本發(fā)明涉及光電成像器件性能測試領(lǐng)域，具體涉及一種日盲紫外像增強(qiáng)器空間分辨率測試裝置及方法。

背景技術(shù)：

空間分辨率是指圖像中可辨認(rèn)的臨界物體空間幾何長度的最小極限，即對細(xì)微結(jié)構(gòu)的分辨率，是紫外像增強(qiáng)器的關(guān)鍵參數(shù)指標(biāo)之一，其性能好壞決定紫外像增強(qiáng)器的成像質(zhì)量。由于像增強(qiáng)器的測試設(shè)備專業(yè)性較強(qiáng)，國外像增強(qiáng)器的生產(chǎn)廠家都是自己研制相關(guān)的測試設(shè)備對像增強(qiáng)器的分辨率進(jìn)行評估測試，市場上尚無商業(yè)化測試設(shè)備。國內(nèi)有相關(guān)單位對紫外像增強(qiáng)器的測試裝置進(jìn)行了研究，目前有兩種測試裝置，一種采用全反射鏡的光學(xué)系統(tǒng)，包括球面反射鏡和平面反射鏡等，另一種采用離軸拋物面反射鏡加折反射式成像物鏡組方式的光學(xué)系統(tǒng)，這兩種紫外像增強(qiáng)器的測試裝置存在缺陷主要如下：第一種由于使用球面反射鏡，具有加工裝調(diào)容易等優(yōu)點(diǎn)，但球差較大且難校正。第二種由于使用離軸反射系統(tǒng)，具有成像質(zhì)量好，且無遮攔，系統(tǒng)光學(xué)增益也容易滿足，但是其非球面反射鏡加工、檢驗(yàn)都比較困難，且系統(tǒng)裝調(diào)難度較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種色差小、球差小、加工簡單、易裝調(diào)、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡單的日盲紫外像增強(qiáng)器空間分辨率測試裝置及測試方法，以克服全反射光學(xué)系統(tǒng)的測試裝置球差較大，非球面反射光學(xué)系統(tǒng)的測試裝置中非球面鏡加工、檢驗(yàn)比較困難，系統(tǒng)裝調(diào)難度較大的問題。

本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案是：

一種日盲紫外像增強(qiáng)器空間分辨率測試裝置，包括依次設(shè)置的紫外光源、毛玻璃片、分辨率測試靶、第一平行光管、紫外窄帶濾光片、通光孔徑從0.5mm-10mm可調(diào)的光闌和第二平行光管，還包括管狀殼體、顯微鏡、支座、導(dǎo)軌和多維調(diào)節(jié)架；所述顯微鏡和日盲紫外像增強(qiáng)器設(shè)置于多維調(diào)節(jié)架 上；所述多維調(diào)節(jié)架、紫外光源和管狀殼體設(shè)置在支座上，所述支座設(shè)置在導(dǎo)軌上，用于支撐多維調(diào)節(jié)架和紫外光源的支座在導(dǎo)軌上軸向移動(dòng)；

所述第一平行光管、第二平行光管和管狀殼體構(gòu)成光學(xué)成像系統(tǒng)，所述所述第一平行光管、第二平行光管設(shè)置在管狀殼體中，所述紫外窄帶濾光片和光闌插入管狀殼體中，所述光學(xué)成像系統(tǒng)成像放大率為1：1，所述第一平行光管包括依次設(shè)置的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡，所述第二平行光管包括依次設(shè)置的第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡、第八透鏡，所述第一透鏡、第二透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第七透鏡、第八透鏡是由CaF₂制成的正透鏡，所述第三透鏡和第六透鏡是由石英制成的凹透鏡。

所述紫外光源可以由氘燈構(gòu)成，輻射波段范圍為110nm-400nm。

所述毛玻璃片可以是采用透紫外光的JGS1石英玻璃材料制成的毛玻璃片。

所述分辨率測試靶可以是采用JGS1石英玻璃材料光刻制成的USAF1951分辨率板，透過波段范圍為185nm-2500nm。

本發(fā)明還提供了一種日盲紫外像增強(qiáng)器空間分辨率測試方法，包括以下步驟：

1)打開電源，給紫外光源和被測日盲紫外像增強(qiáng)器供電，等待10分鐘，讓紫外光源和日盲紫外像增強(qiáng)器處于穩(wěn)定狀態(tài)；

2)調(diào)節(jié)光闌，使通光孔徑最大，同時(shí)在軌道上移動(dòng)載有紫外光源的支座，提高分辨率測試靶標(biāo)像亮度；

3)使用白紙片在光學(xué)成像系統(tǒng)輸出端與像增強(qiáng)器之間移動(dòng)，讓靶標(biāo)像呈現(xiàn)在白紙片上，觀察靶標(biāo)像清晰度變化情況，粗判靶標(biāo)像面的位置；

4)在軌道上移動(dòng)載有日盲紫外像增強(qiáng)器的支座，使日盲紫外像增強(qiáng)器的陰極面初步處于靶標(biāo)像面；

5)裝入紫外窄帶濾光片，調(diào)節(jié)光闌到合適的尺寸；

6)移走紫外像增強(qiáng)器陰極遮光保護(hù)罩；

7)調(diào)節(jié)多維調(diào)節(jié)架一，使日盲紫外像增強(qiáng)器前后移動(dòng)，同時(shí)觀察像增強(qiáng)器熒光屏上的靶標(biāo)像，精調(diào)日盲紫外像增強(qiáng)器的位置，直到圖像清晰，所述多維調(diào)節(jié)架一為搭載日盲紫外像增強(qiáng)器的多維調(diào)節(jié)架；

8)移動(dòng)載有顯微鏡的支座，通過目鏡觀察熒光屏上的靶標(biāo)像清晰度變化情況，粗調(diào)顯微鏡的位置；

9)移動(dòng)多維調(diào)節(jié)架二，使顯微鏡前后移動(dòng)，同時(shí)通過目鏡觀察熒光屏上的靶標(biāo)像，精調(diào)顯微鏡的位置，直到圖像清晰，所述多維調(diào)節(jié)架二為搭載顯微鏡的多維調(diào)節(jié)架；

10)再次調(diào)節(jié)多維調(diào)節(jié)架一，使紫外像增強(qiáng)器前后移動(dòng)，同時(shí)調(diào)節(jié)多維調(diào)節(jié)架二，通過目鏡觀察熒光屏上的靶標(biāo)像變化情況；

11)多次重復(fù)步驟10)，直到通過顯微鏡得到的最小圖組所對應(yīng)的數(shù)值即為像增強(qiáng)器的空間分辨率

本發(fā)明的有益效果是：能夠使測試裝置采用多片正、負(fù)透鏡組合成的折射光學(xué)系統(tǒng)，其中正負(fù)透鏡選用不同的折射率材料，具有色差小、球差小、加工簡單、易裝調(diào)、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明主要用于日盲紫外像增強(qiáng)器的空間分辨率測試，同時(shí)還可以用于紫外條紋變像管等光電器件的空間分辨率測試。該測試裝置通過更換輻射波段到可見光的光源，還可用于可見光像增強(qiáng)和可見光條紋變像管等其他光電探器件的空間分辨率測試，市場前景廣闊，因而具有極強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。

附圖說明

圖1為本發(fā)明日盲紫外像增強(qiáng)器空間分辨率測試裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明分辨率測試靶圖案示意圖。

附圖標(biāo)記：1-紫外光源，2-毛玻璃片，3-分辨率測試靶，4-第一透鏡，5-第二透鏡，6-第三透鏡，7-第四透鏡，8-紫外窄帶濾光片，9-光闌，10-第五透鏡，11-第六透鏡，12-第七透鏡，13-第八透鏡，14-日盲紫外像增強(qiáng)器，15-顯微鏡，16-多維調(diào)節(jié)架一，17-支座，18-導(dǎo)軌，19-多維調(diào)節(jié)架二，20-管狀殼體

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步的詳細(xì)描述：

如圖1所示的一種日盲紫外像增強(qiáng)器空間分辨率測試裝置，包括依次設(shè)置的紫外光源1、毛玻璃片2、分辨率測試靶3、第一平行光管、紫外窄帶濾 光片8、光闌9、第二平行光管、日盲紫外像增強(qiáng)器14、顯微鏡15，還包括管狀殼體20、支座17、導(dǎo)軌18、多維調(diào)節(jié)架一16和多維調(diào)節(jié)架二19；所述顯微鏡15和日盲紫外像增強(qiáng)器14分別設(shè)置于多維調(diào)節(jié)架二19、多維調(diào)節(jié)架一16上，多維調(diào)節(jié)架可以實(shí)現(xiàn)五維調(diào)節(jié)，便于使被測像增強(qiáng)器陰極面置于測試系統(tǒng)的焦面上；所述多維調(diào)節(jié)架一16、多維調(diào)節(jié)架二19、紫外光源1和管狀殼體20設(shè)置在支座17上，所述支座17設(shè)置于導(dǎo)軌18上，用于支撐多維調(diào)節(jié)架一16、多維調(diào)節(jié)架二19架、紫外光源1的支座17在導(dǎo)軌18軸向移動(dòng)；顯微鏡15設(shè)置于多維調(diào)節(jié)架二19上，用于觀察像增強(qiáng)器熒光屏上的分辨率測試靶像。光闌9通光孔徑從0.5mm-10mm可調(diào)，從而調(diào)節(jié)入射到紫外像增強(qiáng)器的紫外光強(qiáng)度。所述窄帶紫外濾光片可降低系統(tǒng)的色差。

所述紫外光源1由氘燈構(gòu)成，輻射波段范圍為110nm-400nm。

所述毛玻璃片2是采用透紫外光的JGS1石英玻璃材料制成的毛玻璃片2，使不均勻的紫外點(diǎn)光源轉(zhuǎn)換成均勻的面光源照射到分辨率板上。

所述分辨率測試靶3是采用JGS1石英玻璃材料光刻制成的USAF1951分辨率板，透過波段范圍為185nm-2500nm。

所述第一平行光管、第二平行光管和管狀殼體20構(gòu)成光學(xué)成像系統(tǒng)，所述所述第一平行光管、第二平行光管設(shè)置在管狀殼體20中，所述紫外窄帶濾光8片和光闌9插入管狀殼體20中，所述光學(xué)成像系統(tǒng)成像放大率為1：1，總焦距202.8mm，視場直徑Φ50mm，相對孔徑1/8，畸變<0.1％，景深±0.1mm。所述第一平行光管包括依次設(shè)置的第一透鏡4、第二透鏡5、第三透鏡6、第四透鏡7，其焦距為309mm，口徑為53mm。第一透鏡4入射面曲率半徑為58.48，另一面為-792.5；第二透鏡5入射面曲率半徑為195.88，另一面為34360；第三透鏡6入射面曲率半徑為-174.58，另一面為54.95；第四透鏡7入射面曲率半徑為259.4，另一面為-291.7。所述第二平行光管包括依次設(shè)置的第五透鏡10、第六透鏡11、第七透鏡12、第八透鏡13，第二平行光管作為系統(tǒng)的成像物鏡，焦距為300mm，口徑為53mm，第五透鏡10入射面曲率半徑為347.5，另一面為-165.72；第六透鏡11入射面曲率半徑-44.27，另一面為183.65；第七透鏡12入射面曲率半徑為2333，另一面為-115.88；第八透鏡13入射面曲率半徑為-225.9，另一面為-47.86。所述第 一透鏡4、第二透鏡5、第四透鏡7、第五透鏡10、第七透鏡12、第八透鏡13是由CaF₂制成的正透鏡，所述第三透鏡6和第六透鏡11是由石英制成的凹透鏡。

下表為光學(xué)系統(tǒng)各個(gè)透鏡的相關(guān)參數(shù)，單位mm

本發(fā)明日盲紫外像增強(qiáng)器空間分辨率測試裝置的工作流程：首先打開電源，給紫外光源1和被測日盲紫外像增強(qiáng)器14供電，紫外點(diǎn)光源輻射的光經(jīng)過石英毛玻璃，轉(zhuǎn)換成較均勻的紫外面光源，然后照射到放置在平行光管焦面上的分辨率測試靶3上，光線進(jìn)入第一透鏡4、第二透鏡5、第三透鏡6、第四透鏡7，形成平行的紫外光，光線經(jīng)過窄帶濾光片、光闌9，入射到由第五透鏡10、第六透鏡11、第七透鏡12、第八透鏡13組成的物鏡，最后把分辨率測試靶3像成在放置在物鏡焦面處的像增強(qiáng)器陰極面上。因?yàn)橄裨鰪?qiáng)器處于工作狀態(tài)，最終分辨率測試靶3紫外像經(jīng)過紫外像增強(qiáng)器的轉(zhuǎn)換，變成可見光圖像成在像增強(qiáng)器的熒光屏上。如果熒光上的可見光圖像不清晰，可以通過多維調(diào)節(jié)架調(diào)節(jié)像增強(qiáng)器陰極面的位置，同時(shí)用顯微鏡15對熒光屏的像進(jìn)行判讀，直到像的清晰度達(dá)到最佳，表明像增強(qiáng)器的陰極面處 于測試系統(tǒng)的焦面上，此時(shí)通過顯微鏡15得到的最小圖組所對應(yīng)的數(shù)值就為像增強(qiáng)器的空間分辨率。另外可以通過調(diào)節(jié)光闌9，可以測試不同光強(qiáng)情況下的日盲紫外像增強(qiáng)器14的圖像分辨率。圖2是本發(fā)明一個(gè)具體分辨率測試靶圖案。

一種日盲紫外像增強(qiáng)器空間分辨率測試方法，包括以下步驟：

1)打開電源，給紫外光源1和被測日盲紫外像增強(qiáng)器14供電，等待10分鐘，讓紫外光源1和日盲紫外像增強(qiáng)器14處于穩(wěn)定狀態(tài)；

2)調(diào)節(jié)光闌9，使通光孔徑最大，同時(shí)在軌道上移動(dòng)載有紫外光源1的支座17，提高分辨率測試靶3標(biāo)像亮度；

3)使用白紙片在光學(xué)成像系統(tǒng)輸出端與像增強(qiáng)器之間移動(dòng)，讓靶標(biāo)像呈現(xiàn)在白紙片上，觀察靶標(biāo)像清晰度變化情況，粗判靶標(biāo)像面的位置；

4)在軌道上移動(dòng)載有日盲紫外像增強(qiáng)器14的支座17，使日盲紫外像增強(qiáng)器14的陰極面初步處于靶標(biāo)像面；

5)裝入紫外窄帶濾光8片，調(diào)節(jié)光闌9到合適的尺寸；

6)移走紫外像增強(qiáng)器陰極遮光保護(hù)罩；

7)調(diào)節(jié)多維調(diào)節(jié)架一16，使日盲紫外像增強(qiáng)器14前后移動(dòng)，同時(shí)眼睛觀察像增強(qiáng)器熒光屏上的靶標(biāo)像，精調(diào)日盲紫外像增強(qiáng)器14的位置，直到圖像清晰；

8)移動(dòng)載有顯微鏡15的支座17，通過目鏡觀察熒光屏上的靶標(biāo)像變化情況，粗調(diào)顯微鏡15的位置；

9)移動(dòng)多維調(diào)節(jié)架二19，使顯微鏡15前后移動(dòng)，同時(shí)通過目鏡觀察熒光屏上的靶標(biāo)像，精調(diào)顯微鏡15的位置，直到圖像清晰；

10)再次調(diào)節(jié)多維調(diào)節(jié)架一16，使紫外像增強(qiáng)器前后移動(dòng)，同時(shí)調(diào)節(jié)多維調(diào)節(jié)架二19，通過目鏡觀察熒光屏上的靶標(biāo)像變化情況；

11)多次重復(fù)步驟10)，直到通過顯微鏡15得到的最小圖組所對應(yīng)的數(shù)值就為像增強(qiáng)器的空間分辨率；

裝置中的顯微鏡15也可以換成CCD相機(jī)對紫外像增強(qiáng)器熒光屏上靶標(biāo)像成像，然后傳輸?shù)诫娔X，呈現(xiàn)到顯示器上觀察，其調(diào)節(jié)方法與顯微鏡15相同。