠性要求也越來越高。如何評價各類光學系統(tǒng)的性能優(yōu)劣是一個很重要的研究任務和課題，不同類型的光學系統(tǒng)在評價方法上也存在區(qū)別。雖然有很多傳統(tǒng)的經典方法可以用來評價光學系統(tǒng)的質量，但很多研究機構和光學制造企業(yè)仍然花大精力研究簡易而有效的像質評價方法來判定它們自己制造的特定的光學系統(tǒng)。本論文的工作從研究檢測液晶板用的光學成像鏡頭的性能展開，并將我們研究的方法和傳統(tǒng)的方法作了對比分析。下面，首先對光學系統(tǒng)像質評價的常用方法作一介紹。

1.1 光學系統(tǒng)的像質評價方法概述

成像質量好壞是用來評價一個成像光學系統(tǒng)優(yōu)劣的重要因素。所謂成像質量，指的是在不考慮放大倍率的情況下，像與物之間強度和色度空間分布的一致程度，即像對物的逼真度。為了準確評價光學系統(tǒng)的成像質量，長期以來，人們一直致力于這方面的研究，目前已經研究出了很多檢驗方法，最常用的有目視星點檢驗、鑒別率法、波像差法、光學傳遞函數法。每種方法都有其各自的適用性和局限性。很多文獻都對此作過詳細的分析，這里僅簡單介紹下每種方法的特點。(1) 目視星點檢驗星點檢驗是以星孔為目標物，用人眼利用高倍放大鏡或顯微鏡觀察點光源通過被測光學系統(tǒng)在其像面所成的像，以及像平面前后光束截面的彌散斑的形狀及照度，定性的評價光學系統(tǒng)的成像質量。星點法是早期較有代表性的用于小像差系統(tǒng)的評價方法。目前，國內外顯微鏡生產廠家和檢驗部門對顯微鏡成像質量的檢驗大部分都以目視星點檢驗方法為主。星點檢驗的實質，是在“空間域”對像質進行描述，把衍射受限系統(tǒng)所成的星點像的光強分布(愛里斑)作為標準，與實際系統(tǒng)所成的星點像的光強分布進行比較，從而了解被檢光學系統(tǒng)成像質量的優(yōu)劣。星點法能夠分析與光束結構有關的各種幾何像差和裝配加工的某些誤差，具有簡單，直觀，靈敏等優(yōu)點，有經驗的檢驗員可以從星點像的分布，準確判斷出光學系統(tǒng)的像差。但是這種方法不能給出定量的數值結果，對彌散斑的分析和判斷主要靠經驗，檢驗結果往往和人的主觀因素有關。另外，對于系統(tǒng)的對稱性像差，如軸上點球差的檢測不夠靈敏。