专利名称：光学显像设备的焦距调整方法
技术领域：
本发明涉及一种光学显像设备的焦距调整方法。
一般利用光学的显像设备，如阴极射线管式屏幕、LCD(液晶显示)投影机及相机等等，其显像均涉及焦距调整问题，且大多数的光学显像设备在出厂出必须完成焦距调整。以阴极射线管式屏幕而言，其出厂前须先经焦距调整，到目前为止，焦距调整仍以人工视觉判断为最佳。由于一般阴极射线管屏幕的水平、垂直调整钮位于后侧方，其与正面屏幕的角度至少超过九十度以上，在电脑屏幕越做越大的趋势下，操作员无法一边改变水平或垂直调整钮，而一边探头观察屏幕上的焦距变化，所以，人工调整屏幕焦距方式虽具有较佳的品质，但其操作方式及其不方便。
为解决上述问题，人们通过CCD(电荷耦合器件)摄像机摄取阴极射线管的屏幕画面，配合如MTF法、密度法及干扰法进行焦距调整，但均受CCD摄像机的低解析度限制，无法获得较佳的调整品质，主要原因在于既有CCD摄像机的解析度大约仅为640×480，其工作范围则为50~70cm，在该基本条件限制下，当其配合MTF法进行焦距调整时，因无法完整重现高密度的周期条纹，故识别效果甚差。又配合密度法进行焦距调整时，因无法成功识别图案截面两端的微幅变化，故实施效果也不理想。而其配合干扰法进行焦距调整时，仍受限于CCD摄像机的低解析度，无法提供理想的识别率。
上述设备由于价格昂贵，调整效果又远不如人工调整，因此，没有得到广泛运用。
本发明的目的在于提供一种光学显像设备的焦距调整方法，它不因CCD摄像机的低解析度而影响焦距校准品质，同时可提高焦距校准步骤的工作效率。
本发明的目的是这样实现的，一种光学显像设备的焦距调整方法，其特征在于，它包括下列步骤一在待测显像设备上产生一具周期性与指向性图案；一用CCD摄像机摄取所述显像设备上显示的图案；一根据CCD摄像机监控画面上是否出现光学干涉条纹而进行焦距调整。
上述的光学显像设备的焦距调整方法，其中，图案是由若干组水平条纹群及垂直条纹群组成，该水平及垂直条纹群的每一条纹是以等距排列。
上述的光学显像设备的焦距调整方法，其中，水平条纹群与垂直条纹群是在画面中央相交，其中水平条纹群的长度是由画面上下缘向中央递减，垂直条纹群长度则由画面两侧向中央递减。
上述的光学显像设备的焦距调整方法，其中，当监控画面出现光学干涉条纹后，通过调整显像设备上的水平及垂直信号，使光学干涉条纹趋于清晰。
上述的光学显像设备的焦距调整方法，其中，显像设备主要是阴极射线管屏幕、LCD投影机或数位相机。
本发明主要是利用显像设备与CCD摄像机的频率差异使其在CCD摄像机所取得画面上产生光学干涉条纹，当利用传统信号处理方法调整显像设备的水平及垂直信号，使光学干涉条纹出现并趋于清晰时，即已同步完成显像设备的焦距校准。利用此种方法进行的焦距校准品质可与人工识别方式列为同一等级，且无须改善CCD摄像机的解析度及工作范围，而为一简易但成效极佳的焦距调整方法，其可运用于各种光学显像设备的焦距调整。
以下结合附图进一步说明本发明的具体结构特征及目的。
图1是本发明的系统示意图；图2是本发明在阴极射线管屏幕上产生的特殊图案；图3是阴极射线管屏幕与CCD摄像机差频取样的波形示意图；图4是本发明由CCD摄像机取得出现有光学干涉条纹的监控画面。
如图1所示，是本发明的系统示意图，本发明调整光学显像设备的系统基本架构，它包括有一与待测显像设备10保持适当距离的CCD摄像机20及一用于显示CCD摄像机20所摄得监控画面的监视器30(MONITOR)，其中显像设备10是为任何需要进行焦距调整的光学显像设备，如阴极射线管屏幕、LCD投影机等，以下显像设备10是以阴极射线管屏幕为实施例说明。
监视器30位于适当位置，以便于操作人员观看监控画面的变化，并同时可就近对显像设备10的水平及垂直信号进行调整。
本发明调整显像设备焦距的具体方法，包括下列步骤一在待测显像设备10上产生一特殊图案；
一用CCD摄像机20摄取所述显像设备10上的特定图案；一根据CCD摄像机20监控画面上是否出现光学干涉条纹而进行焦距调整。
上述显像设备屏幕焦距调整方法的理论基础是当显像设备10上特殊图案的频率与CCD摄像机20的取样频率出现差异时，CCD摄像机20所摄取的监控画面上将产生光学干涉条纹，根据实际试验证实，当光学干涉条纹出现，且进一步趋于清晰时，将可使阴极射线管屏幕10的焦距调整至最佳状态。
上述光学干涉现象具备下列特性1·经CCD摄像机20取得而显示于监视器30上的监控画面，其频率通常远低于显像设备10上特殊图案的原始频率。
2·并非所有产生在显像设备10上的高频特殊图案都能在CCD摄像机20所取得的监控画面上产生显著的条纹现象。
由上述特性分析可知，在监控画面上产生条纹的主要是因显像设备10上的图案频率与CCD摄像机20取样频率出现差异所产生的干涉现象。
根据上述特性可知，显像设备10上特殊图案的频率与CCD摄像机20的取样频率在适当频差时，可产生显著的光学干涉现象，即出现显著的干涉条纹，换言之，特殊图案在特定条件下将使CCD摄像机20取得的画面易于产生光学干涉现象，其具体条件包括有1·特殊图案必须具备指向性。
2·特殊图案亦须具备周期性。
3·上述周期具有最佳值。
所列的1、2项条件是特殊图案的条纹形式，如图2所示，提供一较佳实施例的焦距检验图案40，焦距检验图案40是由四组相交在画面中央的水平条纹群41、42及垂直条纹群43、44，其中水平条纹群41、42的线条长度是分别由画面上下缘向中央递减，且每一水平条纹与相邻水平条纹均呈等距排列，又垂直条纹群43、44的线条长度则由画面两侧分别朝中央递减，而每一垂直条纹与相邻垂直条纹亦呈等距排列。上述形式的焦距检验图案40满足了所列的1、2项条件。
上述条纹相邻间距的周期性，可由以下方式决定首先请参阅图3所示，弦波信号A是代表显像设备10上特殊图案的波形，方波信号B则代表CCD摄像机20所摄取影像的取样频率。由上述波形可明显看出，取样信号B的频率远低于特殊图案的弦波信号A，但仍然可轻易的观察到其具有明显的周期性变化，且二者信号的波幅(AMPLITUDE)亦呈正比，因此，我们即可通过CCD摄像机20取样后所产生的差频干涉影像以进行焦距调整。
设定的频率可由以下的公式取得假设原始的特殊图案具有p(x)=ACOS[(2πT)x]]]>又CCD摄像机20取样的周期为Ts，相对于P(x)取样起始点的相位角为φ0，因此，每一个取样区的起始及终点分别为 而a*≡a-(int)a(4)一般a≥1因此，(2)式可改写成为 若再令Ψ=a*×2π即变为 其中上述第(7)式即为取显像设备10与CCD摄像机20二者频率差异的标准方程式。
利用上述公式取得差频后在CCD摄像机20所显示出现有光学干涉条纹的监控画面，如图4所示。
权利要求
1．一种光学显像设备的焦距调整方法，其特征在于，它包括下列步骤一在待测显像设备上产生一具周期性与指向性图案；一用CCD摄像机摄取所述显像设备上显示的图案；一根据CCD摄像机监控画面上是否出现光学干涉条纹而进行焦距调整。
2．根据权利要求1所述的光学显像设备的焦距调整方法，其特征在于所述的图案是由若干组水平条纹群及垂直条纹群组成，该水平及垂直条纹群的每一条纹是以等距排列。
3．根据权利要求2所述的光学显像设备的焦距调整方法，其特征在于所述的水平条纹群与垂直条纹群是在画面中央相交，其中水平条纹群的长度是由画面上下缘向中央递减，垂直条纹群长度则由画面两侧向中央递减。
4．根据权利要求1所述的光学显像设备的焦距调整方法，其特征在于当监控画面出现光学干涉条纹后，通过调整显像设备上的水平及垂直信号，使光学干涉条纹趋于清晰。
5．根据权利要求1或4所述的光学显像设备的焦距调整方法，其特征在于所述的显像设备主要是阴极射线管屏幕、LCD投影机或数位相机。
全文摘要
本发明涉及一种光学显像设备的焦距调整方法,主要是在待测的显像设备(如阴极射线管屏幕)上产生一具周期性与指向性的特定图案,又利用CCD摄像机摄取上述显像设备上的特定图案,由于显像设备与CCD摄像机分别具有不同的频率,即在CCD摄像机所摄取画面上产生光学干涉条纹,随后针对显像设备进行信号调整,直至光学干涉条纹趋于清晰,使显像设备调至最佳焦距。
文档编号G02B7/09GK1281993SQ9911066
公开日2001年1月31日 申请日期1999年7月22日 优先权日1999年7月22日
发明者刘立国 申请人:宜昇科技股份有限公司