专利名称：光纤面板信息量测试仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学测试仪，特别是一种光纤面板信息量测试仪。
现有用于对光纤面板质量检验的仪器主要有刀口响应测试仪、鉴别率仪、传递函数仪、数值孔径仪和有效通量仪。它们分别仅在某一特定的孤立方面根据对某一值的测量来反映光纤面板的质量。较为常用并普遍认为相对合理的仪器是刀口响应测试仪，如我国制造的DX-1光纤面板刀口响应测试仪。它主要由一个光源系统、观察系统、接收系统和电处理系统组成。其测试原理是在被测光纤面板的前表面上放置一条直刃刀片，当光源照射光纤面板时，被刀刃阻挡部分的光纤面板后表面就会出现不同程度的光纤丝串光现象，这些串光量通过接收系统和电处理系统后就可得到相应的串光值，也称刀口响应值。刀口响应值越低，说明光纤面板传递图像的质量越好。这种仪器存在的问题有①只反映光纤面板串光量这一个性能指标，不能说明光纤面板的其它传像性能，因此不能全面评价光纤面板的质量;②不能对不同类型、不同生产批次、不同指标的光纤面板进行统一全面质量比较，容易引起质量判断失误;③测量时间长、数据复杂、效率低，一般测量一块光纤面板需用一个小时左右。上述其它几种仪器也大致存在着类似DX-1光纤面板刀口响应测试仪的几种问题。
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种能综合、准确反映光纤面板质量且工作效率高的光纤面板信息量测试仪。
根据本发明制作的光纤面板信息量测试仪，其特征是由自由度数测试系统、信噪比测试系统、数据处理系统和光电转换控制器所构成。本发明的构思在于从光学信息论入手，通过对光纤面板自由度数和信噪比值的测量求出该光纤面板所传输的信息量，从而表达光纤面板传递图像的能力，客观地评价出光纤面板的质量。而自由度数和信噪比值的测量分别由本发明的自由度数测试系统和信噪比测试系统来完成。自由度数测试系统主要由一个白炽灯和聚光镜组成的光源、鉴别率板、两个对称双胶透镜组成的中继成像装置、显微物镜和成像物镜构成的图像放大装置、摄像机、图像监视器和一个可在水平和垂直方向移动的图像扫描装置组成。其中鉴别率板是放置在图像扫描装置中可移动鉴别率板架上。本系统自由度数测量准确、客观的关键是把图案的鉴别用对比度这一个数字来表示。测试时，先将被测光纤面板放置在中继成像装置之后的样品架上。当白炽灯发出非相干光，经聚光镜后，均匀照射在鉴别率板上，鉴别率图案经中继成像装置后准确地成像在被测光纤面板的前表面上，再从光纤面板的后表面上输出，经图像放大装置后成像在摄像机的靶面上。其图案一方面将在监视器上显示出来;另一方面，图案由一个带有Plus-85帧捕获器的微处理机即数据处理系统进行采样处理，计算出光纤面板在1Cm2内的自由度数，并将它存入内存。对于鉴别率图案的选择，操作者可通过操作数据处理系统发出控制指令，经光电转换控制器中的地址译码器、双向并行接口、分配器、功率放大器来控制图像扫描装置，使其能准确地按所给指令在水平或垂直方向移动鉴别率板，以得到所需的鉴别率图案。对于光纤面板的随机散斑影响，本发明是依靠数据处理系统通过对二维的统计采样来消除的。对于信噪比值的测量是在完成自由度数的测量后进行。信噪比测试系统主要是由稳功率氦氖激光器、光电开关、扩束准直系统、小孔光栏、有大小两个孔径的可移动光栏、积分球和光电倍增管组成。其原理是在测试完光纤面板的自由度数后，再将被测光纤面板放置在信噪比测试系统的样品架上，用输出功率起伏误差小于0.3%的氦氖激光束照明。当可移动光栏位于大孔径时，激光将依次通过小孔光栏、光纤面板和可移动光栏的大孔，进入积分球后光能量均匀弥散，再由光电倍增管进行探测，经光电转换控制器中的前置放大器、8位A/D转换器、双向并行接口、地址译码器后进入数据处理系统测出一个全能量值。再使可移动光栏位于小孔径，激光又依次通过小孔光栏，光纤面板和可移动光栏的小孔进入积分球，再由光电倍增管探测，经过与前相同的路线后，在数据处理系统中又测得一个信号能量值。数据处理系统根据所测得的全能量值和信号能量值即可计算出了光纤面板的信噪比值，并存入内存。在完成上述两项测量工作后，数据处理系统会自动按已存入内存的自由度数和信噪比值计算出光纤面板的信息量。信息量比特值的大小，就反映了光纤面板质量的优劣。
本发明与现有技术相比，其显著优点是①“信息量”不但表征着光纤面板分辨图像细节的能力，还表征着光纤面板传递图像在分辨点上亮度层次丰富状况。它是一个能全面代表光纤面板综合质量的科学指标，克服了现有技术在测试中的片面性;②解决了对不同类型、不同生产批次、不同指标的光纤面板的统一测试标准问题，且测试手续简化、测试效率和自动化程度高。大约20分钟就可测试一块光纤面板;③采用信息量指标后，可以把光纤面板与各种通讯系统、成像及图像传输系统(如收发报机、雷达、电子计算机数据传输线、语音设备、光学成像系统、全息片、X光片等)作统一单位(比特)的数量比较，这是现有技术所不能达到的。
本发明的具体结构由以下实施例及附图给出。
图1是本发明提出的光纤面板信息量测试仪的结构示意图。
图2是本发明提出的光纤面板信息量测试仪中的光电转换控制器的结构示意图。
下面将结合附图对本发明做进一步详细说明。
参照图1，本发明主要由光源1、鉴别率板2、两个对称的双胶物镜构成的中继成像装置3、显微物镜5和成像物镜6构成的图像放大装置、摄像机7、稳功率氦氖激光器8、光电开关9、扩束准直系统10、小孔光栏11、可移动光栏12、积分球13、光电倍增管14、数据处理系统15、监视器16、图像扫描装置17和光电转换控制器18组成。参照图2，光电转换控制器18主要由地址译码器19、双向并行接口20、分配器21、电流放大器22、功率放大器23、8位A/D转换器24和前置放大器25组成。其中，分配器21的脉冲频率大于2兆赫，电流放大器22的放大倍数大于60，功率放大器23的功率增益大于10分贝，前置放大器25的电压放大倍数在10～100倍范围可调。装配时，光源1，鉴别率板2、中继成像装置3、显微物镜5和成像物镜6构成的图像放大装置、摄像机7是依次排列构成自由度数测试系统，图像扫描装置17由两个45BF005-Ⅱ型的反应式步进电机，以及由步进电机带动的两个可分别在水平、垂直方向移动±3mm的精密导轨和鉴别率板架组成。步进电机与光电转换控制器18中功率放大器23连接。中继成像装置3的倍率应严格控制为1倍，使得鉴别率图案线条间距不变地成像在被测光纤面板4上。显微物镜5和成像物镜6之间为平行光束，它们所构成的图像放大倍率为25倍～35倍，使鉴别率图案被摄像机7所分辨。为了对被测光纤面板4输出的鉴别率图案调焦，显微物镜5、成像物镜6和摄像机7应固定在一块共同的底板上，此底板可对被测光纤面板4做粗略和精细两种调焦。监视器16与数据处理系统15相接，摄像机7的输出线经接口进入数据处理系统15，将图案显示在监视器16上，供操作者观察。稳功率氦氖激光器8、光电开关9、扩束准直系统10、小孔光栏11、带有大小孔径的可移动光栏12、积分球13和光电倍增管14也为依次排列组成本发明的信噪比测试系统，小孔光栏11和可移动光栏12均在一个放置被测光纤面板4的样品架上，分别位于被测光纤面板4的前表面和后表面。小孔光栏11和可移动光栏12的中心均位于光轴上。小孔光栏11的孔径为0.5mm，可移动光栏12可上下自由移动，其大孔径为15mm，用来测全能量;小孔径为1mm，用来测信号能量。可选择直径φ＝160mm的积分球13与光电倍增管14相连，光电倍增管14有两条外接线，一条接输出电压为-20～-1999伏内可调的高压稳压电源，一条与光电转换控制器18中前置放大器25相连，信号由此进入数据处理系统15，以便进行信噪比值的计算。
以上自由度数测试系统和信噪比测试系统可安置在一个共用的平台上，各系统中的光学元器件均为制式元器件。自由度数测试系统和信噪比测试系统所用被测物均为同一块光纤面板4，测量顺序是光纤面板4先置于自由度数测试系统中测试。然后再置于信噪比测试系统中测试，两系统的测试均由数据处理系统15控制自动完成，并输出测试结果。
权利要求
1.一种光纤面板信息量测试仪，其特征是由自由度数测试系统、信噪比测试系统、光电转换控制器18和数据处理系统15所组成；其中(1)自由度数测试系统由一个白炽灯和聚光镜组成的光源1、鉴别率板2、两个对称双胶透镜组成的中继成像装置3、显微物镜5和成像物镜6构成的图像放大装置、摄像机7、图像监视器16和一个由步进电机带动的可在水平、垂直方向移动的图像扫描装置17组成；(2)信噪比测试系统由稳功率氦氖激光器8、光电开关9、扩束准直系统10、小孔光栏11、有大小两个孔径的可移动光栏12，积分球13和光电倍增管14组成；(3)光电转换控制器18由地址译码器19，双向并行接口20、分配器21、电流放大器22、功率放大器23、8位A/D转换器24和前置放大器25组成。(4)数据处理系统15是一个带有Plus-85帧捕获器的微处理机。
2.根据权利要求1所述的光纤面板信息量测试仪，其特征是自由度数测试系统中的中继成像装置3的倍率为1倍。
3.根据权利要求1或2所述的光纤面板信息量测试仪，其特征是自由度数测试系统中的图像放大装置所构成的系统倍率为25倍～35倍。
4.根据权利要求1或2所述的光纤面板信息量测试仪，其特征是信噪比测试系统中的小孔光栏11和可移动光栏12的中心均位于光轴上。
5.根据权利要求3所述的光纤面板信息量测试仪，其特征是信噪比测试系统中的小孔光栏11和可移动光栏12的中心均位于光轴上。
全文摘要
一种光纤面板信息量测试仪，其特征是由自由度数测试系统、信噪比测试系统、光电转换控制器和数据处理系统组成。本发明是用“信息量”这一个量来表达光纤面板的传像能力，客观地评价光纤面板的质量，解决了对不同类型、不同生产批次、不同指标光纤面板的统一测试标准问题，并可与各种通讯系统、成像及图像传输系统作统一单位的数量比较，测试手续简化，效率和自动化程度高，测试由数据处理系统控制自动完成，并输出测试结果。
文档编号G01M11/02GK1051248SQ8910246
公开日1991年5月8日 申请日期1989年10月24日 优先权日1989年10月24日
发明者陶纯堪, 杨晓春, 游明俊, 余益吾 申请人:华东工学院