微光像增强器综合测试仪及其测试方法技术

本发明专利技术公开了一种微光像增强器综合测试仪及其测试方法，包括光源、中性滤光片、积分球、光阑、共轭透镜、暗箱、平行光管和可替换动部件组成。全套装置除分辨力测试组件、亮度增益组件、信噪比测试组件外为公用部分。参数测试时将对应的参数组件推入导轨引导块内，使两个导轨无缝对接。该微光像增强综合测试系统及测试方法采用一体化的设计，在一套仪器上实现微光像增强器的信噪比、亮度增益、分辨率等三个技术指标的测试。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微光像增强器综合测试领域，具体地说，是一种微光像增强器综合测试仪及其测试方法。
技术介绍
在微光夜视技术中，微光像增强器是微光夜视技术的核心器件，它是微光夜视器材的性能和价格的决定性因素，像增强器的性能参数决定了微光夜视系统的性能。三代微光像增强器是构成先进微光夜视技术的核心器件，为了表征像增强器的性能，通常采用信噪比、亮度增益和分辨率等参数。微光像增强器是在夜间微弱光条件下工作的，输入的光信号非常微弱，微光像增强器会由于光阴极热发射及信号感生等因素而造成附加背景噪声，这个附加噪声使荧光屏产生一个背景亮度，从而使图像的对比度恶化，严重的可使目标信号淹没于该噪声中，因此需要测量信噪比作为参数表征微光像增强的噪声大小；微光像增强器的主要功能是实现对输入的微弱光图像进行增强，足够的荧光屏输出亮度是观察图像的必要条件。因此需要测量亮度增益作为参数表征微光像增强的图像转换效率。在入射照度一定时，微光像增强器荧光屏输出亮度的大小由其亮度增益决定；微光像增强器作为成像器件，它必然会有小的图像几何失真，分辨率作为成像器件的综合指标之一，用来表征几何放大率、畸变、对比损失以及调制传递函数。因此，测试这个三个技术指标对像增强器的性能测试和评估技术的研究具有重要意义。现有的微光像增强器测试仪测试不同的参数需要不同的仪器，这种方法操作复杂，且三套测试系统总成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种微光像增强器综合测试仪及其测试方法，采用一体化设计，在一套仪器上实现微光像增强器的信噪比、亮度增益、分辨率等三个技术指标的测试，因此其系统结构均有别于常规的信噪比测试仪、亮度增益测试仪和分辨率测试仪，光机结构、信号处理、测试软件均要能够兼顾上述三个指标的测试要求。实现本专利技术的技术解决方案为：一种微光像增强器综合测试仪，包括光源、中性滤光片、积分球、光阑、共轭透镜、暗箱、平行光管、分辨率测试组件、亮度增益测试组件和信噪比测试组件；所有组件光轴位于同一水平平面内，所有器件的中心都在此光轴上,光源、中性滤光片、积分球、光阑、共轭透镜、暗箱、平行光管、导轨引导块和分辨率测试组件依次放置于固定在光学平台上的导轨上；分辨率测试时，将分辨率测试组件推入导轨引导块内；测试亮度增益和信噪比时，分别将分辨率测试组件替换为亮度增益测试组件或信噪比测试组件，将其推入导轨推入引导块内。所述光阑采用针孔光阑，使投射到微光像增强器阴极面上的光点为Ф0.2mm，针孔光阑由Ф0.2mm的小孔和二维精度调节机构组成，它将来自积分球3的光只限于处在中心线上的Ф0.2mm的小孔通过；二维精度调节范围为径向±4mm，最小刻度为0.01mm，分辨率为0.002mm。所述暗箱是测量像增强器信噪比参数时所必须提供的避光环境，由于测试信噪比时，由光源装置给出的信号光斑照度为1.0×10-4lx，因此暗箱的避光性能应该足够好，即封盖时暗箱内照度应为10-5lx，暗箱由暗箱顶盖、夹具、可调支架、拖板组成，在暗箱前后两块曲板上开有窗口，通过暗箱底部的可调支架支撑暗箱，通过可调支架在导轨滑动，在水平方向调节暗箱位置，通过升降可调节支架，在垂直方向改变暗箱的高度，在箱体内装有放置被测像增强器的夹具，暗箱内部底面有可供夹具滑动的凹槽，调节被测像增强器的水平位置，并保证像增强器的中心高不变。一种微光像增强器综合测试仪的测试方法，分辨率测试时，将分辨率测试组件推入导轨引导块，使之与平行光管连接，同时将积分球后的小孔光阑换成分辨率测试靶标，打开光源开关调节光学系统，通过分辨率测试组件的目镜观察直至出现清晰的像；亮度增益测试时，将亮度增益测试组件推入导轨引导块，使之与平行光管连接，同时将积分球后的小孔光阑换成毛玻璃,打开光源开关，调节使得积分球的输出照度为×-lx，通过亮度计测试亮度增益；信噪比测试时，将信噪比测试组件推入导轨引导块，使之与平行光管连接，确保积分球后为小孔光阑，打开光源开关，调节使得积分球的输出照度为×-lx，调节光学系统，使得能够通过测试组件的目镜能够观察到光源光线通过小孔光阑经过像增强器所成的小的明亮光斑，此时再用信噪比测试仪测量信噪比。本专利技术与现有技术相比，其显著优点：(1)现有的微光像增强器测试仪测试不同的参数需要不同的仪器，这种方法操作复杂，本专利技术将三种技术指标的测试综合到一套系统上，仅需要通过更换几个部件就可以完成测试目的，操作相对简单；(2)三套测试系统总成本较高，测试成本也大大降低；(3)该装置与分别测试三个参数的测试仪比较，大小适中；(4)整套设计采用成熟技术，为提高可靠性实现资源共享。通过采用大规模集成电路和可编程器件，使一个器件实现多种功能，减少了中间环节，以软件开发来减少硬件开销，既可提高可靠性又增大智能化程度，降低维修工作量，提高了系统的可靠性。附图说明图1是综合测试系统原理图。图2是暗箱结构图，其中，11：暗箱顶盖12：被测像增强器13：夹具14：可调支架15：拖板16：光学导轨。具体实施方式：专利技术原理1、光源系统设计微光像增强器综合测试系统的光源组件由光源1、中性滤光片2、积分球3、光阑4组成。微光像增强器参数测量中，均匀漫射弱照度光源是它的关键部件之一，由于亮度增益大小与光阴极灵敏度成正比，而阴极灵敏度又与光源光谱成分相关，因此发光光源采用色温为2856K的标准A光源1，并由高精度高稳定度恒流源提供电源。灯泡经中性滤光片2减光，再经积分球3后形成均匀漫射源，获得光照度范围在10-5lx～10-1lx之间的均匀漫射弱照度光源，其光的不均匀性小于1％。2、微光像增强器信噪比测试原理根据我国的国军标规定，测试像增强器的信噪比时，给光源和像增强器加以正常工作电压，光源组件产生的均匀光通过毛玻璃、平行光管后再通过直径为0.2mm的光阑后在像增强器的光电阴极中心区形成个直径为0.2mm的光点，光点的色温为(2856±50)K，输入照度为1.0×10-4lx。在像增强器荧光屏上形成一个圆亮斑，测试组件用低暗电流的光电倍增管探测该圆斑的亮度。光电倍增管的输出信号通过一个低通滤波器输入到测定交流均方根分量和直流分量的测试设备上，在同一圆斑上测定像增强器无输入辐射时背景亮度的交流分量和直流分量。实际测试时，要统一规定标准的入射通量。如若偏离规定值，应进行修正，待测像增强器的信噪比SNR的计算SNR=S1-S2K·N12-N22·E0π×10-8EA---(1)]]>式中：S1为有光照时连续型光电倍增管输出电流的直流分量；N1为有光照时连续型光电倍增管输出电流的交流分量；S2为无光照时连续型光电倍增管输出电流的直流分量；N2为无光照时连续型光电倍增管输出电流的交流分量；E为像增强器实际输入照度；A为连续型光电倍增管光阴极光阑面积；K为在10HZ等效带宽内得到的信噪比修正系数；E0为像增强器标准输入照度1.0×10-4lx。3、分辨率测试原理像增强器作为成像器件，它必然有小的图像几何失真，合适的几何放大率、畸变、对比损失以及调制传递函数，分辨率为成像器件的综合指标之一。像增强器的分辨率是指把具有一定对比度的标准测试图案聚焦在像管的光阴极面上，用目视方法从荧光屏上每毫米尚能分辨得开的黑白相间等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微光像增强器综合测试仪，其特征在于：包括光源[1]、中性滤光片 [2]、积分球[3]、光阑[4]、共轭透镜[5]、暗箱[6]、平行光管[7]、分辨率测试组件[8]、亮度增益测试组件[9]和信噪比测试组件[10]；所有组件光轴位于同一水平平面内，所有器件的中心都在此光轴上,光源[1]、中性滤光片 [2]、积分球[3]、光阑[4]、共轭透镜[5]、暗箱[6]、平行光管[7]、导轨引导块和分辨率测试组件[8]依次放置于固定在光学平台上的导轨上；分辨率测试时，将分辨率测试组件[8]推入导轨引导块内；测试亮度增益和信噪比时，分别将分辨率测试组件[8]替换为亮度增益测试组件[9]或信噪比测试组件[10]，将其推入导轨推入引导块内。

【技术特征摘要】
1.一种微光像增强器综合测试仪，其特征在于：包括光源[1]、中性滤光片[2]、积分球[3]、光阑[4]、共轭透镜[5]、暗箱[6]、平行光管[7]、分辨率测试组件[8]、亮度增益测试组件[9]和信噪比测试组件[10]；所有组件光轴位于同一水平平面内，所有器件的中心都在此光轴上,光源[1]、中性滤光片[2]、积分球[3]、光阑[4]、共轭透镜[5]、暗箱[6]、平行光管[7]、导轨引导块和分辨率测试组件[8]依次放置于固定在光学平台上的导轨上；分辨率测试时，将分辨率测试组件[8]推入导轨引导块内；测试亮度增益和信噪比时，分别将分辨率测试组件[8]替换为亮度增益测试组件[9]或信噪比测试组件[10]，将其推入导轨推入引导块内。2.根据权利要求1所述的微光像增强器综合测试仪，其特征在于：所述光阑[4]采用针孔光阑，使投射到微光像增强器阴极面上的光点为Ф0.2mm，针孔光阑由Ф0.2mm的小孔和二维精度调节机构组成，它将来自积分球[3]的光只限于处在中心线上的Ф0.2mm的小孔通过；二维精度调节范围为径向±４mm，最小刻度为0.01mm，分辨率为0.002mm。3.根据权利要求1所述的微光像增强器综合测试仪，其特征在于：所述暗箱[6]由暗箱顶盖[11]、夹具[13]、可调支架[14]、拖板[15]组成，在暗箱...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊举，季天慈，吴健，张弦子，何叶，高原，顾治峰，何士浩，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32