微光iccd分辨力測量裝置及測量方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種微光ICCD分辨力測量裝置及測量方法，屬于光學測量與計量領域。其特點是，用光源系統(tǒng)、分辨力靶、共軛透鏡組、測量暗箱、視頻圖像采集系統(tǒng)、和計算機構建了分辨力測量裝置，共軛透鏡組對經光源系統(tǒng)照射的分辨力靶成像，并投射到被測微光ICCD上，被測微光ICCD視頻輸出線連接至視頻圖像采集系統(tǒng)，視頻圖像采集系統(tǒng)采集被測微光ICCD輸出的分辨力靶圖像并送入計算機，計算機用于顯示視頻圖像采集系統(tǒng)傳輸?shù)姆直媪Π袌D像。本發(fā)明解決了微光ICCD分辨力測量問題，可推廣至EMCCD分辨力測量等其它需要建立分辨力測量裝置及研究分辨力測量方法的領域，具有廣闊的應用前景。
【專利說明】
微光I CCD分辨力測量裝置及測量方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于光學測量與計量技術領域，具體為一種微光ICCD分辨力測量裝置及測 量方法。
【背景技術】
[0002] 微光ICXD是將微光像增強器與CCD器件通過光錐或中繼透鏡耦合后形成的光電成 像系統(tǒng)，具有靈敏度高和低光照成像質量好等優(yōu)點，是將傳統(tǒng)直視微光器件轉變成電子信 息輸出的重要器件，代表著微光夜視裝備信息化及信息共享的發(fā)展趨勢，是新一代微光夜 視裝備的核心器件。微光ICCD參數(shù)的準確測量，對微光夜視技術研究水平的進一步提高具 有重要的推動作用。分辨力是微光ICCD最重要的參數(shù)之一，反映了微光ICCD對細節(jié)的分辨 能力。微光ICCD分辨力的測量對微光ICCD研制、生產和使用部門具有重大的現(xiàn)實意義。
[0003] 在微光ICCD分辨力測量中，大多數(shù)微光ICCD生產廠商提供的分辨力是將微光像增 強器和CCD器件的像素分別提供的。但是，對微光ICCD分辨力的評價既不同于評價微光像增 強器的分辨力，也不同于評價CCD器件的像素。微光像增強器的光電陰極和MCP的工作特性 影響了微光ICCD的成像均勻性，而CCD器件的像素限制了微光ICCD的分辨力，因此微光像增 強器的分辨力和CCD器件的像素都不能完全反映微光ICCD的分辨力，必須開展微光ICCD分 辨力的綜合評價。在眾多生產微光ICCD的公司中，只有法國Photonis公司給出了 ICU型號的 微光ICCD的分辨力，但是尚未看到法國Photonis公司微光ICCD分辨力測量裝置和測量方法 的公開報道。
[0004] 在《光子學報》2010年12月第39卷，P96-100中，陰浩等人采用物鏡、微光像增強器、 中繼透鏡和CCD器件制作了微光ICCD，并根據(jù)物鏡分辨力、微光像增強器分辨力、中繼透鏡 分辨力和CCD器件像元尺寸計算出了微光ICXD分辨力。而微光ICXD分辨力與微光像增強器 和CCD器件的耦合效果有關，這種方法并沒有真實準確地反映出微光像增強器和CCD器件的 耦合效果對微光ICCD分辨力的影響，不能實現(xiàn)微光ICCD分辨力的完整評價。
[0005] 目前對微光ICCD分辨力進行綜合評價的測量裝置和測量方法還未見到相關報道。

【發(fā)明內容】

[0006] 針對目前微光ICCD分辨力測量的難題，本發(fā)明提出了一種微光ICCD分辨力測量裝 置及測量方法。
[0007] 本發(fā)明的技術方案為：
[0008] 所述一種微光ICCD分辨力測量裝置，其特征在于:包括光源系統(tǒng)、分辨力靶、共輒 透鏡組、帶有輸入窗口和過線孔的測量暗箱、光學平臺、視頻圖像采集系統(tǒng)和分析系統(tǒng)；
[0009] 光源系統(tǒng)、共輒透鏡組和測量暗箱均固定在所述光學平臺上;光源系統(tǒng)能夠產生 不均勻性小于1 %的均勻光，且光源系統(tǒng)出口處有光電檢流計實時顯示光源系統(tǒng)的光電流 值;分辨力靶處于光源系統(tǒng)和共輒透鏡組之間；光源系統(tǒng)出口中心、分辨力靶靶面中心、共 輒透鏡組光軸和處于測量暗箱內的待測微光ICCD光陰極面中心位于同一光軸上;分辨力靶 位于共輒透鏡組入射透鏡的物方焦平面處，待測微光ICCD光陰極面位于共輒透鏡組出射透 鏡像方焦平面處;待測微光ICCD輸出的圖像輸出給視頻圖像采集系統(tǒng);視頻圖像采集系統(tǒng) 將采集的圖像傳輸給分析系統(tǒng)；分析系統(tǒng)對待測微光ICCD的分辨力測量結果進行分析計 算。
[0010]進一步的優(yōu)選方案，所述一種微光ICCD分辨力測量裝置，其特征在于:所述光源系 統(tǒng)包含色溫標稱值在2800K~3000K范圍內的可調光源、第一積分球、第二積分球、電控可變 衰減器和孔徑光闌轉輪;可調光源發(fā)出的光經過電控可變衰減器衰減照度后入射到第一積 分球，孔徑光闌轉輪對第一積分球的出射光照度進行衰減，衰減后的光入射到第二積分球， 第二積分球出射不均勻性小于1 %的均勻光照射到分辨力靶上。
[0011]進一步的優(yōu)選方案，所述一種微光ICCD分辨力測量裝置，其特征在于:孔徑光闌轉 輪控制若干階梯量級照度值，每個階梯量級照度通過電控可變衰減器精密調節(jié)。
[0012] 進一步的優(yōu)選方案，所述一種微光ICQ)分辨力測量裝置，其特征在于:測量暗箱內 裝有裝夾機構，待測微光ICCD固定在裝夾機構上;裝夾機構帶有三維可調旋鈕，能夠調節(jié)待 測微光ICCD的空間位置和方位角度。
[0013] 所述利用上述裝置進行微光ICCD分辨力測量的方法，其特征在于:包括以下步驟： [0014] 步驟1:測量環(huán)境照度E。，若滿足E。彡IX 10-51χ，則進入步驟2,否則更換測量環(huán)境 直至環(huán)境照度滿足Ec< 1 X 10-51χ;
[0015] 步驟2:打開光源系統(tǒng)，調節(jié)可調光源電流達到可調光源額定電流，測量光源系統(tǒng) 出口處色溫值CT:
[0016] 步驟2.1:將色度計放置于光路中，使色度計探測器中心與光源系統(tǒng)出口中心位于 同一光軸上，根據(jù)光源系統(tǒng)出口尺寸選擇色度計探測器的視場角，并調節(jié)色度計與光源系 統(tǒng)出口的距離使色度計探測器視場角完全覆蓋光源系統(tǒng)出口，調節(jié)色度計探測器焦距并聚 焦于光源系統(tǒng)出口處；
[0017] 步驟2.2:控制色度計多次測量光源系統(tǒng)出口處色溫值，得到一組光源系統(tǒng)出口處 色溫值Ch、CT 2、……、CTN，對Ch、CT2、……、CTN求平均值后得到光源系統(tǒng)出口處色溫值CT;
[0018] 步驟2.3:判斷光源系統(tǒng)出口處色溫值CT是否滿足CTe (2856K± 50K)的條件，如滿 足，則進入步驟2.4;如不滿足，則改變可調光源電流值后，返回步驟2.2;
[0019] 步驟2.4:實時記錄光源系統(tǒng)出口處色溫值CT滿足CTe (2856Κ±50Κ)條件時，光電 檢流計的光電流值I，并實時監(jiān)測光電檢流計的光電流值變化A I，若△ KlOnA，則進入步驟 3,否則返回步驟2.2;
[0020] 步驟3:測量光源系統(tǒng)出口處亮度不均勻性E:
[0021 ]步驟3.1:將亮度計放置于光路中，使亮度計探測器中心與光源系統(tǒng)出口中心位于 同一光軸上，調節(jié)亮度計探測器焦距并聚焦于光源系統(tǒng)出口處；
[0022]步驟3.2:以光源系統(tǒng)出口處中為測量原點；在光源系統(tǒng)出口面內，以測量原點為 中心，在測量原點周圍均勻取若干測量點；
[0023] 步驟3.3:采用亮度計對測量原點處的亮度值進行測量，通過多次測量并取平均值 的方法得到測量原點處的亮度值Lo;
[0024] 步驟3.4:采用亮度計對每個測量點處的亮度值進行測量，測量時，移動亮度計使 亮度計探測器中心與測量點連線平行于光軸，對于第i個測量點，通過多次測量并取平均值 的方法得到測量點i處的亮度值Li;
[0025] 步驟3.5:計算所有測量點亮度值與測量原點亮度值的比值
[0026] 步驟3.6:計算光源系統(tǒng)出口處亮度不均勾性E=max(Ci)-min(Ci)，判斷E是否滿足 E〈1 %，若滿足，則進入步驟4,若不滿足，則調整光源系統(tǒng)后返回步驟以及min (C〇分別表示所有測量點亮度值與測量原點亮度值的比值中的最大值和最小值；
[0027]步驟4:將分辨力靶置于光源系統(tǒng)出口與共輒透鏡組之間，并使分辨力靶靶面中心 與光源系統(tǒng)出口中心位于共輒透鏡組光軸上，沿光軸方向調節(jié)共輒透鏡組位置，使共輒透 鏡組出射透鏡后觀察到與分辨力靶同等大小的分辨力靶像，實現(xiàn)將分辨力靶位于共輒透鏡 組入射透鏡的物方焦平面處；
[0028]步驟5:將被測微光1C⑶放置于測量暗箱中，被測微光ICXD光陰極面中心位于共輒 透鏡組光軸上；
[0029] 步驟6:被測微光ICCD將接收到的分辨力靶圖像通過視頻圖像采集系統(tǒng)傳輸至分 析系統(tǒng)；
[0030] 步驟7:分析系統(tǒng)實時顯示視頻圖像采集系統(tǒng)傳輸?shù)姆直媪Π袌D像;調節(jié)光源系統(tǒng) 照度，使分辨力靶圖像對比度達到最佳;沿共輒透鏡組光軸調節(jié)被測微光ICXD位置，使分辨 力靶圖像清晰度達到最佳，實現(xiàn)被測微光ICXD光陰極面位于共輒透鏡組出射透鏡像方焦平 面處；
[0031] 步驟8:分析系統(tǒng)根據(jù)分辨力靶圖像進行微光ICCD分辨力計算：
[0032] 步驟8.1:當被測微光ICCD光陰極面中心處于光源系統(tǒng)出口中心、分辨力靶靶面中 心、共輒透鏡組光軸構成的光軸上時，測量結果是被測微光ICCD的中心分辨力:分析系統(tǒng)分 析當前視頻圖像采集系統(tǒng)傳輸?shù)姆直媪Π袌D像，對當前圖像信息進行計算得到第一次中心 分辨力計算結果R。:，重復測量微光1C⑶中心分辨力得到一組計算結果R〇 2、……、R〇s，對Rcl、 尺。2、……RaS求平均值后得到被測微光ICXD中心分辨力計算結果R。：
[0033]
[0034] s為被測微光1C⑶中心分辨力測量次數(shù)；
[0035] 步驟8.2:以被測微光ICXD光陰極面中心點為圓心，取被測微光ICXD光陰極面上有 效半徑為80%的圓周，在圓周上每隔90°取四個點Pi，i = l、2、3、4,通過調整被測微光ICXD 位置，使被測微光ICCD光陰極面選取的四個點Pi依次位于光源系統(tǒng)出口中心、分辨力靶靶 面中心、共輒透鏡組光軸構成的光軸上，得到被測微光ICCD的邊緣分辨力:對于第i個點，分 析系統(tǒng)分析當前視頻圖像采集系統(tǒng)傳輸?shù)姆直媪Π袌D像，對當前圖像信息進行計算得到第 一次邊緣分辨力計算結果At,，重復測量微光ICCD邊緣分辨力得到一組計算結果 及p 2、……、，計算機對七,、及匕、求平均值后得到被測微光ICCD邊緣分 辨力計算結果Ip,=
[0036]
[0037] j為被測微光1C⑶邊緣分辨力測量次數(shù)。
[0038]進一步的優(yōu)選方案，所述利用上述裝置進行微光ICCD分辨力測量的方法，其特征 在于:步驟3.2中，測量原點周圍的測量點選擇方式為:過測量原點在光源系統(tǒng)出口面上做 十字線，從測量原點起向十字線四個方向各自選擇若干等距測量點。
[0039]有益效果
[0040]本發(fā)明的有益效果為：
[0041](一）目前國內外尚未見到有對微光ICCD分辨力進行完整評價的測量裝置和測量 方法的公開報道，本發(fā)明通過光源系統(tǒng)、分辨力靶、共輒透鏡組、測量暗箱、光學平臺、視頻 圖像采集系統(tǒng)和計算機組成了一套微光ICCD分辨力測量裝置，基于微光ICCD分辨力測量裝 置設計了測量方法，解決了微光ICCD分辨力的測量難題，填補了國內外微光ICCD分辨力測 量裝置和測量方法的空白。
[0042](二)本發(fā)明對微光ICCD作為一個整體進行分辨力評價，其優(yōu)點在于全面評價了微 光ICXD的分辨力，將微光像增強器分辨力、(XD器件像素及微光像增強器和CCD器件耦合效 果對微光ICCD分辨力的影響進行了綜合考慮，因此，本發(fā)明提供了綜合評價微光ICCD分辨 力的測量裝置和測量方法，提高了微光ICCD分辨力測量的準確性。
【附圖說明】
[0043]圖1是本發(fā)明微光ICCD分辨力測量裝置的構成示意圖。
[0044]圖2是微光ICCD分辨力測量裝置的測量光路圖。
[0045]圖3是微光ICXD分辨力測量方法實施步驟。
【具體實施方式】
[0046]下面結合附圖及優(yōu)選實施例對本發(fā)明作進一步的詳述。
[0047]如圖1所示，微光ICCD分辨力測量裝置的優(yōu)選實例主要包括光源系統(tǒng)1、分辨力靶 2、共輒透鏡組3、測量暗箱4、光學平臺5、視頻圖像采集系統(tǒng)6和計算機7。
[0048] 光源系統(tǒng)1由可調光源1-1、電控可變衰減器1-2、第一積分球1-3、孔徑光闌轉輪1-4、第二積分球1-5、光電檢流計1-6組成。可調光源1-1色溫在(2800K~3000K)范圍內可調， 電控可變衰減器1-2及孔徑光闌轉輪1-4實現(xiàn)色溫恒定下光源輸出照度的連續(xù)調節(jié)，孔徑光 闌轉輪1-4控制10個階梯量級照度值，每個量級又可通過電控可變衰減器1 -2精密調節(jié)。第 一積分球1-3和第二積分球1_5的直徑均為200mm、出口直徑均為50mm。第一積分球卜3包含 直徑25mm的入光孔一個，直徑50mm的出光孔一個;第二積分球1-5包含入光孔一個，出光孔 一個，探測孔二個，燈安裝孔一個且與入光孔對稱分布，出光孔處為不均勻性小于1%均勻 光;光電檢流計1-6在第二積分球出口實時顯示光源系統(tǒng)1的光電流值?？烧{光源1-1發(fā)出的 色溫恒定的光經過電控可變衰減器1-2衰減照度后入射到第一積分球1-3,孔徑光闌轉輪ΙΑ 對第一積分球 1 -3 的 出射光 照度進行衰減 ，衰減后的 光入射到第二積分球 1 -5 ， 第二積分球 1-5出射不均勻性小于1%的均勻光照射到分辨力靶2上。測量中通過實時監(jiān)測光電檢流計 1-6光電流示值變化判斷光源系統(tǒng)色溫值是否發(fā)生變化。
[0049] 分辨力靶2采用USAF1951分辨力測量靶，尺寸為76.2111111\76.2111111，包含-2到7十個 組，每組有六個單元，每一單元均由水平和垂直的三條靶線組成，靶線寬度等于間隔寬度， 靶線長度是靶線寬度的五倍，水平靶線和垂直靶線之間的間隔為靶線寬度的二倍，相鄰單 元的距離等于靶線較寬單元的靶線寬度的二倍，相鄰兩單元靶線寬度公比均為返，即每隔 六個單元，靶線寬度減小一半，-2組第1單元靶線寬度為2mm，其余靶線寬度按照公比計算， 分辨力靶2放置于第二積分球1-5出口處。
[0050] 共輒透鏡組3采用兩個完全相同的成像鏡頭，通光直徑58mm，焦距為50mm，最大光 圈F1.4,分辨力靶2位于入射透鏡3-1的物方焦平面處，出射透鏡3-2與入射透鏡3-1保持共 輒關系，入射透鏡3-1對分辨力靶成像并將分辨力靶圖像傳遞至出射透鏡3-2,出射透鏡3-2 將接收到的分辨力靶圖像投射到被測微光ICCD4-1的光陰極面上。第二積分球1 -5出口中 心、分辨力靶2靶面中心和共輒透鏡組3光軸位于同一光軸上。
[0051 ]被測微光ICCD4-1固定在測量暗箱4內的裝夾機構上，裝夾機構帶有三維可調旋 鈕，通過三維可調旋鈕調節(jié)被測微光ICXD4-1位置，使測微光ICXD4-1光陰極面中心位于第 二積分球1-5出口中心、分辨力靶2靶面中心和共輒透鏡組3光軸構成的同一光軸上，且被測 微光ICCD4-1光陰極面位于出射透鏡3-2像方焦平面處，測量暗箱4前壁帶有輸入窗口，共輒 透鏡組3對分辨力靶所成的像經過輸入窗口達到被測微光ICCD4-1陰極面上;測量暗箱4后 壁帶有過線孔，被測微光ICCD4-1的視頻輸出線和電源線由過線孔穿過，視頻輸出線連至視 頻圖像采集系統(tǒng)6。
[0052]光源系統(tǒng)1、共輒透鏡組3和測量暗箱4通過相應的結構支撐架5-1、5_2和5-3固定 在光學平臺5上。第二積分球1-5出口中心、分辨力靶2的靶面中心、共輒透鏡組3的光軸和待 測微光ICXD4-1中心均位于同一光軸上。
[0053]視頻圖像采集系統(tǒng)6可采集各種視頻格式的微光ICCD輸出的測量信號，視頻圖像 采集系統(tǒng)6采集被測微光ICCD4-1接收到的分辨力靶圖像，并將采集到的分辨力靶圖像送入 計算機。視頻圖像采集系統(tǒng) 6 包括 PXIe-lO82、PXIe-5122、PXIe-1435、PXIe-1490PPCIe8375 通信卡，PXIe-5122用于模擬視頻采集，PXle-1435用于Camera Link接口的數(shù)字視頻采集， PXIe-1491主要用于HDMI接口的數(shù)字視頻采集，在計算機和PXIe-1082間采用PCIe8375作為 通信卡。
[0054]計算機7用于顯示視頻圖像采集系統(tǒng)6傳輸?shù)姆直媪Π袌D像和調用微光ICCD分辨 力測量軟件實現(xiàn)測量結果分析計算，調節(jié)電控可變衰減器1-2和孔徑光闌轉輪1-4得到對比 度最佳的分辨力靶圖像；調節(jié)測量暗箱4內的裝夾機構帶有的三維可調旋鈕使被測微光 ICCD4-1光陰極面位于共輒透鏡組出射透鏡的像方焦平面處，得到清晰度最佳的分辨力靶 圖像。
[0055]采用本發(fā)明微光ICCD分辨力測量裝置實現(xiàn)的分辨力測量方法包括以下步驟：
[0056]步驟1:為減小環(huán)境雜散光對微光ICCD分辨力測量結果的影響，測量環(huán)境應為暗 室，使用Photo Research公司型號為PR-810L的光度計配合CR-800型號的照度探測器作為 照度計，可實現(xiàn)的照度測量范圍為（1 X 1〇_6~1 X 1〇3)1χ，照度計測量微光ICXD分辨力測量 環(huán)境照度E。，判斷環(huán)境照度E。是否滿足1 X 10-51χ的條件，若滿足，進入步驟2;若不滿足， 更換測量環(huán)境直至環(huán)境照度滿足Ε。彡IX 10-51χ的條件。
[0057] 步驟2:打開光源系統(tǒng)，可調光源采用歐司朗公司型號為HALOSTAR 50W 12V GY6.35的鹵素燈，色溫標稱值為3000Κ，調節(jié)可調光源使電流值達到額定電流，使用Photo Research公司型號為PR-880的色度計測量光源系統(tǒng)第二積分球出口處色溫值CT:
[0058] 步驟2.1:將PR-880色度計放置于光路中，使色度計探測器中心與光源系統(tǒng)第二積 分球出口中心位于同一光軸上，第二積分球出口直徑為50mm，計算機為選擇PR-880色度計 選擇3°視場角，調節(jié)色度計與第二積分球出口距離使色度計視場角幾乎完全覆蓋第二積分 球出口，調節(jié)色度計探測器焦距并聚焦于第二積分球出口處；
[0059]步驟2.2:計算機控制PR-880色度計測量光源系統(tǒng)第二積分球出口處色溫值，并得 到第一次色溫實測值CTi，重復測量第二積分球出口處色溫值，最終獲得一組第二積分球出 口處色溫值CT2、……、CT N，計算機對CTi、CT2、……、CTN求平均值后得到光源系統(tǒng)積分球出口 處色溫值CT:
[0060]
[0061 ]其中η為色溫值測量次數(shù)；
[0062] 步驟2.3:判斷光源系統(tǒng)第二積分球出口處色溫值(：1'是否滿足(：1^(28561(±501〇 的條件，如滿足，則表明光源系統(tǒng)色溫符合要求，然后進入步驟2.4;如不滿足，則在改變可 調光源電流值后，返回步驟2.2;
[0063] 步驟2.4:選用南京理工大學研制的ΡΗ-5型光電檢流計監(jiān)測光源系統(tǒng)色溫值變化， ΡΗ-5型光電檢流計最小分辨率為InA;記錄光源系統(tǒng)第二積分球出口處色溫值CT滿足CTe (2856K± 50K)條件時的光電流值I，測量過程中實時監(jiān)測光電檢流計的光電流示值變化△ I，若Δ I〈 1 OnA，則表示光源系統(tǒng)色溫穩(wěn)定，然后進入步驟3;若Δ I> 1 OnA，則返回步驟2.2;
[0064] 步驟3:測量光源系統(tǒng)第二積分球出口處亮度不均勻性E:
[0065] 步驟3.1:使用Photo Research公司型號為PR-810L的光度計配合MS-75型號的亮 度探測器作為亮度計，亮度計包括3°、1°、（1/4)°和（1/8)°四個視場角，可實現(xiàn)的亮度測量 范圍為（1 X 1〇_6~1 X l〇5)cd/m2,將亮度計放置于光路中，使亮度計探測器中心與光源系統(tǒng) 積分球出口中心位于同一光軸上，調節(jié)亮度計探測器焦距并聚焦于積分球出口處，為提高 亮度均勻性測量精度，亮度計選擇(1/8)°的視場角，計算機控制亮度計視場角選擇；
[0066]步驟3.2:在第二積分球出口面上選取兩條互相垂直的直徑形成一個十字線作為 測量區(qū)域，十字線縱向和橫向尺寸均等于第二積分球出口直徑50mm，十字線交叉點作為測 量區(qū)域原點，在測量區(qū)域中根據(jù)十字線縱向和橫向與原點的相對位置分為上、下、左、右四 個方向，在四個方向上取相同數(shù)量的測量點，所有測量點記為d(m)，其中，d代表上、下、左、 右，四個方向，四個方向選取的測量點數(shù)均為m個，且m=l、2、……1。(1(1)與原點距離相等， d(l)與d(2)、d(2)與d(3)、……、d(M-l)與d(M)距離均相等且等于d(l)與原點的距離，對測 量區(qū)域原點和4*M個測量點進行相等次數(shù)的測量，測量次數(shù)記為t，且t = 1、2、......、T;
[0067] 步驟3.3:計算機控制亮度計對測量區(qū)域原點亮度值進行測量，并得到第一次亮度 實測值LQ1，對測量區(qū)域原點亮度值進行重復測量，最終獲得一組測量區(qū)域原點亮度值 L〇2、……、Lot，計算機對LQ1、LQ2、……、Lot求平均值后得到測量區(qū)域原點亮度平均值Lo:
[0068]
[0069] 步驟3.4:計算機控制亮度計逐次移動至測量區(qū)域測量點并控制亮度計對測量區(qū) 域測量點亮度值進行測量，并得到第一次亮度實測值LdUU，對測量區(qū)域測量點亮度值進行 重復測量，最終獲得一組測量區(qū)域測量點亮度值2、......、Ld(m)t，計算機對Ld(mU、 LdW2、……、LdWt求平均值后得到測量區(qū)域測量點亮度值LdW:
[0070]
[0071 ]步驟3.5:分別計算測量區(qū)域原點亮度值Lo、測量點亮度值LdW與測量區(qū)域原點亮 度值Lo的比值，記為Co和CdW :
[0072]
[0073]
[0074]步驟3.6:在所有0(1?值中找到最大值111&1(0 (1?)和最小值1^11(0(1?)，判斷光源系 統(tǒng)第二積分球出口處亮度不均勻性E是否滿足以下條件：
[0075] E=max(Cd(m))-rnin(Cd(m))<l%
[0076] 若滿足，則表明該光源系統(tǒng)滿足不均勻性E小于1 %的要求，然后進入步驟4;若不 滿足，則需要在改進光源系統(tǒng)以減小光源不均勻對成像質量的影響后，返回步驟3.3;
[0077] 步驟4:分辨力靶位于第二積分球出口處，分辨力靶靶面中心與第二積分球出口中 心位于同一光軸上。沿第二積分球出口中心和分辨力革E1革E1面中心構成的同一光軸方向調節(jié) 共輒透鏡組位置，直至在共輒透鏡組出射透鏡后觀察到與分辨力靶同等大小的分辨力靶 像，此時分辨力靶位于共輒透鏡組入射透鏡的物方焦平面處；
[0078] 步驟5:將被測微光ICCD放置于測量暗箱中，使用裝夾機構固定使被測微光ICCD不 會發(fā)生擺動；
[0079] 步驟6:被測微光ICCD將接收到的分辨力靶圖像通過視頻圖像采集系統(tǒng)傳輸至計 算機；
[0080] 步驟7:計算機實時顯示視頻圖像采集系統(tǒng)傳輸?shù)姆直媪Π袌D像，計算機控制調節(jié) 光源系統(tǒng)的孔徑光闌轉輪和電控可變衰減器改變光源系統(tǒng)照度使計算機顯示的分辨力靶 圖像對比度達到最佳;沿共輒透鏡組所在的光軸方向調節(jié)被測微光ICCD位置，使被測微光 ICCD光陰極面位于出射透鏡像方焦平面處，此時計算機顯示的分辨力靶圖像清晰度達到最 佳。同時滿足對比度和清晰度最佳的分辨力靶圖像用于微光ICCD分辨力測量軟件進行分析 計算；
[0081 ]步驟8:調用計算機中的微光ICCD分辨力測量軟件，實現(xiàn)對微光ICCD分辨力的測量 計算和保存：
[0082] 步驟8.1:當被測微光ICXD光陰極面中心調整至第二積分球出口中心、分辨力靶靶 面中心、共輒透鏡組光軸構成的同一光軸上時，測量結果是被測微光ICCD的中心分辨力。微 光ICCD分辨力測量軟件分析當前視頻圖像采集系統(tǒng)傳輸?shù)姆直媪Π袌D像，對當前圖像信息 進行計算得到第一次中心分辨力計算結果R cl，重復測量微光ICCD中心分辨力得到一組計算 結果1?。2、……、RaS，計算機對Ral、心2、……RaS求平均值后得到被測微光ICXD中心分辨力計算 結果R。：
[0083]
[0084] s為被測微光1C⑶中心分辨力測量次數(shù)；
[0085] 步驟8.2:以被測微光ICXD光陰極面中心點為圓心，取被測微光ICXD光陰極面上有 效半徑為80%的圓周，在圓周上每隔90°取四個點并記為Pi，i = 1、2、3、4，通過裝夾機構的 三維調節(jié)旋鈕調整被測微光ICCD位置，使被測微光ICCD光陰極面選取的四個點？1依次位于 第二積分球出口中心、分辨力靶靶面中心、共輒透鏡組光軸構成的同一光軸上，實現(xiàn)被測微 光ICCD邊緣分辨力的測量。對四個點Pi進行相同次數(shù)的測量，測量次數(shù)記為j，且j = 1、 2、……J，微光ICCD分辨力測量軟件分析當前視頻圖像采集系統(tǒng)傳輸?shù)姆直媪Π袌D像，對當 前圖像信息進行計算得到第一次邊緣分辨力計算結果心:,，重復測量微光ICCD邊緣分辨力 得到一組計算結果化廣及仏、，..，，.:、及盡，計算機對/? /:|、心j"求平均值后 得到被測微光ICCD邊緣分辨力計算結果:
[0086]
[0087] j為被測微光1C⑶邊緣分辨力測量次數(shù)。
[0088] Rc和馬》，為被測微光ICXD分辨力的測量結果，計算機將這組微光ICXD分辨力測量以 表格的形式保存，同時計算機將用于分析計算微光ICCD分辨力測量結果的分辨力靶圖像保 存。
【主權項】
1. 一種微光ICCD分辨力測量裝置，其特征在于:包括光源系統(tǒng)、分辨力祀、共輛透鏡組、 帶有輸入窗口和過線孔的測量暗箱、光學平臺、視頻圖像采集系統(tǒng)和分析系統(tǒng)； 光源系統(tǒng)、共輛透鏡組和測量暗箱均固定在所述光學平臺上;光源系統(tǒng)能夠產生不均 勻性小于1%的均勻光，且光源系統(tǒng)出口處有光電檢流計實時顯示光源系統(tǒng)的光電流值;分 辨力祀處于光源系統(tǒng)和共輛透鏡組之間;光源系統(tǒng)出口中屯、、分辨力祀祀面中屯、、共輛透鏡 組光軸和處于測量暗箱內的待測微光ICCD光陰極面中屯、位于同一光軸上;分辨力祀位于共 輛透鏡組入射透鏡的物方焦平面處，待測微光ICCD光陰極面位于共輛透鏡組出射透鏡像方 焦平面處;待測微光ICCD輸出的圖像輸出給視頻圖像采集系統(tǒng);視頻圖像采集系統(tǒng)將采集 的圖像傳輸給分析系統(tǒng);分析系統(tǒng)對待測微光ICCD的分辨力測量結果進行分析計算。2. 根據(jù)權利要求1所述一種微光ICCD分辨力測量裝置，其特征在于:所述光源系統(tǒng)包含 色溫標稱值在2800K~3000K范圍內的可調光源、第一積分球、第二積分球、電控可變衰減器 和孔徑光闊轉輪;可調光源發(fā)出的光經過電控可變衰減器衰減照度后入射到第一積分球， 孔徑光闊轉輪對第一積分球的出射光照度進行衰減，衰減后的光入射到第二積分球，第二 積分球出射不均勻性小于1 %的均勻光照射到分辨力祀上。3. 根據(jù)權利要求2所述一種微光ICCD分辨力測量裝置，其特征在于:孔徑光闊轉輪控制 若干階梯量級照度值，每個階梯量級照度通過電控可變衰減器精密調節(jié)。4. 根據(jù)權利要求1所述一種微光ICCD分辨力測量裝置，其特征在于:測量暗箱內裝有裝 夾機構，待測微光ICCD固定在裝夾機構上;裝夾機構帶有Ξ維可調旋鈕，能夠調節(jié)待測微光 ICCD的空間位置和方位角度。5. 利用權利要求1所述測量裝置進行微光ICCD分辨力測量的方法，其特征在于:包括W 下步驟： 步驟1:測量環(huán)境照度E。，若滿足1 X 10-51χ，則進入步驟2，否則更換測量環(huán)境直至環(huán) 境照度滿足Ec《1X1〇-51x; 步驟2:打開光源系統(tǒng)，調節(jié)可調光源電流達到可調光源額定電流，測量光源系統(tǒng)出口 處色溫值CT: 步驟2.1:將色度計放置于光路中，使色度計探測器中屯、與光源系統(tǒng)出口中屯、位于同一 光軸上，根據(jù)光源系統(tǒng)出口尺寸選擇色度計探測器的視場角，并調節(jié)色度計與光源系統(tǒng)出 口的距離使色度計探測器視場角完全覆蓋光源系統(tǒng)出口，調節(jié)色度計探測器焦距并聚焦于 光源系統(tǒng)出口處； 步驟2.2:控制色度計多次測量光源系統(tǒng)出口處色溫值，得到一組光源系統(tǒng)出口處色溫 值CTi、CT2、……、CTn，對CTi、CT2、……、CTn求平均值后得到光源系統(tǒng)出口處色溫值CT; 步驟2.3:判斷光源系統(tǒng)出口處色溫值CT是否滿足CTe (285服±50K)的條件，如滿足， 則進入步驟2.4;如不滿足，則改變可調光源電流值后，返回步驟2.2; 步驟2.4:實時記錄光源系統(tǒng)出口處色溫值CT滿足CT e (285服± 50K)條件時，光電檢流 計的光電流值I，并實時監(jiān)測光電檢流計的光電流值變化A I，若ΔΚΙΟηΑ，則進入步驟3,否 則返回步驟2.2; 步驟3:測量光源系統(tǒng)出口處亮度不均勻性Ε: 步驟3.1:將亮度計放置于光路中，使亮度計探測器中屯、與光源系統(tǒng)出口中屯、位于同一 光軸上，調節(jié)亮度計探測器焦距并聚焦于光源系統(tǒng)出口處； 步驟3.2: W光源系統(tǒng)出口處中為測量原點；在光源系統(tǒng)出口面內，W測量原點為中屯、， 在測量原點周圍均勻取若干測量點； 步驟3.3:采用亮度計對測量原點處的亮度值進行測量，通過多次測量并取平均值的方 法得到測量原點處的亮度值Lo; 步驟3.4:采用亮度計對每個測量點處的亮度值進行測量，測量時，移動亮度計使亮度 計探測器中屯、與測量點連線平行于光軸，對于第i個測量點，通過多次測量并取平均值的方 法得到測量點i處的亮度值 步驟3.5:計算所有測量點亮度值與測量原點亮度值的比值步驟3.6:計算光源系統(tǒng)出口處亮度不均勻性E = max(Ci)-min(Ci)，判斷E是否滿足E< 1 %，若滿足，則進入步驟4，若不滿足，則調整光源系統(tǒng)后返回步驟3.3; max(Ci) W及min(Ci) 分別表示所有測量點亮度值與測量原點亮度值的比值中的最大值和最小值； 步驟4:將分辨力祀置于光源系統(tǒng)出口與共輛透鏡組之間，并使分辨力祀祀面中屯、與光 源系統(tǒng)出口中屯、位于共輛透鏡組光軸上，沿光軸方向調節(jié)共輛透鏡組位置，使共輛透鏡組 出射透鏡后觀察到與分辨力祀同等大小的分辨力祀像，實現(xiàn)將分辨力祀位于共輛透鏡組入 射透鏡的物方焦平面處； 步驟5:將被測微光ICCD放置于測量暗箱中，被測微光ICCD光陰極面中屯、位于共輛透鏡 組光軸上； 步驟6:被測微光ICCD將接收到的分辨力祀圖像通過視頻圖像采集系統(tǒng)傳輸至分析系 統(tǒng)； 步驟7:分析系統(tǒng)實時顯示視頻圖像采集系統(tǒng)傳輸?shù)姆直媪雸D像；調節(jié)光源系統(tǒng)照 度，使分辨力祀圖像對比度達到最佳;沿共輛透鏡組光軸調節(jié)被測微光ICCD位置，使分辨力 祀圖像清晰度達到最佳，實現(xiàn)被測微光ICCD光陰極面位于共輛透鏡組出射透鏡像方焦平面 處； 步驟8:分析系統(tǒng)根據(jù)分辨力祀圖像進行微光ICCD分辨力計算： 步驟8.1:當被測微光ICCD光陰極面中屯、處于光源系統(tǒng)出口中屯、、分辨力祀祀面中屯、、 共輛透鏡組光軸構成的光軸上時，測量結果是被測微光ICCD的中屯、分辨力：分析系統(tǒng)分析 當前視頻圖像采集系統(tǒng)傳輸?shù)姆直媪雸D像，對當前圖像信息進行計算得到第一次中屯、分 辨力計算結果Rel，重復測量微光ICCD中屯、分辨力得到一組計算結果Re2、……、ReS，對Rcl、 Rc2、……Rcs求平均值后得到被測微光ICCD中屯、分辨力計算結果Rc:S為被測微光ICCD中屯、分辨力測量次數(shù)； 步驟8.2: W被測微光ICCD光陰極面中屯、點為圓屯、，取被測微光ICCD光陰極面上有效半 徑為80%的圓周，在圓周上每隔90°取四個點Pi，i = 1、2、3、4，通過調整被測微光ICCD位置， 使被測微光ICCD光陰極面選取的四個點Pi依次位于光源系統(tǒng)出口中屯、、分辨力祀祀面中 屯、、共輛透鏡組光軸構成的光軸上，得到被測微光ICCD的邊緣分辨力:對于第i個點，分析系 統(tǒng)分析當前視頻圖像采集系統(tǒng)傳輸?shù)姆直媪雸D像，對當前圖像信息進行計算得到第一次 邊緣分辨力計算結果馬:,，重復測量微光ICCD邊緣分辨力得到一組計算結果 W,,、巧&，計算機對及巧，、巧巧&求平均值后得到被測微光ICCD邊緣分辨 力計算結果j為被測微光ICCD邊緣分辨力測量次數(shù)。6.根據(jù)權利要求5所述微光ICCD分辨力測量的方法，其特征在于:步驟3.2中，測量原點 周圍的測量點選擇方式為:過測量原點在光源系統(tǒng)出口面上做十字線，從測量原點起向十 字線四個方向各自選擇若干等距測量點。
【文檔編號】G01M11/02GK105973570SQ201610268331
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】史繼芳, 解琪, 王生云, 孫宇楠, 李琪, 李宏光, 曹鋒, 王樂, 張博妮
【申請人】西安應用光學研究所