一种便携式像增强器分辨力测量装置及测量方法与流程

1.本发明属于微光夜视技术领域，具体涉及一种便携式像增强器分辨力测量装置及测量方法。


背景技术：

2.分辨力是像增强器最重要的性能参数。分辨力越高，图像越清晰。在像增强器出厂前，需进行性能测量，其中就包括分辨力。
3.像增强器作为微光夜视仪的核心，其分辨力会直接影响微光夜视仪的分辨力。然而在微光夜视仪的使用过程中，当微光夜视仪的分辨力出现下降时，并不一定是像增强器的分辨力出现了下降。因为影响微光夜视仪分辨力的因数除像增强器外，还有光学系统、控制系统等。但当微光夜视仪在使用过程中分辨力出现下降时，为了排查原因，往往需要先对像增强器的分辨力进行检查。如果像增强器的分辨力与出厂时的分辨力相比出现下降，说明微光夜视仪的分辨力下降是像增强器分辨力下降所导致的，因此应该及时更换该像增强器。像增强器分辨力测量通常采用分辨力测量仪，其结构如图1所示。该测量仪包括光源1、衰减滤光片2、单色滤光片3、分辨力靶板4、显微物镜5，像增强器6、显微目镜7等。光源的作用是提供输入光照射分辨力靶板，衰减滤光片的作用是衰减输入光，单色滤光片的作用是产生单色光，分辨力靶板的作用是提供测量图案，显微目镜的作用是放大人眼8的观察视角。像增强器分辨力测量仪结构相对复杂，体积较大，因此不能作为便携式仪器在微光夜视仪的工作现场进行测量。当像增强器生产厂家进行巡回检查或售后服务时，因为没有便携式的分辨力测量仪器，因此也无法及时判断像增强器是否损坏，而只能将像增强器退回到像增强器生产厂家检查，这样就需要耗费大量的时间。为了解决在像增强器使用现场进行分辨力测量的问题，本发明提出了一种方法。采用该种方法，可以在像增强器使用现场简单快速的测量出像增强器的分辨力，从而对像增强器的性能进行准确的判断。


技术实现要素：

4.本发明的分辨力测量装置主要由分辨力靶板、单色滤光片、针孔片、针孔、像增强器(其输入窗和输出窗均为光纤面板)、显微目镜、外壳和眼罩组成。沿着光路方向，所述分辨力靶板、单色滤光片、针孔片、针孔、像增强器、显微目镜和眼罩依次布置；其中，所述针孔片、针孔、像增强器和显微目镜置于外壳内。
5.所述光源照射分辨力靶板，分辨力靶板的作用是提供测量图案，单色滤光片的作用是产生单色光，针孔的作用是衰减光照并进行成像，显微目镜的作用是放大人眼的观察视角，眼罩的作用是防杂光。
6.本发明采用的分辨力靶板符合相关测量标准。即本发明所使用的分辨力靶板标准与原有分辨力测量仪所使用分辨力靶板标准相同。
7.所述分辨力靶板上设置有靶板图案，所述靶板图案由n块分辨力图案组成，每块分辨力图案由相互垂直的三条等间距水平暗条和垂直暗条所组成。暗条与白背景的对比度为
100％。暗条纹的长宽比为5∶1。假设暗条纹的宽度为d，那么暗条纹的长度即为5d。暗条纹之间的间距等于暗条纹的宽度。
8.针孔制作在20μm～50μm厚度的针孔片上，针孔的直径为φ0.1mm～1mm。针孔的直径φ与像距m(针孔距像增强器输入窗的距离)之比应大于5％。
9.针孔在像增强器的前端，针孔的前端有550nm波长的单色滤光片。分辨力靶板经过单色滤光片和针孔，成像在像增强器的输入窗上，又经过像增强器增强，在像增强器的输出窗上显示，最后人眼采用显微目镜进行观察。
10.该测量方法包括以下步骤：
11.步骤1，将分辨力靶板4固定在无窗房间的平坦墙面上；
12.步骤2，完成所述测量装置的装配；调节像距m及物距l；
13.步骤3，将所述测量装置固定在三角架上，调节三角架的高度，使测量装置正对并垂直于分辨力靶板，关闭房间的普通照明灯，打开光源并照射分辨力靶板；
14.步骤4，像增强器开机工作，同时观察像增强器的输出窗上分辨力靶板的图像；调节光源与分辨力靶板的距离或光源的功率，使人眼获得舒适的分辨力靶板的观察亮度；
15.步骤5，观察分辨力靶板的图案；观察时，从第1块开始，如果第1块图案的三条水平和三条垂直暗条纹均能分辨，那么继续观察第2块图案；依次对靶板的各块图案继续观察；直到观察到第n块图案时，不能同时分辨三条水平暗条纹和三条垂直暗条纹为止，记录观察第n
‑
1块时的人眼所能分辨的最小暗条的宽度d；
16.步骤6，按照下式计算像增强器的分辨力r
[0017][0018]
本发明与以往的技术相比，具有测量装置简单，对使用条件要求低，便于携带的优点。
附图说明
[0019]
图1：分辨力测量仪示意图。
[0020]
图2：本发明的分辨力测量装置示意图。
[0021]
图3：分辨力测量图案。
[0022]
图4：布标分辨力靶板。
[0023]
图5：透明塑料薄膜分辨力靶板。
[0024]
图中：1
‑
光源；2
‑
衰减滤光片；3
‑
单色滤光片；4
‑
分辨力靶板；5
‑
显微物镜；6
‑
像增强器，61
‑
输入窗，62
‑
输出窗；7
‑
显微目镜；8
‑
人眼；9
‑
靶板图案，91
‑
水平暗条，92
‑
垂直暗条；10
‑
针孔片；11
‑
针孔；12
‑
外壳；13
‑
眼罩；14
‑
白色布料；15
‑
透明薄膜；l
‑
物距,m
‑
像距,d
‑
靶板图案中暗条纹的宽度。
具体实施方式
[0025]
如图2所示，本发明的分辨力测量装置主要由分辨力靶板4、单色滤光片3、针孔片10、针孔11、像增强器6(其输入窗61和输出窗62均为光纤面板)、显微目镜7、外壳12和眼罩13组成。沿着光路方向，所述分辨力靶板4、单色滤光片3、针孔片10、针孔11、像增强器6和显
微目镜7、眼罩13依次布置；其中，所述针孔片10、针孔11、像增强器6和显微目镜7置于外壳12内。
[0026]
所述光源1照射分辨力靶板4，分辨力靶板4的作用是提供测量图案，单色滤光片3的作用是产生单色光，针孔11的作用是衰减光照并进行成像，显微目镜7的作用是放大人眼8的观察视角，眼罩13的作用是防杂光。
[0027]
本发明采用的分辨力靶板符合相关测量标准。即本发明所使用的分辨力靶板标准与原有分辨力测量仪所使用分辨力靶板标准相同。
[0028]
如图3～5所示，无论分辨力靶板4是采用布标靶板还是采用透明薄膜靶板，其靶板图案9由6块分辨力图案组成，每块分辨力图案均由相互垂直的三条等间距水平暗条91和垂直暗条92所组成。暗条与白背景的对比度为100％。暗条纹的长宽比为5∶1。假设暗条纹的宽度为d，那么暗条纹的长度即为5d。暗条纹之间的间距等于暗条纹的宽度。
[0029]
针孔11制作在20μm～50μm厚度的针孔片10(如镍片)上，针孔11的直径为φ0.1mm～1mm。针孔11的直径φ与像距m(针孔11距像增强器输入窗61的距离)之比应大于5％。
[0030]
针孔11在像增强器6的前端，针孔11的前端有550nm波长的单色滤光片3。分辨力靶板4经过单色滤光片3和针孔11，成像在像增强器6的输入窗61上，又经过像增强器6增强，在像增强器6的输出窗62上显示，最后人眼8采用10倍的显微目镜7进行观察。
[0031]
测量时，经过人眼8观察，人眼8所能分辨最小暗条的宽度为d，那么像增强器6的分辨力r由式(1)计算：
[0032][0033]
式中，l表示物距(即针孔距分辨力靶板的距离)。
[0034]
实施例1
[0035]
本实施例采用白色布料作为分辨力靶板。
[0036]
首先将分辨力靶板4固定在无窗房间的平坦墙面上。
[0037]
如图4所示，分辨力靶板4采用布标靶板，为白色布料14上制作的带暗条纹图案的布标靶板。暗条纹由黑色吸光材料所组成，如黑色涂料等。
[0038]
该靶板包括6块分辨力图案，编号分别从第1到第6。每一块图案暗条的宽度d均标注在对应图案的右方。
[0039]
将待测像增强器6(编号为1999
‑
07
‑
0231)装入测量装置的外壳12中。像增强器6的输入窗61和输出窗62均为光纤面板。
[0040]
安装针孔片10，针孔10的直径为φ0.5mm，使像距m为10mm。
[0041]
调节测量装置与布标靶板之间的距离，使物距l为10m。
[0042]
将测量装置固定在三角架上，调节三角架的高度，使测量装置正对并垂直于布标靶板。关闭房间的普通照明灯，光源1采用普通钨丝灯(台灯)照射布标靶板。
[0043]
打开像增强器6工作电源，使像增强器6正常工作，同时观察像增强器6输出窗62上布标靶板的图像。调节钨丝灯与布标靶板的距离或钨丝灯的功率，使人眼8获得舒适的布标靶板的观察亮度。
[0044]
仔细观察布标靶板的图案。观察时，从第1块开始。如果第1块图案的三条水平和三条垂直暗条纹均能分辨，那么继续观察第2块图案。依次对靶板的各块图案继续观察。观察
到第5块图案时，不能同时分辨三条水平暗条纹和三条垂直暗条纹。
[0045]
第4块图案暗条的宽度为8.8mm，即最小可分辨的暗条纹宽度d＝8.8mm。
[0046]
将l＝10000mm、m＝10mm以及d＝8.8mm代入式(1)，计算出像增强器测量样品的分辨力为57lp
·
mm
‑1。
[0047]
关闭像增强器6工作电源，打开房间照明灯，关闭光源1的普通钨丝灯(台灯)，测量完毕。
[0048]
实施例2
[0049]
本实施例采用透明薄膜作为分辨力靶板。
[0050]
首先将分辨力靶板固定在无窗房间的平坦白色墙面上。
[0051]
如图5所示，分辨力靶板4采用透明薄膜靶板，为在透明薄膜15上制作的暗条图案。暗条纹由黑色吸光材料所组成，如黑色涂料等。
[0052]
该靶板包括6块分辨力图案，编号分别从第1到第6。每一块图案暗条的宽度d均标注在对应图案的右方。
[0053]
将待测像增强器(编号为1997
‑
06
‑
0211)装入测量装置的外壳之中。像增强器的输入窗和输出窗均为光纤面板。
[0054]
安装针孔片10，针孔的直径为φ0.5mm，使像距m为10mm。
[0055]
调节测量装置与透明薄膜靶板之间的距离，使物距l为10m。
[0056]
将测量装置固定在三角架上，调节三角架，使测量装置正对并垂直于透明薄膜靶板。关闭房间的普通照明灯，光源1采用普通钨丝灯(台灯)照射透明薄膜靶板。
[0057]
打开像增强器6工作电源，使像增强器6正常工作，同时观察像增强器输出窗62上透明薄膜靶板的图像。调节钨丝灯与透明薄膜靶板的距离或钨丝灯的功率，使人眼8获得舒适的透明薄膜靶板的观察亮度。
[0058]
仔细观察透明薄膜靶板的图案。观察时，从第1块开始。如果第1块图案的三条水平和三条垂直暗条纹均能分辨，那么继续观察第2块图案。依次对靶板的各块图案继续观察。观察到第6块图案时，不能同时分辨三条水平暗条纹和三条垂直暗条纹。
[0059]
第5块图案暗条的宽度为7.8mm，即最小可分辨的暗条纹宽度d＝7.8mm。
[0060]
将l＝10000mm、m＝10mm以及d＝7.8mm代入式(1)，计算出像增强器测量样品的分辨力为64lp
·
mm
‑1。
[0061]
关闭像增强器6工作电源，打开房间照明灯，关闭光源1的普通钨丝灯(台灯)，测量完毕。