CN104677304A - 环境亮度可调的屏幕式光学测试仪 - Google Patents

Abstract

一种能够独立调节目标亮度和背景亮度的环境亮度可调的屏幕式光学测试仪，用于测试靶标上各种孔型的可视分辨率。其整体结构主要由5个连管、左半球壳、右半球壳和伸缩套筒等分别构成目标光通路、背景光通路及亮度环境，目标光通路内装有一个凸透镜、多组光学衰减片和一个屏幕，背景光通路内装有一个凸透镜、3个平面镜和多组光学衰减片，光源位于两凸透镜的焦点上，滑动槽板由步进电机驱动，通过齿轮齿条机构可在限位导向板内往复移动，滑动槽板内可安装3个靶标，每个靶标均可从上面自由装入和取出，球体内的平面镜可通过调整转动丝杆和T型槽板来改变光线的入射角和反射角，通过伸缩套筒可调整目距。

Description

环境亮度可调的屏幕式光学测试仪

技术领域：

本发明涉及一种目标亮度和背景亮度均可独立调整的屏幕式光学测试装置，用于测试靶标上各种孔型的可视分辨率。

背景技术：

CCD相机作为图像的输入设备，近些年已广泛地应用于机器视觉检测、航天侦察、机器人导航、工业检测、医学分析等领域，它的成像质量直接决定了其应用***的性能。为了评价CCD相机的成像质量，引入了最小可分辨对比度MRC评价指标，基于此国内外相关的科研部门相继研制了各种测量MRC的***，主要采用单积分球或两个重叠积分球的结构分别对靶标的正反两面照明，通过改变环境亮度就可以获得可变的对比度。但实验结果表明：以上各种方法中对目标亮度和背景亮度的调节范围过窄，特别是目标亮度的调节不够均匀，而且对加工方法的要求过高、结构过于复杂。为此研制能够克服上述缺陷的目标亮度和背景亮度均可独立调整的屏幕式光学测试装置就尤为重要了。

发明内容：

为了更便捷、更有效地改变环境亮度并测试出可变的对比度，本发明提供一种测试仪，该测试仪能有效地测试出在目标亮度和背景亮度均可独立调整环境下的不同对比度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：光源安装在一个连接管端部的连接盖上，连接盖外部装有接线柱，连接电源，光源的发光中心处于两个相互垂直安装的连接管的轴心线交点处，在这两个管内各布置一个凸透镜，而发光中心正是这两个凸透镜共同的焦点，当散射光线通过其中一个凸透镜后，变成一束平行光线，均匀照射在连接管另一端部的屏幕上，该屏幕具有一定的透光性，这样即可在屏幕的背面形成一幅亮度非常均匀的光幕，从而构成目标亮度，如果需要独立调整目标亮度，即可将光学衰减片沿与平行光线垂直的滑槽推入连管内部，使光线亮度得到部分减弱，如需要使目标亮度进一步减弱，可逐渐推入其它组光学衰减片，当散射光线通过另一个垂直方向布置的凸透镜后，也变成一束平行光线，当遇到第一个与入射光线成45°布置的平面镜后，该束光线转成90°的平行光线，当遇到第二个与入射光线成45°布置的平面镜后，又转回90°的平行光线，直射到由两个半球壳所构成的积分球内的第三个平面镜上，并由该平面镜反射到积分球内表面上，由于形成漫反射，即可使整个积分球内形成亮度均匀的背景亮度环境，球内的平面镜可以调节入射角和反射角，可辅助调节背景亮度，平面镜被粘接在带有T型槽的且只能绕转轴旋转一定角度的T型槽板上，可沿T型槽滑动的T型移动体是靠手动旋转丝杠实现的，如果需要独立调整背景亮度，同样可将多组光学衰减片根据需要沿滑槽逐一推入连管内部来实现，在屏幕和积分球之间安有可切换位置的靶标，在目标亮度和背景亮度可独立调整的环境下，即可在观测孔处观测靶标上各种孔型的可分辨对比度，观测孔内装有两个凸透镜，其中外侧的凸透镜可以通过伸缩套筒调整目距，目标亮度和背景亮度是通过分别安装在屏幕附近及积分球内的两个小传感器测量的，本发明中一次可安装3个靶标，各自装在带有独立限位槽的滑动槽板内，每个靶标都可以从上面自由装入和取出，滑动槽板可在带有限位滑槽的限位导向板内往复移动。该运动是通过一对啮合的齿轮齿条机构实现的，齿条安装在滑动槽板上，齿轮安装在步进电机上，整个结构通过5组支撑结构安装在底板上。

本发明的有益效果是：可以获得亮度非常均匀的环境亮度，目标亮度和背景亮度可独立调整，整体结构简单，加工容易，从而更便捷、更有效地测试出靶标上各种孔型的可分辨对比度。

附图说明：

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的主视图。

图2是本发明的俯视图的全剖视图。

图3是本发明的主视图在A-A方向的断面图。

图4是本发明的主视图在B-B方向的断面图。

图5是本发明的三维立体图。

图中，1.齿条，2.齿轮，3.限位块，4.推拉柄，5.光学衰减片a，6.连接盖，7.光源，8.凸透镜a,9.凸透镜b,10.连管a，11.连管b，12.连管c，13.直角连管，14.平面镜a,15.圆盖，16.支架板a，17.支座a，18.步进电机，19.支架板b,20.限位导向板，21.靶标，22.滑动槽板，23.支架，24.支座b,25.底板，26.连管d,27.光学衰减片b,28.平面镜b，29.转轴，30.轴用弹性挡圈，31.T型槽板，32.转动丝杆,33.T型移动体，34.调整限位螺钉，35.凸透镜c,36.凸透镜d,37.紧固压盖，38.伸缩套筒，39.螺纹连接套，40.平面镜c,41.右半球壳，42.屏幕，43.左半球壳，44.上压盖，45.螺钉，46.支撑架，47.螺钉。

具体实施方式：

环境亮度可调的屏幕式光学测试仪的光源(7)安装在连接盖(6)上，连接盖(6)通过螺钉连接在连管a(10)的端部，连接盖(6)的外部装有电接线柱，直角连管(13)与连管a(10)垂直安装，连接处嵌装凸透镜b(9)，连管a(10)与连管b(11)对接，连接处嵌装凸透镜a(8)，光源(7)的发光中心恰是两凸透镜的焦点，连管b(11)与连管c(12)的端部用螺钉相连，连管c(12)的外轮廓截面为半圆形加矩形结构，内部开有多组导向滑槽，多组光学衰减片a(5)可沿滑槽推入或抽出，推入后可减弱平行光线的亮度，光学衰减片a(5)的外端部安装了推拉柄(4)，供手动操纵用，支架板b(19)用螺钉固连在底板(25)上，其上平板可为抽出的光学衰减片a(5)提供支撑，另外在上平板上安装有多组限位块(3)，其作用是限制光学衰减片a(5)的最远抽出行程，每个光学衰减片a(5)的长短依据安装位置而定，连管c(12)的另一端部夹装一块屏幕(42)，当受到平行光线照射时，就会在其背面形成亮度非常均匀的光幕，构成目标亮度，圆盖(15)用螺钉安装在直角连管(13)上，平面镜a(14)粘接在圆盖(15)上，且与入射光线成45°角，直角连管(13)与连管d(26)的端部用螺钉相连，构成连通光路，多组光学衰减片b(27)可沿着连管d(26)内的导向滑槽推入或抽出，达到改变光线亮度的作用，其被抽出的部分可被支撑在支架板a(16)上，支架板a(16)的底部用螺钉固接在底板(25)上，平面镜b(28)与入射光线成45°角，这样即可将反射的平行光线投射在由右半球壳(41)与左半球壳(43)所组成的积分球内部的平面镜c(40)上，从而形成漫反射，构成均匀的背景亮度环境，平面镜c(40)粘接在T型槽板(31)上，T型槽板(31)可绕安装在左半球壳(43)上的转轴(29)旋转一定角度，该转动是通过操纵与T型槽板(31)配合安装的T型移动体(33)间的相对滑动实现的，T型移动体(33)与转动丝杠(32)以梯形螺纹方式装配，用轴用弹性挡圈(30)阻止转动丝杠(32)的轴向运动，这样就可以改变平面镜c(40)的入射角和反射角，起到辅助调节背景亮度的目的，凸透镜c(35)嵌装在右半球壳(41)的观测孔内，螺纹连接套(39)以螺纹方式装接在观测孔处，紧固压盖(37)以螺纹方式将凸透镜d(36)夹嵌在伸缩套筒(38)内，套装在螺纹连接套(39)上的伸缩套筒(38)可做伸缩运动，以达到调整目距的作用，它的运动和定位是通过操纵调整限位螺钉(34)实现的，将限位导向板(20)的一端用螺钉固定在底板(25)上，滑动槽板(22)可在带有限位滑槽的限位导向板(20)内往复移动，滑动槽板(22)上带有3个独立限位槽，靶标(21)可以从上面自由装入或取出，用螺钉将齿条(1)安装在滑动槽板(22)上，把与齿条(1)相啮合的齿轮(2)安装在步进电机(18)的输出端，当驱动步进电机(18)工作后，即可将所选择的3个靶标(21)之一切换到屏幕(42)后面，通过支座a(17)将步进电机(18)与底板(25)连在一起，用支架(23)将限位导向板(20)的另一端连接在支座a(17)上，支座b(24)将积分球的一端固定在底板(25)上，整体结构通过5组由上压盖(44)、螺钉(45)、支撑架(46)和螺钉(47)组成的支撑结构固定在底板(25)上。

Claims (5)

1.一种环境亮度可调的屏幕式光学测试仪，它可独立调整目标亮度和背景亮度，从而更便捷、更有效地测试出靶标上各种孔型的可分辨对比度，其特征是：由连管a(10)、连管b(11)与连管c(12)构成目标光通路，连管a(10)与连管b(11)的连接处嵌装凸透镜a(8)，连管c(12)的右端部夹装屏幕(42)，连管c(12)内部装有多组可沿滑槽推入或抽出的光学衰减片a(5)，由连管a(10)、直角连管(13)、连管d(26)、右半球壳(41)与左半球壳(43)构成背景光通路及亮度环境，内部安装有与平行光线成45°角布置的平面镜a(14)、平面镜b(28)，以及可调整入射角和反射角的平面镜c(40)，连管a(10)与直角连管(13)的连接处嵌装凸透镜b(9)，连管d(26)内部装有多组可沿滑槽推入或抽出的光学衰减片b(27)，光源(7)处于凸透镜a(8)和凸透镜b(9)的焦点上，滑动槽板(22)可在带有限位滑槽的限位导向板(20)内往复移动，滑动槽板(22)内部可安装3个靶标(21)，凸透镜c(35)嵌装在右半球壳(41)的观测孔内，紧固压盖(37)以螺纹方式将凸透镜d(36)夹嵌在伸缩套筒(38)内，套装在螺纹连接套(39)上的伸缩套筒(38)可做伸缩运动，以达到调整目距的作用，目标亮度和背景亮度是通过分别安装在屏幕(42)附近及积分球内的两个小传感器测量的。

2.根据权利要求1所述的环境亮度可调的屏幕式光学测试仪，其特征是：连管c(12)的右端部夹装屏幕(42)，屏幕(42)具有一定的透光性，当受到平行光线照射时，就会在其背面形成亮度非常均匀的光幕，构成目标亮度。

3.根据权利要求1所述的环境亮度可调的屏幕式光学测试仪，其特征是：连管c(12)和连管d(26)内部分别装有多组光学衰减片a(5)和光学衰减片b(27)，连管c(12)和连管d(26)的外轮廓截面为半圆形加矩形结构，内部开有多组导向滑槽，多组光学衰减片a(5)或光学衰减片b(27)可沿滑槽推入或抽出，推入后可减弱平行光线的亮度，从而使目标亮度和背景亮度独立得到调整。

4.根据权利要求1所述的环境亮度可调的屏幕式光学测试仪，其特征是：平面镜c(40)入射角和反射角的调整是通过操纵与T型槽板(31)配合安装的T型移动体(33)间的相对滑动实现的，T型移动体(33)与转动丝杠(32)以梯形螺纹方式装配，轴用弹性挡圈(30)可阻止转动丝杠(32)的轴向运动。

5.根据权利要求1所述的环境亮度可调的屏幕式光学测试仪，其特征是：滑动槽板(22)可在带有限位滑槽的限位导向板(20)内往复移动，驱动步进电机(18)，通过齿轮(2)和齿条(1)之间的啮合即可实现该运动，滑动槽板(22)内可安装3个靶标(21)，每个靶标(21)均可从上面自由装入或取出。