投影仪的像质评价









     投影仪将被测物体成像在投影屏上,其成像质量是关键技术指标。对此都有哪些具体要求,又是如何检验的呢?
      成像质量,简称像质。根据投影成像的特点,对投影仪像质的主要要求有:分辨力、清晰度、畸变和场曲。
1 分辨力
     光学系统的分辨力是指其分辨物体细节的能力。通过投影光学系统观察,以刚能分辨的两物点在物方的距离,作为该系统的分辨力。
      在光学系统设计时,分辨力可以通过计算得到。在一个理想的衍射受限系统中,当两物点距离很近时,两物点成像所形成的衍射斑将发生部分重叠。重叠部分的光强为两衍射斑光强之和,即合成光强I(参见图1)。评定分辨力,采用最多的是瑞利判据。该判据认为,当两像点衍射斑重叠区合成光强的最小值Imin为最大值Imax的73.5%时,则该两物点的距离为系统所能分辨的两物点最小距离ε。







    投影仪成像分辨力的高低与物镜放大率成正比。当然,物镜的设计和制造质量也会影响每台投影仪实际成像的分辨力。
    国家行业标准JB/T 6380-2013《投影仪》规定了对投影仪产品分辨力的要求,例如:10倍物镜的分辨力,要求为6.3μm。
    通常采用A型分辨力板(JB/T 9328)检验投影仪的成像分辨力。本文封面图,为A型分辨力板图案的局部。
     将分辨力板放在投影仪工作台上,使其图案投射在投影屏上,用放大镜从最粗的栅线组开始观察,若该组四个方向的栅线都能分辨,则按序号递增继续观察下一组。直到某组栅线的一个或一个以上方向的栅线不能被分辨为止,根据刚能分辩出栅线组的单元号和分辨率板号,在JB/T 9328表1中查出对应的线条宽度b ,以其线间距2b作为分辨力测得值。
2 清晰度
    清晰度和分辨力是两个不同的概念。对于投影仪而言:放大率越低,成像的分辨就越低,而成像清晰度则越高;反之,放大率越高,成像的分辨力提高,但成像清晰度可能会下降。这是由于高倍物镜的像方孔径角往往小于低倍物镜。
    对于一个理想光学系统,直边成像轮廓的光强分布,如图2左所示,在数学上,它可以以一个阶跃函数来描述:








     对于一个实际的光学系统,直边成像轮廓的光强分布不会呈陡直的阶跃变化,而是存在一个类似图2右所示的CD区间渐变过程。所谓“清晰度”,与图中光强变化曲线在B点的斜率成正比。物镜设计时,对象差的校正、光学元件的表面加工质量,都对成像清晰度有影响。在使用中,不正确的调焦和光学元件污染,也会影响成像清晰度。
     检验成像的清晰度,可以用CCD线阵(图3)作为探测器,贴在投影屏上,接收直边成像的轮廓,以其光强变化曲线中点B的斜率或上升CD区间的宽度,作为清晰度的评定指标。



3 畸变
     在投影屏全视场内,如果不同区域影像的放大率存在差异,像与物的相似性就会被破坏。光学系统这种使成像变形的缺陷,称为“畸变”。图4是标准网格板在具有畸变的投影仪上的成像夸张图。










可以在检验成像放大率的同时,检验投影屏像面上不同部位放大率的差异,以此来评定成像的畸变。






    将标准网格板放在投影仪工作台上,使其网格成像在投影屏上。按图5用玻璃刻度尺检验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。
    再将网格板转 45°,检验投影屏对角线方向的放大率(图6)。投影屏各部位的放大率之差,应不大于投影仪物镜放大率允差,则被认为畸变满足要求。





4 场曲
    “场曲”是“像场弯曲”的简称。是指垂直于光轴的物平面成像后,形成曲面像的一种像差。在投影屏上观察场曲严重的曲面像时,一次调焦后,影像总是有的部位清晰,有的部位模糊,必须不断调焦,才能看清影像的每一处细节。这种   现象一般在视场中心与视场边缘较为明显。
     如图7所示,将网格板放在投影仪工作台上,使其网格成像在投影屏上;用专用表架将百分表固定在物镜座上,用于测量工作台调焦量。





调焦,使投影屏中心的网格清晰;记下百分表示值;然后重新调焦,依次使处于投影屏上、下、左、右边缘的网格清晰。多次调焦,以百分表示值的最大变化量,作为场曲检验结果。






 

 






 




 

 


































              

 









 

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