CN217765466U - 一种像增强器光晕检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种像增强器光晕检测装置，包括光源模块、测试暗箱、图像采集模块和机械结构模块，光源模块、测试暗箱、图像采集模块中的显微镜头和CCD摄像机依次放置于机械结构模块中的光学导轨上，并由对应的支架支承，且所述光源模块、测试暗箱、图像采集模块中的显微镜头和CCD摄像机的中心位于同一测试光路的光轴上，CCD摄像机的输出端与计算机相连。本实用新型解决了现有技术背景下像增强器光晕测试准确度不高，重复性较差的问题；通过测试系统中CCD摄像机自动采集荧光屏图像，且可借助计算机优化图像对比度等参数，有效避免了人眼目视测试的主观误差，提高了测试准确度和测试效率。

Description

一种像增强器光晕检测装置

技术领域

本实用新型属于光学测量技术领域，特别涉及一种像增强器光晕检测装置。

背景技术

像增强器是一种能够把微弱的光学图像增强到足够的亮度以便人们用肉眼进行观察的 光电成像器件。低照度下目标的微弱信号经光纤面板或防光晕输入窗打到背面的光电阴极 上，由光信号转变为电信号，电子在高压电场的作用下向微通道板运动，通过微通道板的倍 增得到成千上万倍的信号放大，并轰击到荧光屏上，转换为人眼能够识别的可见光图像。当 将一定直径的小光点通过光学系统入射到像增强器的阴极面上时，会在荧光屏上出现一个小 光斑的像，但是由于成像过程中伴随有噪声的产生，且电子在输运过程中会存在横向扩散， 所以荧光屏上光斑像的周围会伴有光晕现象。当用微光夜视镜观察自然环境时，在每个光斑 周围均可发现明显的光晕现象。显然，虽然光晕不是像增强器的关键指标，但光晕的亮度及 直径大小间接体现了像增强器的电子输运与噪声特性，即它影响着像增强器的分辨率和信噪 比，强光“光晕”会严重降低像增强器的环境适应性，对像增强器探测与识别目标的能力造 成不利影响。但是就目前像增强器的制造工艺而言，光晕现象不可避免。因此，有必要对像 增强器的光晕效应进行测试与分析，以期提升像增强器的整体性能。

传统的光晕检测方法通常采用目视观察法，在标准光源及像增强器阴极面之间加装特定 孔径的小孔，光通过小孔投射到像增强器阴极面上，在荧光屏上产生光晕效应，最后由人眼 观察光斑的大小，借助刻度尺确定出光晕的尺寸。这种测量方式简单、直观，但容易受人为 因素影响，如对同一支像增强器，不同测试者观测结果会不同，同一测试者也会因年龄、身 体状况的不同，导致测试结果存在差异。所以现有的测量方法准确度不高，重复性较差，即 客观的检测装置及方法是有必要的。

实用新型内容

本实用新型旨在克服现有技术的不足，提供了一种像增强器光晕检测装置，解决像增强 器光晕检测准确度不高，重复性较差的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型的像增强器光晕检测装置包括：

光源模块：由灯源、中性滤光片、可调光阑、积分球和直径大小固定的小孔组成，用于 控制入射到像增强器阴极面的光点直径和照度，为测试系统提供所需照度和大小的均匀入射 光；

测试暗箱：内置底座和固定像增强器的夹具，用来放置待测的像增强器，为待测像增强 器提供相对独立的照度环境。

图像采集模块：由显微镜头、CCD摄像机及计算机组成，用于将像增强器荧光屏输出的 光信号放大后采集并传输到计算机进行图像处理，同时，计算机可对CCD摄像机进行参数设 定，以优化采集图像的对比度、曝光时间等；

机械结构模块：由固定在光学平台上的导轨和位于导轨上的各部件支架构成，用于支承 各模块组件，使其中心位于测试光路的光轴上；

所述光源模块、测试暗箱、显微镜头和CCD摄像机依次放置于机械结构模块中的光学导 轨上，由对应的支架支承，且所述光源模块、测试暗箱、显微镜头和CCD摄像机的中心位于 同一光轴上，CCD摄像机的输出端与计算机相连。

本实用新型的光晕检测装置的工作原理：

所述光源模块中的灯源发出的光束依次经滤光片、可调光阑及积分球后，形成照度为 10^-3lx范围的均匀漫射光，随后该光束经过0.2mm小孔在所述测试暗箱中的待测像增强器的 阴极面上形成一个直径0.2mm大小的入射光斑，该入射光斑照射在像增强器上进行光电转 换、图像增强及电光转换后，由显微镜头对荧光屏输出的光信号进行放大，再由CCD摄像机 将光信号转变为电信号，并通过内部的数模转换芯片转换成数字信号，经过压缩后把数据传 输给计算机，在计算机上用画图软件打开光晕图像进行尺寸测量便可计算出光晕大小。可根 据需要由计算机设置不同的CCD参数以优化采集的图像，如对比度、曝光时间等。

利用本实用新型的像增强器光晕检测装置的检测方法，包括以下操作步骤：

第一步，打开灯源工作电源，调节灯源工作电压到额定值，预热30min，打开CCD摄像 机和计算机的工作电源，使其能正常工作；

第二步，调节中性滤光片和积分球入口处光阑，使像增强器阴极输入面的照度在1× 10^-3lx范围；

第三步，将待测像增强器放置于测试暗箱内设置的底座上，通过调节底座来调节像增强 器的位置，使其保持水平且中心位于测试光路的光轴上，用固定像增强器的夹具固定好并接 好像增强器工作电源，随后关闭测试暗箱。

第四步，打开计算机上的光晕测试软件，进入图像采集界面，调节CCD摄像机的位置， 同时观察计算机屏幕，直至屏幕上出现清晰的图像，此时固定CCD摄像机的位置，即可开始 测试。

第五步，打开测试暗箱，取出待测像增强，关闭测试暗箱，通过CCD摄像机在计算机上 直接采集未放置像增强器时0.2mm小孔的成像，即0.2mm输入光斑的光晕图像，保存为.bmp 格式，用画图工具打开此文件，测量出图像直径d1，由此得到测试装置的固有放大倍数为 k＝d1/0.2；

第六步，打开测试暗箱，放入超二代像增强器，接好电源，关闭测试暗箱，通过CCD摄 像机在计算机上采集0.2mm输入光斑在像增强器荧光屏上的像，保存为.bmp格式，用画图 工具打开此文件，测量出图像直径为d2，可得直径0.2mm小孔在超二代像增强器荧光屏上 的光晕大小D＝d2/k。只需在首次测试时进行测试装置固有放大倍数k的测定，之后的测试 可直接引用k进行微光像增强器光晕尺寸的计算。

本实用新型的有益效果：

本实用新型解决了现有技术背景下像增强器光晕测试准确度不高、重复性较差的问题； 通过测试系统中CCD摄像机自动采集荧光屏图像，且可借助计算机优化图像对比度等，有效 避免了人眼目视测试的主观误差，提高了测试准确度和测试效率；同时，测试数据可以实时 显示、储存并形成测试报告，极大提高了像增强器的研发和生产效率，为提升像增强器整体 性能奠定了重要基础。

附图说明

图1为本实用新型提供的像增强器光晕检测装置的结构示意图。

图1中：1-灯源、2-中性滤光片、3-可调光阑、4-积分球、5-0.2mm小孔、6-测试暗箱、7-摆放像增强器的底座、8-像增强器、9-固定像增强器的夹具、10-显微镜头、11-CCD摄像机、12-计算机、13-光学导轨，14-积分球支架、15-暗箱支架、16-CCD调节支架。

具体实施方式

下面结合附图1，对本实用新型实施例中的技术方案做进一步说明。

本实用新型提供了一种像增强器光晕检测装置，具体包括：

光源模块：由灯源1、中性滤光片2、可调光阑3、积分球4和0.2mm小孔5组成，用于控制入射光点的直径和照度，为测试系统提供所需照度和大小的均匀入射光；

所述灯源1采用色温为2856K±50K的卤钨灯灯源，额定工作电压和功率分别为6V和10W；

所述中性滤光片2采用规格为ND0.5、ND1、ND2、ND3R和ND3L的标准件，可以实现从十分之一到万分之一的光能衰减，通过不同滤光片的组合，可实现测试所需照度的调节；

所述可调光阑3主要是配合滤光片一起使用来精确获取所需的测试照度，在强照度条件 下，CCD摄像机在图像采集过程中易发生饱和，且不易控制其曝光时间，所以需要控制光源 的发光照度；

所述积分球4为中空的球壳，内部涂有高反射率的诗贝伦涂层，直径为300mm，积分球 出口处的亮度均匀性大于97％；

所述0.2mm小孔5的结构为圆柱形套筒加直径为0.2mm的小孔，用于控制入射到像增强 器阴极面上的光斑大小为直径0.2mm；

测试暗箱6：用来放置待测的像增强器，为待测像增强器提供相对独立的照度环境，箱 体内设有底座7和固定像增强器的夹具9，固定像增强器的夹具9安装于底座7上，底座7 位置可调，以保证被测像增强器8的水平位置和中心高度满足测试要求，且固定像增强器的 夹具9后，像增强器8位置保持不变；测试暗箱6左右两侧开有圆形窗口，为入射光和出射 光提供通路，同时测试暗箱内还带有为待测像增强器提供电源的供电接口。

图像采集模块：由显微镜头10、CCD摄像机11及计算机12组成，用于将像增强器荧光 屏输出的光信号放大后采集并传输到计算机12进行图像处理，同时，计算机12可对CCD摄 像机11进行参数设定，以优化采集图像的对比度、曝光时间等；

所述CCD摄像机11的分辨率为2048×2048，暗电流为0.1e^-/p/s，采样频率为25MHZ， 帧率为4fps；

机械结构模块：由固定在光学平台上的光学导轨13和位于导轨上的积分球支架14、暗 箱支架15、CCD摄像机调节支架16构成，用于支承各模块组件，使其中心位于测试光路的 光轴上；

所述灯源1、中性滤光片2、可调光阑3、积分球4、0.2mm小孔5、测试暗箱6、显微镜头10和CCD摄像机11依次放置于机械结构模块中的光学导轨13上，并由对应的支架支承，且所述灯源1、中性滤光片2、可调光阑3、积分球4、0.2mm小孔5、测试暗箱6、显微镜 头10和CCD摄像机11的中心位于同一条测试光路的光轴上，CCD摄像机11的输出端与计 算机12相连。

使用像增强器光晕检测装置进行的测试都是在暗室条件下进行的，暗室内全部采用无反 光的黑色材料，尽量降低环境光对测试结果的影响。为详细介绍上述像增强器光晕检测装置 的具体功能，下面采用实施例对使用上述检测装置检测像增强器光晕的具体方法进行具体说 明。

①打开灯源1的工作电源，调节工作电压到额定值，预热30min，打开CCD摄像机11和计算机12的工作电源，使其能正常工作；

②调节中性滤光片2和可调光阑3，使像增强器8阴极输入面的照度在1×10^-3lx范围；

③将像增强器8放置于测试暗箱内设置的底座7上，通过调节底座来调节像增强器的位置，当其高度和中心满足测试要求后用夹具9固定，随后接好工作电源，关闭测试暗箱。

④打开计算机12上的光晕测试软件，进入图像采集界面，调节CCD摄像机11的位置，同时观察计算机12的屏幕，直至屏幕上出现清晰的图像，此时用螺钉固定CCD摄像机11的位置，即可开始测试。

⑤打开测试暗箱6，取出待测像增强8，关闭测试暗箱，通过CCD摄像机11在计算机12 上直接采集未放置像增强器时0.2mm小孔的成像，即0.2mm输入光斑的光晕图像，保存为.bmp 格式，用画图工具打开此文件，测量出图像直径为68mm，由此得到测试装置的固有放大倍数为68/0.2＝340。测试装置的固有放大倍数是固定的，通常只需在首次测试时进行测定，后续测试可直接引用。

⑥打开测试暗箱6，放入待测超二代像增强器8，接好电源，关闭测试暗箱，通过CCD摄像机11在计算机12上采集0.2mm输入光斑在像增强器荧光屏上的像，保存为.bmp格式，用画图工具打开此文件，测量出图像直径为90mm，由90/340≈0.26，可得直径0.2mm小孔在超二代像增强器荧光屏上的光晕大小为0.26mm。

本实用新型提供了一种像增强器光晕检测装置，同时还提供了所述检测装置检测像增强器光晕的具体使用方法，实现了对像增强器光晕的准确方便测量，有效避免了人眼目视测试的主观误差，同时，测试数据可以实时显示、储存并形成测试报告，极大提高了测试准确度和测试效率，为提升像增强器的整体性能奠定了重要基础。

Claims (9)

1.一种像增强器光晕检测装置，其特征在于，由光源模块、图像采集模块、机械结构模块和测试暗箱(6)组成；所述光源模块连接测试暗箱(6)，所述测试暗箱(6)连接图像采集模块，所述机械结构模块上安装所述光源模块、图像采集模块和测试暗箱(6)；

所述光源模块由灯源(1)、中性滤光片(2)、可调光阑(3)、积分球(4)和直径大小固定的小孔(5)组成，用于控制入射到像增强器阴极面的光点直径和照度并为测试系统提供所需照度和大小的均匀入射光；

所述图像采集模块由显微镜头(10)、CCD摄像机(11)及计算机(12)组成，用于将像增强器荧光屏输出的光信号放大后采集并传输到计算机(12)；

所述机械结构模块由光学导轨(13)和安装在光学导轨(13)上的积分球支架(14)、暗箱支架(15)、CCD摄像机调节支架(16)构成，所述积分球支架(14)用于支承积分球(4)，所述暗箱支架(15)用于支承测试暗箱(6)，所述CCD摄像机调节支架(16)用于支承CCD摄像机(11)；

所述测试暗箱(6)内置底座(7)，该底座(7)用来放置待测的像增强器(8)，为待测像增强器(8)提供相对独立的照度环境；

所述灯源(1)、中性滤光片(2)、可调光阑(3)、积分球(4)和直径大小固定的小孔(5)、测试暗箱(6)、显微镜头(10)和CCD摄像机(11)沿光路行进方向依次放置于机械结构模块中的光学导轨(13)上，由对应的支架支承，且所述灯源(1)、中性滤光片(2)、可调光阑(3)、积分球(4)和直径大小固定的小孔(5)、测试暗箱(6)、显微镜头(10)和CCD摄像机(11)的中心位于同一光轴上，CCD摄像机(11)的输出端与计算机(12)相连；

所述小孔(5)靠近像增强器(8)的一端、像增强器(8)以及显微镜头(10)均设置在测试暗箱(6)内。

2.根据权利要求1所述的像增强器光晕检测装置，其特征在于：所述测试暗箱(6)由箱体、底座(7)和固定像增强器的夹具(9)组成，固定像增强器的夹具(9)安装于底座(7)上，调整底座(7)的位置以保证被测像增强器(8)的水平位置和中心高度不变。

3.根据权利要求1所述的像增强器光晕检测装置，其特征在于：所述暗箱(6)左右两侧开有圆形窗口，为入射光和出射光提供通路，同时暗箱内还带有为待测像增强器提供电源的供电接口。

4.根据权利要求1至3任一项所述的像增强器光晕检测装置，其特征在于：所述灯源(1)采用色温为2856K±50K的卤钨灯灯源，额定工作电压和功率分别为6V和10W。

5.根据权利要求1至3任一项所述的像增强器光晕检测装置，其特征在于：所述中性滤光片(2)采用规格为ND0.5、ND1、ND2、ND3R和ND3L的标准件，实现从十分之一到万分之一的光能衰减，通过不同滤光片的组合，实现测试所需照度的调节。

6.根据权利要求1至3任一项所述的像增强器光晕检测装置，其特征在于：所述可调光阑(3)用于配合滤光片并精确获取所需的测试照度。

7.根据权利要求1至3任一项所述的像增强器光晕检测装置，其特征在于：所述积分球(4)为中空的球壳，内部涂有高反射率的诗贝伦涂层，直径为300mm，积分球出口处的亮度均匀性大于97％。

8.根据权利要求1至3任一项所述的像增强器光晕检测装置，其特征在于：所述小孔(5)用于控制入射到像增强器阴极面上的光斑大小为直径0.2mm。

9.根据权利要求1至3任一项所述的像增强器光晕检测装置，其特征在于：所述CCD摄像机(11)的分辨率为2048×2048，暗电流为0.1e^-/p/s，采样频率为25MHZ，帧率为4fps。

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