CN107560828A - 一种微光像增强器信噪比校准装置 - Google Patents

一种微光像增强器信噪比校准装置 Download PDF

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魏树弟
吴柯萱
孙红胜
杨旺林
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Abstract

本发明提供了一种微光像增强器信噪比校准装置，包含标准卤钨灯光源、滤光片、积分球、圆孔光阑、共轭对称透镜***、测试屏蔽罩、微弱照度计，所述标准卤钨灯光源所发出的光经过滤光片组衰减后在积分球内多次漫反射，然后在积分球出口处形成均匀光斑，积分球照亮其前面的圆孔光阑，光阑最后经过共轭透镜聚焦在放置在暗箱内的标准微弱照度计上形成一直径为0.2mm的圆光斑，再将标准微弱照度计切换至待测像增强器，由此实现对微光像增强器信噪比的校准。本发明可实现对微光像增强器信噪比校准精度的有效提升，减少测量误差，提升测量精度。

Description

一种微光像增强器信噪比校准装置
技术领域
本发明设计一种微光像增强器信噪比校准装置，属于光学测试技术领域。
背景技术
微光夜视技术是专门研究在夜问低照度的条件下，光子电子图像信息之间相互转换、增强、处理、显示等物理过程，改善人眼的视觉能力，从而实现夜间观察的一种高新技术。在微光成像器件的帮助下，使用光电子成像克服人眼在低照度及承受极限光谱响应冬件下的限制，达到开拓人眼视觉的目的；它根据器件的外光电效应、电子倍增和包子转换等原理，把光子一光电子作为图像载体，对微弱光或其他任何不可见光照射下的景物图像，进行摄取、转换和增强，最后显示为人眼可见的图像，是近代光电子技术的重要组成部分，微光夜视技术的最根本的作用是扩展人眼在低照度条件下对光信息的观测能力，提高人眼的空间识别能力。
微光像增强器是微光夜视技术中现代化夜视装备的核心器件，它决定着微光夜视器材的整体性能和价格。而微光像增强器光电性能的重要评价参数就是信噪比，它直接影响了微光整机的性能，也是决定微光条件下探测极限的最重要的***性能参数，信噪比决定了在微光条件下的目标探测能力，其参数的准确测量在微光像增强器研制和生产过程中起着重要作用，也对微光像增强器的性能测试和评估技术的研究具有重要意义。
由于信噪比参数测量技术非常复杂，国内在信噪比检测设备制造技术的研究还不成熟，国内目前还没有微光像增强器信噪比校准装置；同时，微光像增强器阴极面光照度的大小是影响其信噪比测量准确与否的重要因素，由于测量信噪比光源为直径0.2mm、光照度为1.08×10-4lx或1.29×10-5lx的微弱光源，指标比较困难，因此无论国内外，信噪比光源照度测量均采用问接测量传递的方法，即使用硒光电池和光电检流计测量积分球出口处光电流，再通过计算折算为阴极面上的照度值。而硒光电池是无法直接检测1.08×10-4lx或1.29×10-5lx级别照度的，导致像增强器阴极面输入照度无法精确计量，不能实现微弱光照度的定量标定，只能采用传递的方法，而这必将造成很大的传递误差，无法满足微光像增强器信噪比参数精确测量的要求；在微光像增强器信噪比测量中信噪比微小弱光源照度无法精确标定。
发明内容
本发明的目的在于解决现有微光像增强器信噪比校准精度低的问题，提供了一种微光像增强器信噪比校准装置，它可以有效提高微光像增强器信噪比校准精度。
本发明的技术解决方案：
一种微光像增强器信噪比校准装置，包含：
标准卤钨灯光源、滤光片、积分球、圆孔光阑、共轭对称透镜单元、微弱照度计，所述标准卤钨灯光源所发出的光经过滤光片衰减后在积分球内多次漫反射，然后在积分球出口处形成辐射源后经过圆孔光阑，最后经过共轭透镜聚焦在放置在暗箱内的标准微弱照度计上形成一直径为0.2mm的圆光斑，再将标准微弱照度计切换至待测像增强器，通过待测微光像增强器的输出电信号判断其是否满足指标要求，若不满足指标要求则判定为不合格，由此实现对微光像增强器信噪比的校准。
所述滤光片可以实现从100倍到1,000,000倍的光能衰减。
所述微光像增强器面上的光斑尺寸为φ0.2mm，照度为1.08×10-4lx或1.29×10- 5lx。
所述共轭对称透镜单元为透射式，其缩放比为1：1，***焦距范围为10mm～500mm，***口径范围为2mm～50mm。
所述积分球为中空的球壳，内部喷涂诗贝伦涂层，积分球的直径范围为150mm～1000mm，积分球出口处亮度均匀性大于97％。
所述微弱照度计的测量范围为1×10-6lx～1lx，其探测器为光电倍增管。
本发明与现有技术相比的有益效果：
(1)本发明使用一个共轭共轭对称透镜单元将光阑孔成像在空间上，通过微弱照度计可以直接对微光像增强器信噪比校准装置进行直接标定，标定后的微光像增强器信噪比校准装置可以直接对微光像增强器进行校准。
(2)本发明可实现对微光像增强器信噪比校准精度的有效提升，减少测量误差，提升测量精度。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明微光像增强器信噪比校准装置结构框图；
图2为本发明微光像增强器信噪比校准装置积分球原理示意图；
图3为本发明微光像增强器信噪比校准装置的工作原理图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。在下面的描述中，出于解释而非限制性的目的，阐述了具体细节，以帮助全面地理解本发明。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，也可以在脱离了这些具体细节的其它实施例中实践本发明。
在此需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
下面参照附图对本发明的实施例进行说明。
如图1和图3所示，一种微光像增强器信噪比校准装置，包括标准卤钨灯光源、滤光片、积分球、共轭对称透镜、测试屏蔽罩、微弱照度计，所述标准卤钨灯光源所发出的光经过滤光片组衰减后在积分球内多次漫反射，然后在积分球出口处形成辐射源后经过圆孔光阑，最后经过共轭透镜聚焦在放置在暗箱内的标准微弱照度计上形成一直径为0.2mm的圆光斑，再将标准微弱照度计切换至待测像增强器，通过待测微光像增强器的输出电信号判断其是否满足指标要求，若不满足指标要求则判定为不合格，由此实现对微光像增强器信噪比的校准。
滤光片使用中性滤光片，在300nm～900nm波段范围内衰减系数几乎不变，单个滤光片的衰减倍率为100倍，3个滤光片的衰减倍率为1,000,000倍。
如图2所示，积分球为中空的球壳，内部喷涂诗贝伦涂层，积分球的直径范围为150mm～1000mm，积分球出口处亮度均匀性大于97％。
所述共轭对称透镜缩放比为1：1，***焦距范围为10mm～500mm，***口径范围为2mm～50mm。所述共轭对称透镜选择透射式，透射式比反射式光路短，更容易设计。
所述微弱照度计的测量范围为1×10-6lx～1lx，其探测器为光电倍增管。所述微光像增强器面上的光斑尺寸为φ0.2mm，照度为1.08×10-4lx或1.29×10-5lx。
微光像增强器信噪比校准装置首先被微弱照度计定标，再对微弱像增强器进行校准。
本发明的工作原理：
标准卤钨灯光源发出色温为2800K的光，经过滤光片进行衰减和滤波后，通过积分球的入射狭缝进入积分球内部，在积分球内部进行均匀混光后，在积分球的出口处形成均匀性较高的朗伯辐射源，朗伯辐射源照明圆孔光阑后再通过共轭透镜在像方形成直径0.2mm的圆形光斑，圆形光斑刚好可以覆盖微弱照度计和微光像增强器的全部接收面，首先使用微弱照度计测量共轭透镜像方的圆形光斑照度，并调节积分球入射狭缝大小，使得微弱照度计测得的圆形光斑照度为1.08×10-4lx或1.29×10-5lx，再将微弱照度计切换至待测微光像增强器，此时微光像增强器信噪比校准装置发出的光照度为已知量，通过微光像增强器输出的电信号判断微光像增强器是否合格。
本发明的实施例的许多特征和优点根据该详细描述是清楚的，因此所附权利要求旨在覆盖这些实施例的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施例限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。
本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。

Claims (6)

1.一种微光像增强器信噪比校准装置，其特征在于，包含：
标准卤钨灯光源、滤光片、积分球、圆孔光阑、共轭对称透镜单元、微弱照度计，所述标准卤钨灯光源所发出的光经过滤光片衰减后在积分球内多次漫反射，然后在积分球出口处形成辐射源后经过圆孔光阑，最后经过共轭透镜聚焦在放置在暗箱内的标准微弱照度计上形成一直径为0.2mm的圆光斑，再将标准微弱照度计切换至待测像增强器，通过待测微光像增强器的输出电信号判断其是否满足指标要求，若不满足指标要求则判定为不合格，由此实现对微光像增强器信噪比的校准。
2.根据权利要求1所述的一种微光像增强器信噪比校准装置，其特征在于，所述滤光片可以实现从100倍到1,000,000倍的光能衰减。
3.根据权利要求1所述的一种微光像增强器信噪比校准装置，其特征在于，所述微光像增强器面上的光斑尺寸为φ0.2mm，照度为1.08×10-4lx或1.29×10-5lx。
4.根据权利要求1所述的一种微光像增强器信噪比校准装置，其特征在于所述共轭对称透镜单元为透射式，其缩放比为1：1，***焦距范围为10mm～500mm，***口径范围为2mm～50mm。
5.根据权利要求1所述的一种微光像增强器信噪比校准装置，其特征在于，所述积分球为中空的球壳，内部喷涂诗贝伦涂层，积分球的直径范围为150mm～1000mm，积分球出口处亮度均匀性大于97％。
6.根据权利要求1所述的一种微光像增强器信噪比校准装置，其特征在于，所述微弱照度计的测量范围为1×10-6lx～1lx，其探测器为光电倍增管。
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