微光iccd分辨力测量装置及测量方法
【专利摘要】本发明提出一种微光ICCD分辨力测量装置及测量方法，属于光学测量与计量领域。其特点是，用光源系统、分辨力靶、共轭透镜组、测量暗箱、视频图像采集系统、和计算机构建了分辨力测量装置，共轭透镜组对经光源系统照射的分辨力靶成像，并投射到被测微光ICCD上，被测微光ICCD视频输出线连接至视频图像采集系统，视频图像采集系统采集被测微光ICCD输出的分辨力靶图像并送入计算机，计算机用于显示视频图像采集系统传输的分辨力靶图像。本发明解决了微光ICCD分辨力测量问题，可推广至EMCCD分辨力测量等其它需要建立分辨力测量装置及研究分辨力测量方法的领域，具有广阔的应用前景。
【专利说明】
微光I CCD分辨力测量装置及测量方法
技术领域
[0001] 本发明属于光学测量与计量技术领域，具体为一种微光ICCD分辨力测量装置及测 量方法。
【背景技术】
[0002] 微光ICXD是将微光像增强器与CCD器件通过光锥或中继透镜耦合后形成的光电成 像系统，具有灵敏度高和低光照成像质量好等优点，是将传统直视微光器件转变成电子信 息输出的重要器件，代表着微光夜视装备信息化及信息共享的发展趋势，是新一代微光夜 视装备的核心器件。微光ICCD参数的准确测量，对微光夜视技术研究水平的进一步提高具 有重要的推动作用。分辨力是微光ICCD最重要的参数之一，反映了微光ICCD对细节的分辨 能力。微光ICCD分辨力的测量对微光ICCD研制、生产和使用部门具有重大的现实意义。
[0003] 在微光ICCD分辨力测量中，大多数微光ICCD生产厂商提供的分辨力是将微光像增 强器和CCD器件的像素分别提供的。但是，对微光ICCD分辨力的评价既不同于评价微光像增 强器的分辨力，也不同于评价CCD器件的像素。微光像增强器的光电阴极和MCP的工作特性 影响了微光ICCD的成像均匀性，而CCD器件的像素限制了微光ICCD的分辨力，因此微光像增 强器的分辨力和CCD器件的像素都不能完全反映微光ICCD的分辨力，必须开展微光ICCD分 辨力的综合评价。在众多生产微光ICCD的公司中，只有法国Photonis公司给出了 ICU型号的 微光ICCD的分辨力，但是尚未看到法国Photonis公司微光ICCD分辨力测量装置和测量方法 的公开报道。
[0004] 在《光子学报》2010年12月第39卷，P96-100中，阴浩等人采用物镜、微光像增强器、 中继透镜和CCD器件制作了微光ICCD，并根据物镜分辨力、微光像增强器分辨力、中继透镜 分辨力和CCD器件像元尺寸计算出了微光ICXD分辨力。而微光ICXD分辨力与微光像增强器 和CCD器件的耦合效果有关，这种方法并没有真实准确地反映出微光像增强器和CCD器件的 耦合效果对微光ICCD分辨力的影响，不能实现微光ICCD分辨力的完整评价。
[0005] 目前对微光ICCD分辨力进行综合评价的测量装置和测量方法还未见到相关报道。
【发明内容】
[0006] 针对目前微光ICCD分辨力测量的难题，本发明提出了一种微光ICCD分辨力测量装 置及测量方法。
[0007] 本发明的技术方案为：
[0008] 所述一种微光ICCD分辨力测量装置，其特征在于:包括光源系统、分辨力靶、共辄 透镜组、带有输入窗口和过线孔的测量暗箱、光学平台、视频图像采集系统和分析系统；
[0009] 光源系统、共辄透镜组和测量暗箱均固定在所述光学平台上;光源系统能够产生 不均匀性小于1 %的均匀光，且光源系统出口处有光电检流计实时显示光源系统的光电流 值;分辨力靶处于光源系统和共辄透镜组之间；光源系统出口中心、分辨力靶靶面中心、共 辄透镜组光轴和处于测量暗箱内的待测微光ICCD光阴极面中心位于同一光轴上;分辨力靶 位于共辄透镜组入射透镜的物方焦平面处，待测微光ICCD光阴极面位于共辄透镜组出射透 镜像方焦平面处;待测微光ICCD输出的图像输出给视频图像采集系统;视频图像采集系统 将采集的图像传输给分析系统；分析系统对待测微光ICCD的分辨力测量结果进行分析计 算。
[0010]进一步的优选方案，所述一种微光ICCD分辨力测量装置，其特征在于:所述光源系 统包含色温标称值在2800K~3000K范围内的可调光源、第一积分球、第二积分球、电控可变 衰减器和孔径光阑转轮;可调光源发出的光经过电控可变衰减器衰减照度后入射到第一积 分球，孔径光阑转轮对第一积分球的出射光照度进行衰减，衰减后的光入射到第二积分球， 第二积分球出射不均匀性小于1 %的均匀光照射到分辨力靶上。
[0011]进一步的优选方案，所述一种微光ICCD分辨力测量装置，其特征在于:孔径光阑转 轮控制若干阶梯量级照度值，每个阶梯量级照度通过电控可变衰减器精密调节。
[0012] 进一步的优选方案，所述一种微光ICQ)分辨力测量装置，其特征在于:测量暗箱内 装有装夹机构，待测微光ICCD固定在装夹机构上;装夹机构带有三维可调旋钮，能够调节待 测微光ICCD的空间位置和方位角度。
[0013] 所述利用上述装置进行微光ICCD分辨力测量的方法，其特征在于:包括以下步骤： [0014] 步骤1:测量环境照度E。，若满足E。彡IX 10-51χ，则进入步骤2,否则更换测量环境 直至环境照度满足Ec< 1 X 10-51χ;
[0015] 步骤2:打开光源系统，调节可调光源电流达到可调光源额定电流，测量光源系统 出口处色温值CT:
[0016] 步骤2.1:将色度计放置于光路中，使色度计探测器中心与光源系统出口中心位于 同一光轴上，根据光源系统出口尺寸选择色度计探测器的视场角，并调节色度计与光源系 统出口的距离使色度计探测器视场角完全覆盖光源系统出口，调节色度计探测器焦距并聚 焦于光源系统出口处；
[0017] 步骤2.2:控制色度计多次测量光源系统出口处色温值，得到一组光源系统出口处 色温值Ch、CT 2、……、CTN，对Ch、CT2、……、CTN求平均值后得到光源系统出口处色温值CT;
[0018] 步骤2.3:判断光源系统出口处色温值CT是否满足CTe (2856K± 50K)的条件，如满 足，则进入步骤2.4;如不满足，则改变可调光源电流值后，返回步骤2.2;
[0019] 步骤2.4:实时记录光源系统出口处色温值CT满足CTe (2856Κ±50Κ)条件时，光电 检流计的光电流值I，并实时监测光电检流计的光电流值变化A I，若△ KlOnA，则进入步骤 3,否则返回步骤2.2;
[0020] 步骤3:测量光源系统出口处亮度不均匀性E:
[0021 ]步骤3.1:将亮度计放置于光路中，使亮度计探测器中心与光源系统出口中心位于 同一光轴上，调节亮度计探测器焦距并聚焦于光源系统出口处；
[0022]步骤3.2:以光源系统出口处中为测量原点；在光源系统出口面内，以测量原点为 中心，在测量原点周围均匀取若干测量点；
[0023] 步骤3.3:采用亮度计对测量原点处的亮度值进行测量，通过多次测量并取平均值 的方法得到测量原点处的亮度值Lo;
[0024] 步骤3.4:采用亮度计对每个测量点处的亮度值进行测量，测量时，移动亮度计使 亮度计探测器中心与测量点连线平行于光轴，对于第i个测量点，通过多次测量并取平均值 的方法得到测量点i处的亮度值Li;
[0025] 步骤3.5:计算所有测量点亮度值与测量原点亮度值的比值
[0026] 步骤3.6:计算光源系统出口处亮度不均勾性E=max(Ci)-min(Ci)，判断E是否满足 E〈1 %，若满足，则进入步骤4,若不满足，则调整光源系统后返回步骤以及min (C〇分别表示所有测量点亮度值与测量原点亮度值的比值中的最大值和最小值；
[0027]步骤4:将分辨力靶置于光源系统出口与共辄透镜组之间，并使分辨力靶靶面中心 与光源系统出口中心位于共辄透镜组光轴上，沿光轴方向调节共辄透镜组位置，使共辄透 镜组出射透镜后观察到与分辨力靶同等大小的分辨力靶像，实现将分辨力靶位于共辄透镜 组入射透镜的物方焦平面处；
[0028]步骤5:将被测微光1C⑶放置于测量暗箱中，被测微光ICXD光阴极面中心位于共辄 透镜组光轴上；
[0029] 步骤6:被测微光ICCD将接收到的分辨力靶图像通过视频图像采集系统传输至分 析系统；
[0030] 步骤7:分析系统实时显示视频图像采集系统传输的分辨力靶图像;调节光源系统 照度，使分辨力靶图像对比度达到最佳;沿共辄透镜组光轴调节被测微光ICXD位置，使分辨 力靶图像清晰度达到最佳，实现被测微光ICXD光阴极面位于共辄透镜组出射透镜像方焦平 面处；
[0031] 步骤8:分析系统根据分辨力靶图像进行微光ICCD分辨力计算：
[0032] 步骤8.1:当被测微光ICCD光阴极面中心处于光源系统出口中心、分辨力靶靶面中 心、共辄透镜组光轴构成的光轴上时，测量结果是被测微光ICCD的中心分辨力:分析系统分 析当前视频图像采集系统传输的分辨力靶图像，对当前图像信息进行计算得到第一次中心 分辨力计算结果R。:，重复测量微光1C⑶中心分辨力得到一组计算结果R〇 2、……、R〇s，对Rcl、 尺。2、……RaS求平均值后得到被测微光ICXD中心分辨力计算结果R。：
[0033]
[0034] s为被测微光1C⑶中心分辨力测量次数；
[0035] 步骤8.2:以被测微光ICXD光阴极面中心点为圆心，取被测微光ICXD光阴极面上有 效半径为80%的圆周，在圆周上每隔90°取四个点Pi，i = l、2、3、4,通过调整被测微光ICXD 位置，使被测微光ICCD光阴极面选取的四个点Pi依次位于光源系统出口中心、分辨力靶靶 面中心、共辄透镜组光轴构成的光轴上，得到被测微光ICCD的边缘分辨力:对于第i个点，分 析系统分析当前视频图像采集系统传输的分辨力靶图像，对当前图像信息进行计算得到第 一次边缘分辨力计算结果At,，重复测量微光ICCD边缘分辨力得到一组计算结果 及p 2、……、，计算机对七,、及匕、求平均值后得到被测微光ICCD边缘分 辨力计算结果Ip,=
[0036]
[0037] j为被测微光1C⑶边缘分辨力测量次数。
[0038]进一步的优选方案，所述利用上述装置进行微光ICCD分辨力测量的方法，其特征 在于:步骤3.2中，测量原点周围的测量点选择方式为:过测量原点在光源系统出口面上做 十字线，从测量原点起向十字线四个方向各自选择若干等距测量点。
[0039]有益效果
[0040]本发明的有益效果为：
[0041](一）目前国内外尚未见到有对微光ICCD分辨力进行完整评价的测量装置和测量 方法的公开报道，本发明通过光源系统、分辨力靶、共辄透镜组、测量暗箱、光学平台、视频 图像采集系统和计算机组成了一套微光ICCD分辨力测量装置，基于微光ICCD分辨力测量装 置设计了测量方法，解决了微光ICCD分辨力的测量难题，填补了国内外微光ICCD分辨力测 量装置和测量方法的空白。
[0042](二)本发明对微光ICCD作为一个整体进行分辨力评价，其优点在于全面评价了微 光ICXD的分辨力，将微光像增强器分辨力、(XD器件像素及微光像增强器和CCD器件耦合效 果对微光ICCD分辨力的影响进行了综合考虑，因此，本发明提供了综合评价微光ICCD分辨 力的测量装置和测量方法，提高了微光ICCD分辨力测量的准确性。
【附图说明】
[0043]图1是本发明微光ICCD分辨力测量装置的构成示意图。
[0044]图2是微光ICCD分辨力测量装置的测量光路图。
[0045]图3是微光ICXD分辨力测量方法实施步骤。
【具体实施方式】
[0046]下面结合附图及优选实施例对本发明作进一步的详述。
[0047]如图1所示，微光ICCD分辨力测量装置的优选实例主要包括光源系统1、分辨力靶 2、共辄透镜组3、测量暗箱4、光学平台5、视频图像采集系统6和计算机7。
[0048] 光源系统1由可调光源1-1、电控可变衰减器1-2、第一积分球1-3、孔径光阑转轮1-4、第二积分球1-5、光电检流计1-6组成。可调光源1-1色温在(2800K~3000K)范围内可调， 电控可变衰减器1-2及孔径光阑转轮1-4实现色温恒定下光源输出照度的连续调节，孔径光 阑转轮1-4控制10个阶梯量级照度值，每个量级又可通过电控可变衰减器1 -2精密调节。第 一积分球1-3和第二积分球1_5的直径均为200mm、出口直径均为50mm。第一积分球卜3包含 直径25mm的入光孔一个，直径50mm的出光孔一个;第二积分球1-5包含入光孔一个，出光孔 一个，探测孔二个，灯安装孔一个且与入光孔对称分布，出光孔处为不均匀性小于1%均匀 光;光电检流计1-6在第二积分球出口实时显示光源系统1的光电流值。可调光源1-1发出的 色温恒定的光经过电控可变衰减器1-2衰减照度后入射到第一积分球1-3,孔径光阑转轮ΙΑ 对第一积分球 1 -3 的 出射光 照度进行衰减 ，衰减后的 光入射到第二积分球 1 -5 ， 第二积分球 1-5出射不均匀性小于1%的均匀光照射到分辨力靶2上。测量中通过实时监测光电检流计 1-6光电流示值变化判断光源系统色温值是否发生变化。
[0049] 分辨力靶2采用USAF1951分辨力测量靶，尺寸为76.2111111\76.2111111，包含-2到7十个 组，每组有六个单元，每一单元均由水平和垂直的三条靶线组成，靶线宽度等于间隔宽度， 靶线长度是靶线宽度的五倍，水平靶线和垂直靶线之间的间隔为靶线宽度的二倍，相邻单 元的距离等于靶线较宽单元的靶线宽度的二倍，相邻两单元靶线宽度公比均为返，即每隔 六个单元，靶线宽度减小一半，-2组第1单元靶线宽度为2mm，其余靶线宽度按照公比计算， 分辨力靶2放置于第二积分球1-5出口处。
[0050] 共辄透镜组3采用两个完全相同的成像镜头，通光直径58mm，焦距为50mm，最大光 圈F1.4,分辨力靶2位于入射透镜3-1的物方焦平面处，出射透镜3-2与入射透镜3-1保持共 辄关系，入射透镜3-1对分辨力靶成像并将分辨力靶图像传递至出射透镜3-2,出射透镜3-2 将接收到的分辨力靶图像投射到被测微光ICCD4-1的光阴极面上。第二积分球1 -5出口中 心、分辨力靶2靶面中心和共辄透镜组3光轴位于同一光轴上。
[0051 ]被测微光ICCD4-1固定在测量暗箱4内的装夹机构上，装夹机构带有三维可调旋 钮，通过三维可调旋钮调节被测微光ICXD4-1位置，使测微光ICXD4-1光阴极面中心位于第 二积分球1-5出口中心、分辨力靶2靶面中心和共辄透镜组3光轴构成的同一光轴上，且被测 微光ICCD4-1光阴极面位于出射透镜3-2像方焦平面处，测量暗箱4前壁带有输入窗口，共辄 透镜组3对分辨力靶所成的像经过输入窗口达到被测微光ICCD4-1阴极面上;测量暗箱4后 壁带有过线孔，被测微光ICCD4-1的视频输出线和电源线由过线孔穿过，视频输出线连至视 频图像采集系统6。
[0052]光源系统1、共辄透镜组3和测量暗箱4通过相应的结构支撑架5-1、5_2和5-3固定 在光学平台5上。第二积分球1-5出口中心、分辨力靶2的靶面中心、共辄透镜组3的光轴和待 测微光ICXD4-1中心均位于同一光轴上。
[0053]视频图像采集系统6可采集各种视频格式的微光ICCD输出的测量信号，视频图像 采集系统6采集被测微光ICCD4-1接收到的分辨力靶图像，并将采集到的分辨力靶图像送入 计算机。视频图像采集系统 6 包括 PXIe-lO82、PXIe-5122、PXIe-1435、PXIe-1490PPCIe8375 通信卡，PXIe-5122用于模拟视频采集，PXle-1435用于Camera Link接口的数字视频采集， PXIe-1491主要用于HDMI接口的数字视频采集，在计算机和PXIe-1082间采用PCIe8375作为 通信卡。
[0054]计算机7用于显示视频图像采集系统6传输的分辨力靶图像和调用微光ICCD分辨 力测量软件实现测量结果分析计算，调节电控可变衰减器1-2和孔径光阑转轮1-4得到对比 度最佳的分辨力靶图像；调节测量暗箱4内的装夹机构带有的三维可调旋钮使被测微光 ICCD4-1光阴极面位于共辄透镜组出射透镜的像方焦平面处，得到清晰度最佳的分辨力靶 图像。
[0055]采用本发明微光ICCD分辨力测量装置实现的分辨力测量方法包括以下步骤：
[0056]步骤1:为减小环境杂散光对微光ICCD分辨力测量结果的影响，测量环境应为暗 室，使用Photo Research公司型号为PR-810L的光度计配合CR-800型号的照度探测器作为 照度计，可实现的照度测量范围为（1 X 1〇_6~1 X 1〇3)1χ，照度计测量微光ICXD分辨力测量 环境照度E。，判断环境照度E。是否满足1 X 10-51χ的条件，若满足，进入步骤2;若不满足， 更换测量环境直至环境照度满足Ε。彡IX 10-51χ的条件。
[0057] 步骤2:打开光源系统，可调光源采用欧司朗公司型号为HALOSTAR 50W 12V GY6.35的卤素灯，色温标称值为3000Κ，调节可调光源使电流值达到额定电流，使用Photo Research公司型号为PR-880的色度计测量光源系统第二积分球出口处色温值CT:
[0058] 步骤2.1:将PR-880色度计放置于光路中，使色度计探测器中心与光源系统第二积 分球出口中心位于同一光轴上，第二积分球出口直径为50mm，计算机为选择PR-880色度计 选择3°视场角，调节色度计与第二积分球出口距离使色度计视场角几乎完全覆盖第二积分 球出口，调节色度计探测器焦距并聚焦于第二积分球出口处；
[0059]步骤2.2:计算机控制PR-880色度计测量光源系统第二积分球出口处色温值，并得 到第一次色温实测值CTi，重复测量第二积分球出口处色温值，最终获得一组第二积分球出 口处色温值CT2、……、CT N，计算机对CTi、CT2、……、CTN求平均值后得到光源系统积分球出口 处色温值CT:
[0060]
[0061 ]其中η为色温值测量次数；
[0062] 步骤2.3:判断光源系统第二积分球出口处色温值(：1'是否满足(：1^(28561(±501〇 的条件，如满足，则表明光源系统色温符合要求，然后进入步骤2.4;如不满足，则在改变可 调光源电流值后，返回步骤2.2;
[0063] 步骤2.4:选用南京理工大学研制的ΡΗ-5型光电检流计监测光源系统色温值变化， ΡΗ-5型光电检流计最小分辨率为InA;记录光源系统第二积分球出口处色温值CT满足CTe (2856K± 50K)条件时的光电流值I，测量过程中实时监测光电检流计的光电流示值变化△ I，若Δ I〈 1 OnA，则表示光源系统色温稳定，然后进入步骤3;若Δ I> 1 OnA，则返回步骤2.2;
[0064] 步骤3:测量光源系统第二积分球出口处亮度不均匀性E:
[0065] 步骤3.1:使用Photo Research公司型号为PR-810L的光度计配合MS-75型号的亮 度探测器作为亮度计，亮度计包括3°、1°、（1/4)°和（1/8)°四个视场角，可实现的亮度测量 范围为（1 X 1〇_6~1 X l〇5)cd/m2,将亮度计放置于光路中，使亮度计探测器中心与光源系统 积分球出口中心位于同一光轴上，调节亮度计探测器焦距并聚焦于积分球出口处，为提高 亮度均匀性测量精度，亮度计选择(1/8)°的视场角，计算机控制亮度计视场角选择；
[0066]步骤3.2:在第二积分球出口面上选取两条互相垂直的直径形成一个十字线作为 测量区域，十字线纵向和横向尺寸均等于第二积分球出口直径50mm，十字线交叉点作为测 量区域原点，在测量区域中根据十字线纵向和横向与原点的相对位置分为上、下、左、右四 个方向，在四个方向上取相同数量的测量点，所有测量点记为d(m)，其中，d代表上、下、左、 右，四个方向，四个方向选取的测量点数均为m个，且m=l、2、……1。(1(1)与原点距离相等， d(l)与d(2)、d(2)与d(3)、……、d(M-l)与d(M)距离均相等且等于d(l)与原点的距离，对测 量区域原点和4*M个测量点进行相等次数的测量，测量次数记为t，且t = 1、2、......、T;
[0067] 步骤3.3:计算机控制亮度计对测量区域原点亮度值进行测量，并得到第一次亮度 实测值LQ1，对测量区域原点亮度值进行重复测量，最终获得一组测量区域原点亮度值 L〇2、……、Lot，计算机对LQ1、LQ2、……、Lot求平均值后得到测量区域原点亮度平均值Lo:
[0068]
[0069] 步骤3.4:计算机控制亮度计逐次移动至测量区域测量点并控制亮度计对测量区 域测量点亮度值进行测量，并得到第一次亮度实测值LdUU，对测量区域测量点亮度值进行 重复测量，最终获得一组测量区域测量点亮度值2、......、Ld(m)t，计算机对Ld(mU、 LdW2、……、LdWt求平均值后得到测量区域测量点亮度值LdW:
[0070]
[0071 ]步骤3.5:分别计算测量区域原点亮度值Lo、测量点亮度值LdW与测量区域原点亮 度值Lo的比值，记为Co和CdW :
[0072]
[0073]
[0074]步骤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?)，判断光源系 统第二积分球出口处亮度不均匀性E是否满足以下条件：
[0075] E=max(Cd(m))-rnin(Cd(m))<l%
[0076] 若满足，则表明该光源系统满足不均匀性E小于1 %的要求，然后进入步骤4;若不 满足，则需要在改进光源系统以减小光源不均匀对成像质量的影响后，返回步骤3.3;
[0077] 步骤4:分辨力靶位于第二积分球出口处，分辨力靶靶面中心与第二积分球出口中 心位于同一光轴上。沿第二积分球出口中心和分辨力革E1革E1面中心构成的同一光轴方向调节 共辄透镜组位置，直至在共辄透镜组出射透镜后观察到与分辨力靶同等大小的分辨力靶 像，此时分辨力靶位于共辄透镜组入射透镜的物方焦平面处；
[0078] 步骤5:将被测微光ICCD放置于测量暗箱中，使用装夹机构固定使被测微光ICCD不 会发生摆动；
[0079] 步骤6:被测微光ICCD将接收到的分辨力靶图像通过视频图像采集系统传输至计 算机；
[0080] 步骤7:计算机实时显示视频图像采集系统传输的分辨力靶图像，计算机控制调节 光源系统的孔径光阑转轮和电控可变衰减器改变光源系统照度使计算机显示的分辨力靶 图像对比度达到最佳;沿共辄透镜组所在的光轴方向调节被测微光ICCD位置，使被测微光 ICCD光阴极面位于出射透镜像方焦平面处，此时计算机显示的分辨力靶图像清晰度达到最 佳。同时满足对比度和清晰度最佳的分辨力靶图像用于微光ICCD分辨力测量软件进行分析 计算；
[0081 ]步骤8:调用计算机中的微光ICCD分辨力测量软件，实现对微光ICCD分辨力的测量 计算和保存：
[0082] 步骤8.1:当被测微光ICXD光阴极面中心调整至第二积分球出口中心、分辨力靶靶 面中心、共辄透镜组光轴构成的同一光轴上时，测量结果是被测微光ICCD的中心分辨力。微 光ICCD分辨力测量软件分析当前视频图像采集系统传输的分辨力靶图像，对当前图像信息 进行计算得到第一次中心分辨力计算结果R cl，重复测量微光ICCD中心分辨力得到一组计算 结果1?。2、……、RaS，计算机对Ral、心2、……RaS求平均值后得到被测微光ICXD中心分辨力计算 结果R。：
[0083]
[0084] s为被测微光1C⑶中心分辨力测量次数；
[0085] 步骤8.2:以被测微光ICXD光阴极面中心点为圆心，取被测微光ICXD光阴极面上有 效半径为80%的圆周，在圆周上每隔90°取四个点并记为Pi，i = 1、2、3、4，通过装夹机构的 三维调节旋钮调整被测微光ICCD位置，使被测微光ICCD光阴极面选取的四个点？1依次位于 第二积分球出口中心、分辨力靶靶面中心、共辄透镜组光轴构成的同一光轴上，实现被测微 光ICCD边缘分辨力的测量。对四个点Pi进行相同次数的测量，测量次数记为j，且j = 1、 2、……J，微光ICCD分辨力测量软件分析当前视频图像采集系统传输的分辨力靶图像，对当 前图像信息进行计算得到第一次边缘分辨力计算结果心:,，重复测量微光ICCD边缘分辨力 得到一组计算结果化广及仏、，..，，.:、及尽，计算机对/? /:|、心j"求平均值后 得到被测微光ICCD边缘分辨力计算结果:
[0086]
[0087] j为被测微光1C⑶边缘分辨力测量次数。
[0088] Rc和馬》，为被测微光ICXD分辨力的测量结果，计算机将这组微光ICXD分辨力测量以 表格的形式保存，同时计算机将用于分析计算微光ICCD分辨力测量结果的分辨力靶图像保 存。
【主权项】
1. 一种微光ICCD分辨力测量装置，其特征在于:包括光源系统、分辨力祀、共辆透镜组、 带有输入窗口和过线孔的测量暗箱、光学平台、视频图像采集系统和分析系统； 光源系统、共辆透镜组和测量暗箱均固定在所述光学平台上;光源系统能够产生不均 匀性小于1%的均匀光，且光源系统出口处有光电检流计实时显示光源系统的光电流值;分 辨力祀处于光源系统和共辆透镜组之间;光源系统出口中屯、、分辨力祀祀面中屯、、共辆透镜 组光轴和处于测量暗箱内的待测微光ICCD光阴极面中屯、位于同一光轴上;分辨力祀位于共 辆透镜组入射透镜的物方焦平面处，待测微光ICCD光阴极面位于共辆透镜组出射透镜像方 焦平面处;待测微光ICCD输出的图像输出给视频图像采集系统;视频图像采集系统将采集 的图像传输给分析系统;分析系统对待测微光ICCD的分辨力测量结果进行分析计算。2. 根据权利要求1所述一种微光ICCD分辨力测量装置，其特征在于:所述光源系统包含 色溫标称值在2800K~3000K范围内的可调光源、第一积分球、第二积分球、电控可变衰减器 和孔径光阔转轮;可调光源发出的光经过电控可变衰减器衰减照度后入射到第一积分球， 孔径光阔转轮对第一积分球的出射光照度进行衰减，衰减后的光入射到第二积分球，第二 积分球出射不均匀性小于1 %的均匀光照射到分辨力祀上。3. 根据权利要求2所述一种微光ICCD分辨力测量装置，其特征在于:孔径光阔转轮控制 若干阶梯量级照度值，每个阶梯量级照度通过电控可变衰减器精密调节。4. 根据权利要求1所述一种微光ICCD分辨力测量装置，其特征在于:测量暗箱内装有装 夹机构，待测微光ICCD固定在装夹机构上;装夹机构带有Ξ维可调旋钮，能够调节待测微光 ICCD的空间位置和方位角度。5. 利用权利要求1所述测量装置进行微光ICCD分辨力测量的方法，其特征在于:包括W 下步骤： 步骤1:测量环境照度E。，若满足1 X 10-51χ，则进入步骤2，否则更换测量环境直至环 境照度满足Ec《1X1〇-51x; 步骤2:打开光源系统，调节可调光源电流达到可调光源额定电流，测量光源系统出口 处色溫值CT: 步骤2.1:将色度计放置于光路中，使色度计探测器中屯、与光源系统出口中屯、位于同一 光轴上，根据光源系统出口尺寸选择色度计探测器的视场角，并调节色度计与光源系统出 口的距离使色度计探测器视场角完全覆盖光源系统出口，调节色度计探测器焦距并聚焦于 光源系统出口处； 步骤2.2:控制色度计多次测量光源系统出口处色溫值，得到一组光源系统出口处色溫 值CTi、CT2、……、CTn，对CTi、CT2、……、CTn求平均值后得到光源系统出口处色溫值CT; 步骤2.3:判断光源系统出口处色溫值CT是否满足CTe (285服±50K)的条件，如满足， 则进入步骤2.4;如不满足，则改变可调光源电流值后，返回步骤2.2; 步骤2.4:实时记录光源系统出口处色溫值CT满足CT e (285服± 50K)条件时，光电检流 计的光电流值I，并实时监测光电检流计的光电流值变化A I，若ΔΚΙΟηΑ，则进入步骤3,否 则返回步骤2.2; 步骤3:测量光源系统出口处亮度不均匀性Ε: 步骤3.1:将亮度计放置于光路中，使亮度计探测器中屯、与光源系统出口中屯、位于同一 光轴上，调节亮度计探测器焦距并聚焦于光源系统出口处； 步骤3.2: W光源系统出口处中为测量原点；在光源系统出口面内，W测量原点为中屯、， 在测量原点周围均匀取若干测量点； 步骤3.3:采用亮度计对测量原点处的亮度值进行测量，通过多次测量并取平均值的方 法得到测量原点处的亮度值Lo; 步骤3.4:采用亮度计对每个测量点处的亮度值进行测量，测量时，移动亮度计使亮度 计探测器中屯、与测量点连线平行于光轴，对于第i个测量点，通过多次测量并取平均值的方 法得到测量点i处的亮度值 步骤3.5:计算所有测量点亮度值与测量原点亮度值的比值步骤3.6:计算光源系统出口处亮度不均匀性E = max(Ci)-min(Ci)，判断E是否满足E< 1 %，若满足，则进入步骤4，若不满足，则调整光源系统后返回步骤3.3; max(Ci) W及min(Ci) 分别表示所有测量点亮度值与测量原点亮度值的比值中的最大值和最小值； 步骤4:将分辨力祀置于光源系统出口与共辆透镜组之间，并使分辨力祀祀面中屯、与光 源系统出口中屯、位于共辆透镜组光轴上，沿光轴方向调节共辆透镜组位置，使共辆透镜组 出射透镜后观察到与分辨力祀同等大小的分辨力祀像，实现将分辨力祀位于共辆透镜组入 射透镜的物方焦平面处； 步骤5:将被测微光ICCD放置于测量暗箱中，被测微光ICCD光阴极面中屯、位于共辆透镜 组光轴上； 步骤6:被测微光ICCD将接收到的分辨力祀图像通过视频图像采集系统传输至分析系 统； 步骤7:分析系统实时显示视频图像采集系统传输的分辨力祀图像；调节光源系统照 度，使分辨力祀图像对比度达到最佳;沿共辆透镜组光轴调节被测微光ICCD位置，使分辨力 祀图像清晰度达到最佳，实现被测微光ICCD光阴极面位于共辆透镜组出射透镜像方焦平面 处； 步骤8:分析系统根据分辨力祀图像进行微光ICCD分辨力计算： 步骤8.1:当被测微光ICCD光阴极面中屯、处于光源系统出口中屯、、分辨力祀祀面中屯、、 共辆透镜组光轴构成的光轴上时，测量结果是被测微光ICCD的中屯、分辨力：分析系统分析 当前视频图像采集系统传输的分辨力祀图像，对当前图像信息进行计算得到第一次中屯、分 辨力计算结果Rel，重复测量微光ICCD中屯、分辨力得到一组计算结果Re2、……、ReS，对Rcl、 Rc2、……Rcs求平均值后得到被测微光ICCD中屯、分辨力计算结果Rc:S为被测微光ICCD中屯、分辨力测量次数； 步骤8.2: W被测微光ICCD光阴极面中屯、点为圆屯、，取被测微光ICCD光阴极面上有效半 径为80%的圆周，在圆周上每隔90°取四个点Pi，i = 1、2、3、4，通过调整被测微光ICCD位置， 使被测微光ICCD光阴极面选取的四个点Pi依次位于光源系统出口中屯、、分辨力祀祀面中 屯、、共辆透镜组光轴构成的光轴上，得到被测微光ICCD的边缘分辨力:对于第i个点，分析系 统分析当前视频图像采集系统传输的分辨力祀图像，对当前图像信息进行计算得到第一次 边缘分辨力计算结果馬:,，重复测量微光ICCD边缘分辨力得到一组计算结果 W,,、巧&，计算机对及巧，、巧巧&求平均值后得到被测微光ICCD边缘分辨 力计算结果j为被测微光ICCD边缘分辨力测量次数。6.根据权利要求5所述微光ICCD分辨力测量的方法，其特征在于:步骤3.2中，测量原点 周围的测量点选择方式为:过测量原点在光源系统出口面上做十字线，从测量原点起向十 字线四个方向各自选择若干等距测量点。
【文档编号】G01M11/02GK105973570SQ201610268331
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】史继芳, 解琪, 王生云, 孙宇楠, 李琪, 李宏光, 曹锋, 王乐, 张博妮
【申请人】西安应用光学研究所