光電技術(shù) 第5版 課件 第10章10.4節(jié) 表面粗糙度的測(cè)量方法

10.8光學(xué)系統(tǒng)透過(guò)率測(cè)試技術(shù)10.8.1透過(guò)率光學(xué)系統(tǒng)的透過(guò)率反映了經(jīng)過(guò)該系統(tǒng)之后光能量的損失程度。對(duì)于目視儀器來(lái)說(shuō)，如果透過(guò)率比較低，則使用這種儀器觀察時(shí)主觀亮度將降低。光學(xué)系統(tǒng)的透過(guò)率τ是指經(jīng)過(guò)系統(tǒng)出射的光通量φ′與入射的光通量φ的百分比，即可見(jiàn)光區(qū)域(λ1~λ2)內(nèi)，以CIE標(biāo)準(zhǔn)光源照明時(shí)，整個(gè)波段總的透過(guò)率稱(chēng)為白光透過(guò)率，即(10.8-3)按式(10.8-3)的定義目視光學(xué)系統(tǒng)透過(guò)率稱(chēng)白光目視透過(guò)率。10.8.2望遠(yuǎn)系統(tǒng)透過(guò)率的測(cè)量圖10-43所示為望遠(yuǎn)系統(tǒng)透過(guò)率測(cè)量裝置示意圖。用普通積分球作為接收器進(jìn)行測(cè)量，接收進(jìn)入積分球的各種光譜通量，探測(cè)器由硒光電池和檢流計(jì)組成。圖10-43測(cè)量時(shí)先不放被測(cè)系統(tǒng)從檢流計(jì)讀出空測(cè)光通量φ0值m0。再將望遠(yuǎn)鏡放入光路中，測(cè)得光通量φ′

對(duì)應(yīng)值m1。10.8.3照相物鏡透過(guò)率的測(cè)量分為空測(cè)和實(shí)測(cè)兩步，空測(cè)時(shí)，可變光闌的孔徑應(yīng)小到保證使全部光束進(jìn)入積分球，積分球應(yīng)靠近可變光闌。實(shí)測(cè)時(shí)，積分球放置在被測(cè)照相物鏡之后的會(huì)聚光束中。空測(cè)和實(shí)測(cè)時(shí)分別在檢流計(jì)上得到讀數(shù)m0和m1，則被測(cè)照相物鏡的透過(guò)率應(yīng)為τ＝(ml/m2)×100％。照相物鏡透過(guò)率一般指軸上透過(guò)率。一些廣角照相物鏡需要研究透過(guò)率隨視場(chǎng)變化的情況。圖10-44所示為照相物鏡軸上點(diǎn)透過(guò)率測(cè)量的光路圖。圖10-44（2）

照相物鏡軸外透過(guò)率的測(cè)量廣角照相物鏡的透過(guò)率隨視場(chǎng)角有較大的變化，因此除測(cè)量軸上點(diǎn)的透過(guò)率外，還要測(cè)量特定視場(chǎng)角的透過(guò)率。其測(cè)量光路如圖10-46所示。測(cè)量時(shí)，應(yīng)注意使入射光束的中心通過(guò)物鏡入瞳中心。圖10-4610.9印刷出版工業(yè)中的光電技術(shù)10.9.1激光照排系統(tǒng)常用的激光照排機(jī)可分為絞盤(pán)式激光照排機(jī)、內(nèi)鼓式激光照排機(jī)、外鼓式激光照排機(jī)等三種類(lèi)型。1.絞盤(pán)式激光照排機(jī)絞盤(pán)式激光照排機(jī)的結(jié)構(gòu)及光路如圖10-48所示。圖10-48為了減少滾軸牽引力造成感光膠片的變形，采用感光膠片雙緩沖的結(jié)構(gòu)(如Screen3050)。雙緩沖激光照排機(jī)的結(jié)構(gòu)。絞盤(pán)照排機(jī)重復(fù)定位精度低，感光膠片位置存在誤差，對(duì)網(wǎng)點(diǎn)產(chǎn)生一定影響。2.內(nèi)鼓式激光照排機(jī)重復(fù)定位精度最高的是如圖10-49所示的內(nèi)鼓式激光照排機(jī)。進(jìn)入鼓中的感光膠片在抽真空后被緊吸在鼓的內(nèi)壁上，如圖10-50所示。圖10-49圖10-50內(nèi)鼓式激光照排機(jī)，內(nèi)鼓制造精度非常高，其重復(fù)定位精度由精確的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)來(lái)決定。重復(fù)定位精度可達(dá)0.005mm。3.外鼓式激光照排機(jī)外鼓式激光照排機(jī)介于絞盤(pán)式與內(nèi)鼓式之間的一種較高檔次的激光照排機(jī)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖10-51所示。圖10-51外鼓式激光照排機(jī)的重復(fù)精度較內(nèi)鼓式的略低，而生產(chǎn)成本較高，故較新的激光照排機(jī)較少采用此種結(jié)構(gòu)。10.9.2激光雕刻凸版和凹版機(jī)激光雕刻印版是把聚焦的激光束射向印版，除去不需要的部分，制出凸、凹圖像。圖像的深度、尺寸和形狀由調(diào)制的激光光束來(lái)控制。焦面處激光的功率密度等于激光輸出功率除以光點(diǎn)的面積。即設(shè)激光光束的發(fā)射角為θ，聚焦透鏡焦距為f，則焦面上光點(diǎn)的直徑d為中等強(qiáng)度的激光束經(jīng)過(guò)透鏡聚焦后，在焦面激光功率密度遠(yuǎn)大于105～106W/cm2，可以對(duì)各種材料（包括陶瓷）熔化或者氣化，達(dá)到雕刻印版的目的。10.9.3激光打印機(jī)和復(fù)印機(jī)⒈

激光打印機(jī)的特點(diǎn)它的特點(diǎn)：(1)像素密度高，印字清晰，分辨率比機(jī)械點(diǎn)陣式高近百倍。(2)打印速度快，比普通打印機(jī)快6~30倍。(3)工作無(wú)撞擊，打印噪聲小。⒉

激光打印機(jī)原理激光打印原理如圖10-52(a)所示，激光打印機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖10-52(b)所示。圖10-52激光打印機(jī)激光打印機(jī)的關(guān)鍵部件是硒鼓，它的工作有如下步驟：硒鼓帶電掃描曝光靜電成像著色轉(zhuǎn)印熱壓定影清洗硒鼓⒊

激光打印機(jī)的光電技術(shù)⑴

激光器和調(diào)制器⑵

光偏轉(zhuǎn)器⑶

激光打印機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)⒋

靜電復(fù)印機(jī)10.9.4光盤(pán)存儲(chǔ)⒈

光盤(pán)存儲(chǔ)的類(lèi)型⑴

記錄用光盤(pán)也稱(chēng)“寫(xiě)后直讀型(draw)”光盤(pán)，它兼有寫(xiě)入和讀出兩種功能，并且寫(xiě)入后不需處理即可直接讀出所記錄的信息，因此，可用作信息的追加記錄。⑵

專(zhuān)用再現(xiàn)光盤(pán)專(zhuān)用再現(xiàn)光盤(pán)也稱(chēng)“只讀”型(readonly)。它只能用來(lái)再現(xiàn)由專(zhuān)業(yè)工廠事先復(fù)制的光盤(pán)信息，不能由用戶自行追加記錄。⒉

光盤(pán)存儲(chǔ)的特點(diǎn)⑴

存儲(chǔ)密度高、容量大，直徑300mm的數(shù)字光盤(pán)的數(shù)據(jù)總?cè)萘繛?×1010b；光盤(pán)紋跡間距為1.6μm，每面有54000道紋跡?？纱?0000多幅靜止圖像。⑵

寫(xiě)讀率高，數(shù)學(xué)光盤(pán)單通道可達(dá)25×106b/s。⑶

存儲(chǔ)壽命長(zhǎng)，庫(kù)存時(shí)間大于10年以上，而商用磁盤(pán)僅為3~5年。⑷

每信息位的價(jià)格最低，易復(fù)制、壽命長(zhǎng)。⑸

有隨機(jī)尋址能力，隨機(jī)存取時(shí)間小于60ms。⑹

光盤(pán)存儲(chǔ)是非接觸寫(xiě)入、讀出，防塵耐污染，操作方便，易與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)使用。⒊

光盤(pán)存儲(chǔ)的工作原理利用受調(diào)制的細(xì)束激光改變盤(pán)面介質(zhì)不同位置處的光學(xué)性質(zhì)，記錄待存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。依靠各信息點(diǎn)處光學(xué)特性的不同提取被存儲(chǔ)的信息。多數(shù)光盤(pán)裝置具有記錄和重放的雙重功能。(1)只讀型圖10-53所示為光盤(pán)寫(xiě)入與讀出的原理圖。圖10-53圖10-53圖10-54所示為光盤(pán)的截面形狀。調(diào)制激光束被聚焦鏡縮小成直徑小于lμm的光點(diǎn)，以較高密集度記錄被調(diào)制的信息，隨著光盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)與寫(xiě)入裝置的平移運(yùn)動(dòng)而分道載入信息。光盤(pán)凹坑寬度為0.4μm，深度為光波長(zhǎng)的l/4，約為0.11μm，螺旋線型的紋跡間距為1.67μm。圖10-54讀出與寫(xiě)入信息操作相同，光盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，讀數(shù)頭平移運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成螺旋運(yùn)動(dòng)掃過(guò)盤(pán)面，讀出信息。⑵可擦型在激光束照射下，使光盤(pán)表面的磁性膜磁化或使介質(zhì)表面結(jié)晶狀態(tài)發(fā)生變化。⒋

光盤(pán)存儲(chǔ)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)的核心裝置是光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，一種超精密光電子裝置。包括：光學(xué)系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、伺服跟蹤系統(tǒng)和信號(hào)處理系統(tǒng)。光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的組成原理框圖如圖10-55所示。圖10-55⑴

光學(xué)系統(tǒng)激光聚束光路。寫(xiě)入光調(diào)制器。循跡跟蹤反射鏡。光電檢測(cè)系統(tǒng)。⑵

機(jī)械系統(tǒng)轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)構(gòu)?；鍣C(jī)構(gòu)。光電頭機(jī)構(gòu)。⑶

控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)臺(tái)恒速控制系統(tǒng)。滑板位移控制系統(tǒng)。調(diào)焦控制系統(tǒng)。循跡跟蹤系統(tǒng)。⑷

信號(hào)處理系統(tǒng)寫(xiě)入信號(hào)處理器。讀出信號(hào)處理器?？刂破?。10.10醫(yī)用圖像傳感器檢測(cè)技術(shù)10.10.1X射線像增強(qiáng)器結(jié)構(gòu)和工作原理X射線圖像增強(qiáng)器的結(jié)構(gòu)如圖10-56所示。圖10-56X射線圖像增強(qiáng)器結(jié)構(gòu)圖它由輸入熒光屏、光電陰極、電子光學(xué)系統(tǒng)和輸出熒光屏，幾部分組成。⒉

參數(shù)及其測(cè)試⑴

轉(zhuǎn)換系數(shù)(C．C．)(10.10-1)圖10-57亮度增益與轉(zhuǎn)換系數(shù)的關(guān)系(2)分辨率定義：在lmm間距內(nèi)所能區(qū)分出的線對(duì)數(shù)(Lp／cm)，分辨率測(cè)試裝置如圖10-59所示。圖10-59分辨率測(cè)試裝置⑶

對(duì)比度對(duì)比度測(cè)試裝置如圖10-60所示，把面積相當(dāng)于輸入屏10％、厚度為2mm的圓形鉛板置于輸入窗的中心位置，測(cè)得輸出屏中心位置的亮度值L，移去鉛板后測(cè)得輸出屏中心位置的亮度值為A，兩者的比值即為對(duì)比度CR（4）有效視場(chǎng)X射線像增強(qiáng)器能夠在輸出熒光屏上得到實(shí)際成像的輸入面尺寸，稱(chēng)為該管的有效視場(chǎng)。（5）像縮小率指輸入熒光屏的圖像與輸出熒光屏圖像直徑之比。它與電子光學(xué)系統(tǒng)的放大率為同一個(gè)概念，二者互為倒數(shù)關(guān)系。⑹

調(diào)制傳遞函數(shù)如圖10-62所示為X射線像增強(qiáng)器的調(diào)制傳遞函數(shù)曲線。圖10-6210.10.2醫(yī)用真空?qǐng)D像傳感器的應(yīng)用⒈X射線電視攝像機(jī)利用X射線的電離發(fā)出熒光使膠片感光形成圖像，觀測(cè)被X射線照射物體內(nèi)部細(xì)節(jié)，在醫(yī)用領(lǐng)域可用于診斷與分析。實(shí)用化X射線電視攝像機(jī)有三種方式，直讀圖像方式、用X射線像增強(qiáng)器增強(qiáng)圖像方式和用X射線攝像管直接攝取X光圖像的方式。⑴熒光屏攝像方式用的攝像管X射線裝置以70kV，3mA發(fā)出輻射照射人體，在熒光屏可獲得亮度約為0.01~0.11mW/sr.m2。被攝人體很暗，攝像器需要低照度背景，還需較高信噪比與分辨率，為此，要用高靈敏超正析像管和硅靶電子倍增攝像管(SEM管)，即使在0.1lx照度下，也只能獲得較好圖像。圖10-63如圖10-63所示為利用SEM管攝取放射性鈷60產(chǎn)生的射線，并在直線加速器作用下發(fā)出的10MeV的高能量X射線形成的透視熒光圖像的設(shè)備。(2)圖像增強(qiáng)器與攝像管連接形式如圖10-64所示為普通像增強(qiáng)器與攝像管相結(jié)合的攝像方式，其中像增強(qiáng)器為超正析像管而攝像管為面陣列CCD攝像管。圖10-64（3）X射線像增強(qiáng)器攝像方式用的攝像管X射線像增器的攝像方式如圖10-66所示，對(duì)攝像管的要求為靈敏度高，余像適中，調(diào)制特性好。圖10-66X射線圖像增強(qiáng)器攝像方式(4)直接攝像方式用的攝像管如圖10-67所示為沒(méi)有X射線光學(xué)系統(tǒng)的直接攝像方式。把透視的被攝體直接置于X射線攝像管的面板上。圖10-67此方法可用于軟X射線觀察生物、植物等軟組織，但多數(shù)場(chǎng)合是作為工業(yè)上小型零件的非破壞