专利名称：一种调节像管mcp电压以改善夜视仪成像质量的方法
技术领域：
本发明属于数字化夜视仪及非可见光电视成像系统的性能改善领域，主要涉及超二代像管的应用，尤其设计了一种调节超二代像管MCP电压以提高数字化夜视仪及非可见光电视成像系统成像质量的方法。
背景技术：
微光夜视仪是在夜间或极低照度下(I(T1Kr5Lx),利用微弱的月光、星光、大气辉光等光线通过放大后转变成人眼可清晰观察的图像，从而实现在夜间对目标进行观察的一种高科技仪器。与其他夜视设备相比，微光夜视仪具有体积小、重量轻、可靠性高、成本低等优点，是目前应用最普遍的夜视产品。当前我国微光夜视技术得到了较快的发展和广泛的应用，超二代像管是以微通道板(MCP)为技术特征，已实现了批量化生产，我国自主研发的夜视仪大多采用超二代像管。紫外观察照相系统是集光、机、电于一体的专业紫外观察照 相设备，它配有专业的紫外石英镜头和多种不同波长的紫外滤光镜，利用高品质的紫外图像增强管，将不可见的紫外图像通过光电转换，成为直观的可视图像，实现了现场指纹痕迹“所见所拍即所得”的紫外图像拍摄效果。现有技术中2009年3月11日公布的中国专利申请CN 101383901 A“具有微光成像或紫外成像功能的数码相机及其制造方法”中所述的夜视数码成像设备具有微光成像或紫外成像功能，便携式、数字化、摄录一体化、智能化高分辨力和高清晰度等优点。微光夜视数码相机CIDC1816，采用先进的光锥耦合技术将数码相机和像管集成为一体，形成了新一代的低照度数字化高性能夜视设备，结构紧凑、灵敏度高、成像清晰。CIDC1816是目前国内外功能一体化程度最高、使用最为快捷方便的夜视装备。它采用的光锥耦合技术的同光效率是镜头耦合的十倍，在低照度条件下，可以大幅度提高夜视图像的信噪比。紫外近红外数码相机UVIR1818，同样采用光锥耦合技术将数码相机和紫外像管集成为一体，能够直接进行长短波紫外和近红外成像，具有灵敏度高、结构简单、使用方便、成像清晰的特点，能同时完成指纹搜索和指纹拍摄功能。对于ICMOS型相机，图像的获取较直接观察有几方面的特殊性①积分时间受CMOS的积分时间影响CMOS传感器的动态范围与人眼不同；③在光照强度不变的条件下，曝光量与积分时间成正比。因此，CMOS的积分时间应随着光照强度的变化而改变，由于像管增益或转换系数过高使得光照变强，将会造成积分时间减少或曝光过度。由于上述原因，其核心器件像管增益过高时会出现以下两个问题①由于背景噪声过大，图片成像时出现雪花，光强增大，造成光圈无法完全打开，目标成像质量差；②受噪声影响，夜视仪成像时积分时间变短，增益过高时，动态范围减小。针对上述问题，本发明在像管增益及对ICMOS图像质量的影响的理论分析和实验研究基础上，根据夜视仪实际生产应用需求，降低了像管MCP电压，保证可探测到弱光信号，还应可探测到稍强信号，解决了过度曝光问题，即可以扩展动态范围。目前，针对超二代像管在实际应用中进行MCP电压值调节以改善夜视仪成像质量的方法，国内外尚未见到公开报道。
发明内容
本发明提供了一种调节像管MCP电压以改善夜视仪成像质量的方法，能够使微光夜视仪能够在更大的动态范围内实现大光圈录像，并解决紫外近红外数码相机拍摄白色背景上的指纹时存在的过度曝光问题。根据需要解决的技术问题，本发明提供了一种调节像管MCP电压以改善夜视仪成像质量的方法，该方法包括以下步骤第一步将像管与高压电源盒相连接的四条导线中对应MCP正极[3]、MCP负极电压的两条，外接导线以进行电压测量；
第二步固定照度条件，外接导线以进行MCP电压测量，调节电位器旋钮，确定电位器调节方向与MCP电压值大小变化的规律，在暗室或暗箱[I]中测量像管的MCP初始电压值并记录；第三步调节高压电源盒上对应的电位器[5]旋钮，并实时测量旋钮调节后的MCP电压值；将像管电压调至参考电压值；第四步装机后，根据夜视仪整机拍照测试判断其电压调节后相机是否正常工作，若夜视仪拍照出现反应过慢的情况，则视为非正常工作，重新将MCP导线外接，沿顺时针方向回调电位器旋钮。第一步中所述的测量像管的MCP初始电压值采用以下方法测量将测量MCP电压值的万用表[6]调至直流电压档，MCP正极引线接高压探针[7]，MCP-引线接万用表负极表笔[8];像管的高压电源接电，给荧光屏供电的高压线与其他三根导线隔开，除去像管遮光膜；由万用表[6]测得MCP电压读数。本发明的有益效果本发明将直接为微光夜视仪的成像质量的改善提供实际解决方法和相应建议，为像管MCP电压值的选取和不同像管增益对ICMOS的成像质量的影响提供依据。
图I本发明对一台样机研究获得的像管MCP电压与夜视仪分辨力关系的曲线图。图2是像管MCP电压调节过程的示意图。标号说明1-暗室或暗箱，2-照度计，3-MCP正极导线，4-MCP负极导线，5-电位器旋钮，6-万用表，7-高压探针，8-万用表负极表笔。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步介绍。本发明在暗室I调节MCP电压时需固定环境照度条件，通过测量电位器调节时MCP电压值的变化，确定MCP电压值的电位器旋钮5调节。通过像管不同MCP电压的测量和其对输出图像成像质量的影响实验分析，利用IS012233相机分辨力测试板对夜视仪图像分辨力进行分析，获得固定照度下，像管MCP电压与夜视仪分辨力关系的曲线图(参见图I)。由该曲线图可以得出以下结论适当降低MCP电压，图像分辨力提高。由于，像管出场时增益参数已经确定，其性能对实际应用需求未必最佳，调节MCP电压值可改变像管的增益以使夜视仪产品成像质量更好。结合附图2，调节像管MCP电压所需要的仪器工具包括照度计2、万用表6、高压探针7、螺丝刀、绝缘耐高温胶带、电烙铁等。像管MCP电压调节步骤如下I).调节MCP电压前，将像管与高压电源盒连接的四根导线正确焊接，MCP正极3、MCP负极4对应的两根导线需加引线以进行电压测量。2).测量像管的MCP初始电压值并记录。测量MCP电压值的万用表6调至直流电压档，MCP正极引线接高压探针7，MCP-引线接万用表负极表笔8 ;像管的高压电源接3V电池盒供电，给荧光屏供电的高压线必须与其他三根导线隔开，除去像管遮光膜；由万用表6测得MCP电压读数。3).调节高压电源盒上对应电位器旋钮，并实时测量旋钮调节后MCP电压值。俯视 电源盒，右下方旋钮(图3中电位器旋钮5)为控制MCP电压值的电位器；逆时针旋转该旋钮以降低MCP电压值。由于受旋钮机械误差的影响，调节尽可能沿同一方向进行(逆时针旋转MCP电压降低)。4).通过像管裸管调节及夜视仪样机分辨力测试确定同一实验条件下MCP电压调节的参考值并调节MCP电压值至参考值。当MCP电压接近参考值时，开关电池盒，观察像管的启动时间，避免像管启动过缓。夜视仪装机后，根据整机拍照测试判断其电压调节是否合适，若夜视仪拍照出现反应过慢的情况，将高压盒外接，沿顺时针方向适当回调电位器旋钮。图2是像管MCP电压调节的示意图，调节国产的1XZ18/18WHS型号像管MCP电压以改善夜视仪成像质量的一个优选实例，主要仪器装置包括KZD-5型号宽量程微照度计2，万用表6型号为Fluckll2，高压探针I型号为PINTEK，HVP-40。像管MCP电压调节包括以下步骤将微光像管(编号110911)与高压电源盒连接的四根导线正确焊接，MCP正极3、MCP负极4对应的两根导线时需加引线以进行电压测量，MCP正极3对应像管上白色导线，MCP负极4对应像管上黑色导线，固定像管位置，测得像管光阴极面入射照度为45. 4X IO^3Ix时，实际电压值与万用表读数比为1000:1，测出MCP初始电压值为717V。将像管电压调至参考电压值。根据样机测试结果，可知该实验条件下微光像管MCP电压值调至600±10V时，夜视仪的分辨率最佳，成像质量较好，对应电位器一般需调节3/2 5/2 圈。调节电位器旋钮5，由于受旋钮机械误差的影响，调节尽可能沿同一方向进行(逆时针旋转MCP电压降低)。每调节1/2圈记录MCP电压值，对应得到逆时针调节圈数N与MCP电压值如下表所示
电位器调节圈数N Imcp电压值(V)
Thm
I68权利要求
1.一种调节像管MCP电压以改善夜视仪成像质量的方法，其特征在于，包括以下步骤 第一步将像管与高压电源盒相连接的四条导线中对应MCP正极[3]、MCP负极[4]电压的两条，外接导线以进行电压测量； 第二步固定照度条件，外接导线以进行MCP电压测量，调节电位器旋钮，确定电位器调节方向与MCP电压值大小变化的规律，在暗室或暗箱[I]中测量像管的MCP初始电压值并记录； 第三步调节高压电源盒上对应的电位器[5]旋钮，并实时测量旋钮调节后的MCP电压值；将像管电压调至参考电压值； 第四步装机后，根据夜视仪整机拍照测试判断其电压调节后相机是否正常工作，若夜视仪拍照出现反应过慢的情况，则视为非正常工作，重新将MCP导线外接，沿顺时针方向回调电位器旋钮。
2.如权利要求I所述的一种调节像管MCP电压以改善夜视仪成像质量的方法，其特征在于，第一步中所述的测量像管的MCP初始电压值采用以下方法测量将测量MCP电压值的万用表[6]调至直流电压档，MCP正极引线接高压探针[7]，MCP-引线接万用表负极表笔[8];像管的高压电源接电，给荧光屏供电的高压线与其他三根导线隔开，除去像管遮光膜；由万用表[6]测得MCP电压读数。
全文摘要
本发明提供了一种调节像管MCP电压以改善夜视仪成像质量的方法，解决紫外近红外数码相机拍摄白色背景上的指纹时存在的过度曝光问题。第一步将像管与高压电源盒相连接的四条导线中对应MCP正极[3]、MCP负极[4]电压的两条，外接导线以进行电压测量；第二步固定照度条件，在暗室或暗箱[1]中测量像管的MCP初始电压值并记录；第三步调节高压电源盒上对应的电位器[5]旋钮，并实时测量旋钮调节后的MCP电压值；将像管电压调至参考电压值；第四步装机后，根据夜视仪整机拍照测试判断其电压调节后相机是否正常工作，若夜视仪拍照出现反应过慢的情况，则视为非正常工作，重新将MCP导线外接，沿顺时针方向回调电位器旋钮。
文档编号H04N17/00GK102752626SQ20121022363
公开日2012年10月24日 申请日期2012年6月28日 优先权日2012年6月28日
发明者崔志刚, 曹峰梅, 陈聪 申请人:北京理工大学