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Bestimmung der Modulationstransferfunktion einer CCD-Kamera ...

Bestimmung der Modulationstransferfunktion einer CCD-Kamera ...

4 Messung

4 Messung der Modulationstransferfunktion der eingesetzten CCD-Kamera partikeln. Eine anschließende Reinigung mit Azeton und Isopropanol sorgte weiterhin für eine weitest gehend enfettete Oberfläche, um eine schnelle Evakuierung der Projektionskammer zu gewährleisten. (a) Verwendete Kugelventile der Firma Festo. (b) CCD-Aufnahme der Sternstruktur. Abbildung 4.15: (a) zeigt die Kugelventile, die für die Sperrung der Pneumatikschläuche verwendet wurden. (b) zeigt ein Kantenbild des Dreisegment-Sterns. Die Fertigungstoleranz von umgerechnet 14 Pixeln zeigt sich stellenweise an den Kanten (rote Pfeile), obwohl manuell mit Diamantschleifpapier nachgeschliffen wurde. Damit ergaben sich experimentell weitere Spektralverläufe. Im Anschluss konnte der in Abb. 4.14(b) präparierte IP-Halter in den IP-Stapel des Mikroskops eingelegt werden. Nach erfolgter Evakuierung der Projektionskammer konnte dann der IP-Halter bzw. das Edelstahlblech aus dem IP-Stapel in den Strahlengang des Mikroskops gefahren werden. Allerdings mussten für eine Aufnahme der Sternstruktur mit der CCD-Kamera sowohl CCD-Kamera als auch IP-Halter gleichzeitig im Strahlengang sein. Dies wurde jedoch von der Betriebssoftware von Fei und Gatan unterbunden, so dass bei eingeführtem IP-Halter die CCD-Kamera gesperrt wurde. Um also eine Aufnahme der Sternstruktur zu realisieren, musste dieser Schutzmechanismus der CCD-Kamera umgegangen werden. Dazu musste zunächst die Funktionsweise des Sperrmechanismus bekannt sein. Beim Herausfahren des IP-Halters sendet die pneumatische Steuereinheit des IP-Stapels ein Signal an die Fei-Software. Erst nach dessen Registrierung wird die CCD-Kamera für anschließende Aufnahmen freigegeben. Dieser Mechanismus konnte auf der Rückseite des Titan durch das Sperren der Druckluftschläuche des IP-Stapels mit den in Abb. 4.15(a) illustrierten Kugelventilen realisiert werden (s. auch blaue Druckluftschläuche in Abb. 4.14(a)). Das Freigabesignal wird beim Öffnen der pneumatischen Ventile von der Steuereinheit in jedem Fall gesendet, ungeachtet dessen, ob die Druckluft tatsächlich ab- bzw. zugeführt wurde. Bei Sperrung der Pneumatikschläuche mit den Kugelventilen verblieb somit die Struktur im Strahlengang, so dass Kantenbilder von der Sternstruktur mit der CCD-Kamera aufgenommen werden konnten (s. Abb. 4.15(b)). 4.4.3 Ergebnisse mit Dreisegment-Siemens-Stern Nach der Fertigung der Sternstruktur und dem Einbringen in den Strahlengang wurden mit der CCD-Kamera 25 Kantenbilder der in Abb. 4.15(b) gezeigten Sterngeometrie aufgenommen. Bei 62

4.4 Untersuchung des Aliasings mit alternativen Objekten den Aufnahmen wurde experimentell wie in Abschn. 4.3 vorgegangen. 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 0.5 Frequenz k (Nyquist) 1 Gemittelte MTF mit Maske Angepasste MTF (a) Auswertung mit Aliasing-Maske. 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 0.5 Frequenz k (Nyquist) 1 MTF ohne Maske Angepasste MTF (b) Auswertung ohne Aliasing-Maske. Abbildung 4.16: Ergebnisse der MTF-Auswertungen anhand des Dreisegment-Siemens-Sternes (a) mit und (b) ohne Aliasing-Maske. Beide Auswertungen wurden mit den selben 25 Kantenbildern gemittelt und weisen nur geringe Schwankungen für Frequenzen oberhalb der Nyquist-Frequenz auf (schwarzfarbiger Verlauf). Die jeweils in rot dargestellten Kurven zeigen die mit Gl. 4.10 angepassten Kurven. Beide Auswertungsergebnisse unterscheiden sich nur unwesentlich voneinander. 1 0.8 0.6 0.4 0.2 MTF mit Maske MTF ohne Maske Thust 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 Frequenz k (Nyquist) (a) MTF-Kurven, ausgewertet mit den Spektren des Dreisegment-Sterns. 1 0.95 0.9 0.85 0 0.02 0.04 Frequenz k (Nyquist) (b) Ausschnitt des niederfrequenten Bereichs von (a). Abbildung 4.17: Beim Vergleich beider MTF-Kurven, ausgewertet anhand der Spektren des Dreisegment- Sterns mit Aliasing-Maske (schwarz) und ohne (rot), ließen sich keine nennenswerten Unterschiede finden. Die von Thust ermittelte MTF ist mit schwarzen Strichpunkten aufgetragen und ist gegenüber den resultierenden MTF-Kurven im niederfrequenten Bereich höher und im hochfrequenten Bereich ab ca. 0,5kN niederiger. Für die Bestimmung der Kantenposition in den Referenzbildern wurde, abweichend von Abschn. 4.3, eine Subpixelgenauigkeit mit einem Sampling-Faktor von M = 8 angenommen. Die Auswertung erfolgte sowohl mit als auch ohne Aliasing-Maske. Die verwendete Aliasing-Maske ist in Abb. 4.13(b) zu sehen. Die ermittelten MTF-Kurven sind in den Abbildungen 4.16 dargestellt. 63

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