CN112763189A - Ebcmos分辨力参数的测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种EBCMOS分辨力参数的测量装置，其包括光学平台、光源系统、分辨力靶、物镜、测量暗箱、气体置换装置、TEC温控系统和图像采集及分析系统。本发明的结构设计巧妙、合理，能实现光源照度可变以及被测器件工作温度可变，利用TEC温控台单独只对被测器件控温实现快速变温提高测试效率，而且设有气体置换装置，能快速排出测量暗箱内空气从而降低水汽含量，有效解决了降温情况潜在的水汽冷凝、结霜影响测试结果问题，实现对EBCMOS器件分辨力进行准确而且完整性评价测试，精确反映出EBCMOS器件分辨力在全工作温度范围内的真实水平，保障器件各种应用场景下可靠工作，有利于指导研发生产工作。
Description
技术领域
本发明涉及EBCMOS分辨力参数的测量技术领域，具体涉及一种EBCMOS分辨力参数的测量装置。
背景技术
微光成像技术是研究在夜天光或能见度不良条件下，光-电子图像信息之间相互转换、增强、处理、显示等物理过程及其实现方法的一门高新技术，它是近代光电子成像技术的重要组成部分，在军事、公安、天文、航天、航海、生物、医学、核物理、卫星监测、高速摄影等领域发挥了巨大旳作用，微光夜视器材所用核心器件就是各代光电成像器件即微光器件。
电子轰击型器件EBCMOS和ICCD、ICMOS均属于数字化微光成像器件，相对ICCD、ICMOS，电子轰击型EBCMOS不需要微通道板MCP、荧光屏和光纤耦合器，光电阴极发射的电子经高压电场加速轰击背减薄的芯片直接成像，将成像过程的光电转换环节最大程度简化，有利于提高成像质量，且减小了体积和重量。电子轰击型微光成像器件的显著优势已经引起广泛关注，并开始应用于微光夜视、激光雷达、高能物理和天文观察等领域。
评价微光器件性能指标主要是积分灵敏度、信噪比和分辨力，其中分辨力指空间分辨力，单位为lp/mm，表示能够分辨景物或图像明暗细节的能力。在成像过程中，对比度有所下降，且降低的程度随着图像细节的大小而不同。明暗细节的尺寸越小，对比度价降低的越厉害，对比度下降到一定限值时，图像就不能分辨。根据极限分辨力的定义，当两条线或两个点的距离缩短到一定的程度后，不能被独立分辨，而表现为互相重叠，能够分辨的最短距离为，称为极限分辨力。分辨力是微光成像器件表征成像质量最重要参数之一，对分辨力参数的完整测量评价有利于推动微光成像发展。当前关于ICCD分辨力的测量装置和方法已有相关报道以及专利，如公开号“CN105973570B”，名称为“微光ICCD分辨力测量装置及测量方法”；公开号“CN104634449B”，名称为“微光ICCD信噪比测试系统及测试方法”；但针对EBCMOS的测量装置未见相关报到，理论上EBCMOS可以借鉴ICCD的测量装置，但是当前报道的测试装置、方法均为室温、常温条件下进行，测试结果只能反映室温条件下性能。但实际上对微光成像器件的需求为户外全天候工作，且存在极端工作温度场景，对EBCMOS以及ICCD等微光夜视器件而言，在高温、低温条件下各组件间装配应力导致的微小位移可能对分辨力造成较大影响，另外高低温下光电阴极、CMOS或CCD芯片噪声差异也会对分辨力产生影响，因此测试微光器件三温下的分辨力参数具有必要性，传统测量装置无法证明器件能否在规格高低温下满足成像要求。
发明内容
针对上述不足，本发明目的在于，提供一种结构设计巧妙、合理，能实现光源照度可变以及被测器件工作温度可变条件下，对EBCMOS器件分辨力进行准确而且完整性评价测试的EBCMOS分辨力参数的测量装置。
本发明为实现上述目的，所提供的技术方案是：
一种EBCMOS分辨力参数的测量装置，其包括光学平台、光源系统、分辨力靶、物镜、测量暗箱、气体置换装置、TEC温控系统和图像采集及分析系统，所述光源系统、分辨力靶、物镜和测量暗箱依次排列在所述光学平台上，所述光源系统产生照度范围1x10-6lx～1x102lx且不均匀性≤1％的出射光；所述TEC温控系统包括TEC温控台、温度传感器及温度控制面板，所述TEC温控台设置在测量暗箱内，所述温度传感器位于TEC温控台上EBCMOS器件上，所述温度控制面板位于所述测量暗箱的外侧，并分别与所述TEC温控台和温度传感器相连接，所述图像采集及分析系统对EBCMOS器件的输出的数字信号并转化为图像显示并处理分析标靶图像得出分辨力评价结果，所述气体置换装置与所述测量暗箱相连接。
作为本发明的一种改进，所述光源系统包括光源、电控可变衰减器、第一积分球、孔径光阑转轮、第二积分球和光电检流计，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≤1％的均匀出射光照射到分辨力靶上，所述光电检流计对应第二积分球出射的出射光照度进行监控。
作为本发明的一种改进，所述光源为色温为2856K的卤钨灯。
作为本发明的一种改进，所述分辨力靶为USAF1951分辨力测量靶，尺寸为76.2mmX 76.2mm，包含-2到7十个组，每组有6个单元，单元分别由垂直、水平横线组成，相邻两单元靶线宽度公比均为
所述分辨力靶放置于第二积分球出口处。
作为本发明的一种改进，所述物镜由两个相同的透镜组成共轭透镜组，所述透镜的通光孔径为58mm，焦距为50mm，最大光圈为F1.4。
作为本发明的一种改进，所述TEC温控台通过三维调节机构设置在测量暗箱的底面。通过三维调节装夹机构能调节EBCMOS器件的位置，EBCMOS器件与TEC温控台直接接触传热，相对于传统温箱方式变温速度快，提高测试效率。
作为本发明的一种改进，所述测量暗箱的前壁带有输入窗口，后壁设置有过线孔，上壁设有气体进口，四周侧壁设有出气口。
作为本发明的一种改进，所述气体置换装置包括氮气瓶、进气阀和出气阀，该出气阀设置在所述出气口上，所述进气阀设置在所述气体进口上，且通过管路与所述氮气瓶相连接。
作为本发明的一种改进，所述TEC温控台的底面设有散热片，利于快速散热，提升变温速度。
本发明的有益效果为：本发明的结构设计巧妙、合理，能实现光源照度可变以及被测器件工作温度可变(工温规格条件-40～85度范围)，利用TEC温控台单独只对被测器件控温实现快速变温提高测试效率，而且设有气体置换装置，能快速排出测量暗箱内空气从而降低水汽含量，有效解决了降温情况潜在的水汽冷凝、结霜影响测试结果问题，实现对EBCMOS器件分辨力进行准确而且完整性评价测试，精确反映出EBCMOS器件分辨力在全工作温度范围内的真实水平，保障器件各种应用场景下可靠工作，有利于指导研发生产工作。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明中测量暗箱的结构示意图。
图3为本发明中TEC温控台的结构示意图。
具体实施方式
实施例：参见图1、图2和图3，本发明实施例提供的一种EBCMOS分辨力参数的测量装置，其包括光学平台1、光源系统2、分辨力靶3、物镜4、测量暗箱5、气体置换装置6、TEC温控系统7和图像采集及分析系统8。
所述光源系统2、分辨力靶3、物镜4和测量暗箱5依次排列在所述光学平台1上，所述光源系统2产生照度范围1x10-6lx～1x102lx且不均匀性≤1％的出射光；所述TEC温控系统7包括TEC温控台71、温度传感器72及温度控制面板，所述TEC温控台71设置在测量暗箱5内，所述温度传感器72位于TEC温控台71上EBCMOS器件9上，实现温度实时监控。所述温度控制面板位于所述测量暗箱5的外侧，并分别与所述TEC温控台71和温度传感器72相连接。可以通过温度控制面板来设定TEC温控台71的加热温度，加热温度设定范围为-40～85摄氏度。采用TEC温控台71直接接触EBCMOS器件9进行加热，相对于传统温箱方式变温速度快，提高测试效率。
所述图像采集及分析系统8对EBCMOS器件9的输出的数字信号并转化为图像显示并处理分析标靶图像得出分辨力评价结果。所述图像采集及分析系统8主要由CameraLink线、采集卡、计算机以及配套分析软件组成，分析系统会实时显示标靶图像，通过调节光源照度、给组件位置使图像清晰度达到最佳，最后根据设定程序进行分辨力计算。
所述气体置换装置6与所述测量暗箱5相连接。在所述测量暗箱5的前壁带有输入窗口51，后壁设置有过线孔52，上壁设有气体进口，四周侧壁设有出气口。所述气体置换装置6包括氮气瓶61、进气阀62和出气阀63，该出气阀63设置在所述出气口上，所述进气阀62设置在所述气体进口上，且通过管路与所述氮气瓶61相连接。
具体的，所述光源系统2包括光源、电控可变衰减器、第一积分球、孔径光阑转轮、第二积分球和光电检流计，所述光源优选为色温为2856K的卤钨灯。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≤1％的均匀出射光照射到分辨力靶3上，所述光电检流计对应第二积分球出射的出射光照度进行监控。
所述分辨力靶3为USAF1951分辨力测量靶，尺寸为76.2mm X 76.2mm，包含-2到7十个组，每组有6个单元，单元分别由垂直、水平横线组成，相邻两单元靶线宽度公比均为
所述分辨力靶3放置于第二积分球出口处。
所述物镜4由两个相同的透镜组成共轭透镜组，所述透镜的通光孔径为58mm，焦距为50mm，最大光圈为F1.4。
所述TEC温控台71通过三维调节机构设置在测量暗箱5的底面，EBCMOS器件9放置在所述TEC温控台71上。EBCMOS器件9与TEC温控台71直接接触传热，相对于传统温箱方式变温速度快，提高测试效率。所述三维调节装夹机构包括X轴调节组件、Y轴调节组件和Z轴调节组件，通过拧动X轴调节组件、Y轴调节组件和Z轴调节组件的调节旋钮能调节TEC温控台71的左、右、前、后和上、下位置，进而带动EBCMOS器件9作相应的移动，使光源、分辨力靶3、物镜4和TEC温控台71上的EBCMOS器件9均位于同一光轴。在所述TEC温控台71的底面设有散热片73，利于快速散热，提升变温速度。
在检测时，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≤1％的均匀出射光照射到分辨力靶3上；沿光轴方向调节物镜位置，使出射透镜后观察到与分辨力靶3同等大小的分辨力靶像，实现将分辨力靶3位于共轭透镜组入射透镜的物方焦平面处；被测EBCMOS器件9将接收到的分辨力靶图像输出相应的数字信号，所述图像采集及分析系统8对EBCMOS器件9的输出的数字信号并转化为图像显示并处理分析标靶图像得出分辨力评价结果。同时还可以通过温度控制面板来设定TEC温控台71的加热温度，加热温度范围为-40～85摄氏度，能模拟出EBCMOS器件实际工作温度场景，实现对EBCMOS器件在各种应用场景下的工作概况进行测试。另外在降温测试时，为防止低温测试时测量暗箱5内EBCMOS镜面出现水汽冷凝、结霜现象，先打开进气阀62和出气阀63，将氮气瓶61内的氮气引入测量暗箱5，实现排出测量暗箱5空气从而降低水汽含量，避免出现水汽冷凝、结霜等现象，实现对EBCMOS器件分辨力进行准确而且完整性评价测试，精确反映出EBCMOS器件分辨力在全工作温度范围内的真实水平，保障器件各种应用场景下可靠工作，有利于指导研发生产工作。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。如本发明上述实施例所述，采用与其相同或相似的结构而得到的其它装置，均在本发明保护范围内。
Claims (9)
1.一种EBCMOS分辨力参数的测量装置，其包括光学平台，其特征在于，其还包括光源系统、分辨力靶、物镜、测量暗箱、气体置换装置、TEC温控系统和图像采集及分析系统，所述光源系统、分辨力靶、物镜和测量暗箱依次排列在所述光学平台上，所述光源系统产生照度范围1x10-6lx～1x102lx且不均匀性≤1％的出射光；所述TEC温控系统包括TEC温控台、温度传感器及温度控制面板，所述TEC温控台设置在测量暗箱内，所述温度传感器位于TEC温控台上EBCMOS器件上，所述温度控制面板位于所述测量暗箱的外侧，并分别与所述TEC温控台和温度传感器相连接，所述图像采集及分析系统对EBCMOS器件的输出的数字信号并转化为图像显示并处理分析标靶图像得出分辨力评价结果，所述气体置换装置与所述测量暗箱相连接。
2.根据权利要求1所述的EBCMOS分辨力参数的测量装置，其特征在于，所述光源系统包括光源、电控可变衰减器、第一积分球、孔径光阑转轮、第二积分球和光电检流计，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≤1％的均匀出射光照射到分辨力靶上，所述光电检流计对应第二积分球出射的出射光照度进行监控。
3.根据权利要求2所述的EBCMOS分辨力参数的测量装置，其特征在于，所述光源为色温为2856K的卤钨灯。
4.根据权利要求1所述的EBCMOS分辨力参数的测量装置，其特征在于，所述分辨力靶为USAF1951分辨力测量靶。
5.根据权利要求1所述的EBCMOS分辨力参数的测量装置，其特征在于，所述物镜由两个相同的透镜组成共轭透镜组，所述透镜的通光孔径为58mm、焦距为50mm，最大光圈为F1.4。
6.根据权利要求1所述的EBCMOS分辨力参数的测量装置，其特征在于，所述TEC温控台通过三维调节机构设置在测量暗箱的底面。
7.根据权利要求1所述的EBCMOS分辨力参数的测量装置，其特征在于，所述测量暗箱的前壁带有输入窗口，后壁设置有过线孔，上壁设有气体进口，四周侧壁设有出气口。
8.根据权利要求7所述的EBCMOS分辨力参数的测量装置，其特征在于，所述气体置换装置包括氮气瓶、进气阀和出气阀，该出气阀设置在所述出气口上，所述进气阀设置在所述气体进口上，且通过管路与所述氮气瓶相连接。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的EBCMOS分辨力参数的测量装置，其特征在于，所述TEC温控台的底面设有散热片。
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