CN112629823A - 一种像增强器光响应特性测试系统及方法 - Google Patents

一种像增强器光响应特性测试系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种像增强器光响应特性测试系统及方法，尤其是一种像增强器对照度变化的响应速度以及对频闪光可响应的频率范围的测试系统及方法。该系统由光源遮光筒、光源、挡板、积分球、大遮光筒、小出光筒、遮光轮片、待测像增强器、CMOS探测器和电机组成。测试方法包括通过测试系统给待测像增强器提供频率、照度变化量可调的入射光源，并利用超快响应光电转换单元CMOS探测器，将像增强器输出光转换为电信号传输给主控制器，主控制器通过将CMOS探测器的输出信号与入射光变化情况进行对比，测出像增强器对照度变化的响应速度以及对频闪光可响应的频率范围。

Description

一种像增强器光响应特性测试系统及方法
技术领域
本发明属于像增强器领域，具体涉及一种像增强器光响应特性测试系统及方法，尤其是一种像增强器对照度变化的响应速度以及对频闪光可响应的频率范围的测试系统及方法。
背景技术
像增强器是通过将目标物体反射的极弱光线经光电转换、电子倍增和电光转换实现图像增强的真空电子成像器件。当前对像增强器的性能界定有以下几种性能指标：可视照度动态范围、光谱曲线、空间分辨力、最大亮度增益、最大输出亮度及信噪比等，但未对像增强器对照度变化的响应速度以及对频闪光可响应的频率范围等性能指标进行标定。
当今社会人工亮源大多以一定频率更新，一些特殊场景中信号光源、标识光源也可能呈频率变化。人眼可察觉的光源变化频率小于50Hz，像增强器作为开拓人眼视觉的微光增强设备，应将人眼可察觉的频率以同等频率展现于人眼，人眼不可见的频率以均匀亮度反映于人眼，这就要求像增强器具备超快的响应速度和较强的频闪光响应能力。
当前没有设备或方法可以进行该两项指标测试，像增强器领域本身也需要提供对像增强器这两项指标进行有效测试的系统和方法。
发明内容
针对上述问题，发明人提供了一种像增强器光响应特性测试系统及方法，目的在于实现像增强器对照度变化的响应速度及对频闪光可响应的频率范围性能指标进行测试标定，以丰富像增强器的性能指标内容，促进像增强器技术的发展。
本发明的技术方案：
本发明的一种像增强器光响应特性测试系统及方法，总体上是通过测试系统给待测像增强器提供频率、照度变化量可调的入射光源，并利用超快响应光电转换单元CMOS探测器，将像增强器输出光信号转换为电信号传输给主控制器，主控制器通过将CMOS探测器的输出信号与入射光变化情况进行对比，测出像增强器对照度变化的响应速度以及对频闪光可响应的频率范围。
一种像增强器光响应特性测试系统及方法，包括光源遮光筒、光源、挡板、电源、积分球、大遮光筒、小出光筒、遮光轮片、遮光轮片旋转轴、待测像增强器、CMOS探测器、主控制器和电机。
所述光源遮光筒内置光源，保证系统封闭，且光源可拆卸维修。
所述光源为整个系统提供光源。
所述挡板通过上下调节可得不同照度的入射光。
所述挡板旋钮可实现上下调节挡板。
所述电源为整个测试系统供电。
所述积分球通过均匀漫反射得到均匀的输出光，作为测试所需的亮源。
所述大遮光筒为待测像增强器提供入射光，同时为旋转轮片提供安装位置。
所述小出光筒为待测像增强器提供入射光。
所述遮光轮片可通过调节旋转转速得到不同频率的入射光。
所述遮光轮片旋转轴连接遮光轮片，通过该轴与第二齿轮连成一体，与电机转轴连接的第一齿轮带动第二齿轮旋转从而实现控制遮光轮片的转速。
所述遮光轮片圆形通孔与小出光筒对准时为像增强器提供入射光。
所述CMOS探测器作为超快响应光电转换单元，其帧频要求1000fps以上。
所述主控制器控制电机转速以及接收CMOS探测器传输过来的信号并进行处理，按照测试方法的步骤实现测试。
所述电机带动第一齿轮转动，其转速可调。
所述光源遮光筒内置有光源，其轴向的一端密闭，另一端通过挡板与积分球的入射口连接，在积分球光入射口的相对处设置有两端开口的圆柱状的大遮光筒，在大遮光筒内设置有可转动的遮光轮片；在大遮光筒离开积分球的一端沿其径向的半径二分之一处设置圆柱状的小出光筒，所述小出光筒的内径与待测像增强器外径匹配，确保待测像增强器放置于小出光筒中不会晃动且不漏光；所述大遮光筒的径向中心位置开一通孔，遮光轮片旋转轴穿过该通孔连接遮光轮片实现旋转；所述遮光轮片上开有一个尺寸与小出光筒相同的圆孔，该圆孔为小出光筒提供入射光。
所述电机带动遮光轮片旋转使遮光轮片上的圆孔正对小出光筒得到频闪光，通过上下调节积分球入射光口处的挡板则可得到不同照度的入射光。
一种像增强器对照度变化的响应速度的测试方法，包括以下步骤：
a)主控制器控制电机旋转使遮光轮片上的圆孔正对小出光筒，调节挡板得到照度为L1的入射光，像增强器上电，CMOS探测器持续采集像增强器阳极面板图像并传输给主控制器，主控制器通过接收到的图像判断像增强器稳定输出的时间，并将此时间记为T1；
b)调节挡板得到照度为L2的入射光，持续采集像增强器阳极面板图像并传输给主控制器，主控制器通过接收到的图像判断像增强器稳定输出的时间，并将此时间记为T2；
c)响应时间T＝T2-T1即为该像增强器在入射光照度从L1变化到L2的响应时间。
一种像增强器对频闪光可响应的频率范围的测试方法，包括以下步骤：
a)调节挡板得到照度为L3的入射光；
b)主控制器控制电机转速使得遮光轮片以Fi的频率对准小出光筒，CMOS探测器持续采集像增强器阳极面板图像传输给主控制器，主控制器通过接收到的图像计算像增强器明暗变化的频率记为Fi’；
c)若Fi’＝Fi，将Fi以1为步进递增到Fi+1，重复计算像增强器明暗变化的频率记为Fi+1’，直到出现Fi+n’≠Fi+n，Fi+n-1即为该像增强器在L3照度下能够不失真响应的入射光频率；
d)若Fi’≠Fi，将Fi以1为步进递减到Fi-1，重复计算像增强器明暗变化的频率记为Fi-1’，直到出现Fi-n’＝Fi-n，Fi-n即为该像增强器在L3照度下能够不失真响应的入射光频率。
像增强器能够不失真响应的入射光频率越高则表示其频闪光响应能力越强。
本发明的测试系统结构简单，能够实现对像增强器对照度变化的响应速度以及对频闪光可响应的频率范围性能指标进行自动测试和标定，丰富了像增强器的性能指标内容，能够有效帮助促进像增强器技术的发展。
附图说明
图1是本发明的像增强器光响应特性测试系统及方法的结构示意图。
图2为大遮光筒结构图。
图3为遮光轮片结构图。
图中：1-光源遮光筒，2-光源，3-挡板，4-挡板旋钮，5-电源，6-积分球，7-大遮光筒，71-通孔，72-小出光筒，8-遮光轮片，81-遮光轮片圆形通孔，9-待测像增强器，10-遮光轮片旋转轴，11-CMOS探测器，12-主控制器，13-电机，14-转轴，15-第一齿轮，16-第二齿轮。
具体实施方式
一种像增强器光响应特性测试系统及方法，包括光源遮光筒1、光源2、挡板3、挡板旋钮4、电源5、积分球6、大遮光筒7、小出光筒72、遮光轮片8、待测像增强器9、遮光轮片旋转轴10、CMOS探测器11、主控制器12和电机13。
所述光源遮光筒1内置光源2，保证系统封闭，且光源可拆卸维修。
所述光源2为整个系统提供光源。
所述挡板3通过上下调节可得到5x10-5～104lx的入射光照度。
所述挡板旋钮4连接挡板3，可实现上下调节挡板3。
所述电源5为整个测试系统供电，包括光源、像增强器、CMOS探测器、主控制器和电机。
所述积分球6通过均匀漫反射得到均匀的输出光，作为测试所需的亮源。
所述大遮光筒7为待测像增强器提供入射光，同时为旋转轮片8提供安装位置。
所述小出光筒72为待测像增强器提供入射光。
所述遮光轮片8可通过调节电机13的转速从而调节遮光轮片旋转转速得到不同频率的入射光。
所述遮光轮片旋转轴10连接遮光轮片8，通过该轴与第二齿轮16连成一体，与电机13的转轴14连接的第一齿轮15带动第二齿轮16旋转从而实现控制遮光轮片8的转速。
所述遮光轮片8设置有遮光轮片圆形通孔81，该孔与小出光筒72对准时为像增强器提供入射光。
所述CMOS探测器11作为超快响应光电转换单元，其帧频要求1000fps以上。
所述主控制器12控制电机13转速，还能够接收CMOS探测器传输过来的信号并进行处理，实现像增强器对照度变化的响应速度及对频闪光可响应的频率范围的测试。
所述电机13通过转轴14带动第一齿轮15转动，其转速可调。
所述光源遮光筒1内置有光源2，其轴向的一端密闭，另一端通过挡板3与积分球的入射光口连接，在积分球6入射光口的相对处设置有两端开口的圆柱状的大遮光筒7，在大遮光筒7内设置有可转动的遮光轮片8；在大遮光筒7离开积分球6的一端沿其径向的半径二分之一处设置圆柱状的小出光筒72，所述小出光筒72的内径与待测像增强器外径匹配，确保待测像增强器放置于小出光筒72中不会晃动且不漏光；所述大遮光筒7的径向中心位置开一通孔71，遮光轮片旋转轴10穿过该通孔71连接遮光旋转轮片8实现旋转；所述遮光轮片8上开有一个尺寸与小出光筒72相同的圆孔，该圆孔为小出光筒72提供入射光。
所述电机13带动遮光轮片8旋转使遮光轮片8上的圆孔正对小出光筒72得到频闪光，通过上下调节挡板则可得到5x10-5～104Lx不同照度的入射光。
实施例1：像增强器对照度变化的响应速度测试
(1)打开光源预热15分钟；
(2)主控制器控制电机旋转使遮光轮片上的圆孔正对小出光筒，调节挡板得到照度为5x10-5lx的入射光，像增强器上电，，CMOS探测器持续采集像增强器阳极面板图像并传输给主控制器，主控制器通过接收到的图像判断像增强器稳定输出的时间，并将此时间记为T1；
(3)调节挡板得到照度为104lx的入射光，持续采集像增强器阳极面板图像并传输给主控制器，主控制器通过接收到的图像判断像增强器稳定输出的时间，并将此时间记为T2；
(4)响应时间T＝T2-T1即为该像增强器在入射光照度从5x10-5lx变化到104lx的响应时间。
实施例2：像增强器对频闪光可响应的频率范围的测试
(1)调节挡板得到1x10-3lx的入射光；
(2)调节电机转速使得遮光轮片以50Hz的频率旋转，CMOS探测器持续采集像增强器阳极面板图像传输给主控制器，主控制器通过接收到的图像计算像增强器明暗变化的频率记为Fi’；
(3)若Fi’＝50,则将遮光轮片旋转频率调为Fi+1＝51，重复计算像增强器明暗变化的频率记为Fi+1’,直到出现Fi+n’>Fi+n，Fi+n-1即为该像增强器在1x10-3lx照度下能够不失真响应的入射光频率；
(4)若Fi’≠50,则将遮光轮片旋转频率调为Fi-1＝49，重复计算像增强器明暗变化的频率记为Fi-1’,直到出现Fi-n’＝Fi-n，Fi-n即为该像增强器在1x10-3lx照度下能够不失真响应的入射光频率。

Claims (10)

1.一种像增强器光响应特性测试系统，其特征在于：包括光源遮光筒、光源、挡板、积分球、大遮光筒、小出光筒、遮光轮片、遮光轮片旋转轴、待测像增强器、CMOS探测器和电机；
所述光源遮光筒内置有光源，其轴向的一端密闭，另一端通过挡板与积分球的入射光口连接，在积分球入射光口的相对处设置有两端开口的圆柱状的大遮光筒，大遮光筒内设置有可转动的遮光轮片；在大遮光筒离开积分球的一端沿其径向的半径二分之一处设置圆柱状的小出光筒，所述小出光筒的内径与待测像增强器外径匹配，确保待测像增强器放置于小出光筒中不会晃动且不漏光；所述大遮光筒的径向中心位置开一通孔，遮光轮片旋转轴穿过该通孔连接遮光轮片实现旋转；所述遮光轮片上开有一个尺寸与小出光筒相同的圆孔，该圆孔为小出光筒提供入射光；
所述电机带动遮光轮片旋转使遮光轮片上的圆孔正对小遮光筒得到频闪光，通过上下调节积分球入射光口处的挡板则可得到不同照度的入射光。
2.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于：
还包括主控制器，所述主控制器分别与电机和CMOS探测器电连接，用于控制电机的转速、接收CMOS探测器传输过来的信号并进行处理实现光响应特性测试。
3.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于：
还包括第一齿轮和第二齿轮，所述遮光轮片旋转轴与第二齿轮连成一体，所述第一齿轮与电机的转轴连接，所述电机通过转轴带动遮光轮片旋转动，其转速可调。
4.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于：
所述CMOS探测器的帧频>1000fps。
5.根据权利要求1所述的测试系统，其特征在于：
通过上下调节所述挡板得到5x10-5～104Lx不同照度的入射光。
6.根据权利要求1至5任一项所述的测试系统，其特征在于：
还包括电源，所述电源为光源、像增强器、CMOS探测器、主控制器和电机可靠供电。
7.一种像增强器对照度变化的响应速度的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)主控制器控制电机旋转使遮光轮片上的圆孔正对小出光筒，调节挡板得到照度为L1的入射光，像增强器上电，CMOS探测器持续采集像增强器阳极面板图像并传输给主控制器，主控制器通过接收到的图像判断像增强器稳定输出的时间，并将此时间记为T1；
b)调节挡板得到照度为L2的入射光，持续采集像增强器阳极面板图像并传输给主控制器，主控制器通过接收到的图像判断像增强器稳定输出的时间，并将此时间记为T2；
c)响应时间T＝T2-T1即为该像增强器在入射光照度从L1变化到L2的响应时间。
8.一种像增强器对频闪光可响应的频率范围的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)调节挡板得到照度为L3的入射光；
b)主控制器控制电机转速使得遮光轮片以Fi的频率对准小出光筒，CMOS探测器持续采集像增强器阳极面板图像传输给主控制器，主控制器通过接收到的图像计算像增强器明暗变化的频率记为Fi’；
c)若Fi’＝Fi，将Fi以1为步进递增到Fi+1，重复计算像增强器明暗变化的频率记为Fi+1’，直到出现Fi+n’≠Fi+n，Fi+n-1即为该像增强器在L3照度下能够不失真响应的入射光频率；
d)若Fi’≠Fi，将Fi以1为步进递减到Fi-1，重复计算像增强器明暗变化的频率记为Fi-1’，直到出现Fi-n’＝Fi-n，Fi-n即为该像增强器在L3照度下能够不失真响应的入射光频率。
9.根据权利要求7所述的测试方法，其特征在于：
所述Fi’＝50，所述Fi+1＝51。
10.根据权利要求8或9所述的测试方法，其特征在于：
所述CMOS探测器的帧频>1000fps；
所述像增强器能够不失真响应的入射光频率越高则表示其频闪光响应能力越强。
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