[发明专利]一种自动门控像增强器强光分辨力及动态范围的测试系统及测试方法

权利要求书

1.一种自动门控像增强器强光分辨力及动态范围的测试系统，其特征在于包括：

光源模块(1)：由光源(2)、中性滤光片组件(3)和积分球(4)组成；用于为测试系统提供所需照度的平行光源；

光学组件模块(5)：用于根据不同测试需求提供合适的光学组件；

物镜组件模块(6)：用于将通过光学组件模块的光耦合到自动门控像增强器的整个阴极面上；

暗箱(7)：用于为待测自动门控像增强器提供相对独立的照度环境；

目镜组件模块(8)：用于将自动门控像增强器输出的光信号耦合到探测模块(9)的成像光电面；

探测模块(9)：用于根据测试环节的不同放置不同的探测组件进行探测，并将探测信息传输至工控机；

工控机(10)：用于为探测模块(9)提供电源，对探测模块(9)进行参数设定及图像采集，同时对探测模块(9)传输来的探测信息进行处理得到探测结果；

电源模块(11)：用于为光源、待测自动门控像增强器提供可靠电源；

所述光源模块(1)、光学组件模块(5)、物镜组件模块(6)、暗箱(7)、目镜组件模块(8)和探测模块(9)依次放置于同一固定光学平台导轨上，且所述光源模块(1)、光学组件模块(5)、物镜组件模块(6)、暗箱(7)、目镜组件模块(8)和探测模块(9)的中心位于同一光轴。

2.根据权利要求1所述的用于自动门控像增强器强光分辨力及动态范围的测试系统，其特征在于：所述光源(2)采用色温为2856K的标准A光源或可调色温的LED光源。

3.根据权利要求1所述的用于自动门控像增强器强光分辨力及动态范围的测试系统，其特征在于：所述中性滤光片组件(3)由多组滤光片组成，通过中性滤光片组件的调节实现入射照度的调节。

4.根据权利要求1所述的用于自动门控像增强器强光分辨力及动态范围的测试系统，其特征在于：所述光学组件模块(5)为针孔光阑或为分辨力测试靶板或为毛玻璃。

5.根据权利要求1所述的用于自动门控像增强器强光分辨力及动态范围的测试系统，其特征在于：所述物镜组件模块(6)的结构为：物镜组件模块由1：1的共轭透镜及遮光筒组成。

6.根据权利要求1所述的用于自动门控像增强器强光分辨力及动态范围的测试系统，其特征在于：所述暗箱(7)由箱体、底座和像增强器夹具组成，像增强器夹具安装于底座上，底座位置可调，以保证被测像增强器的水平位置和中心高度不变；暗箱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自动门控像增强器提供电源的供电接口。

7.根据权利要求1所述的用于自动门控像增强器强光分辨力及动态范围的测试系统，其特征在于：所述目镜组件模块(8)的结构为：目镜组件模块由一定放大倍数的透镜组合及遮光筒组成。

8.根据权利要求1所述的用于自动门控像增强器强光分辨力及动态范围的测试系统，其特征在于：探测模块(9)放置的探测组件为CMOS探测组件或为信噪比探测组件或为亮度探测组件。

9.一种使用自动门控像增强器强光分辨力测试系统测试强光分辨力的方法，其特征在于：包括如下步骤：

A1：电源模块(11)上电，光源(2)预热20min，调节中性滤光片组件(3)，得到在待测自动门控像增强器阴极面对应的距离照度为10²lx级别的强光；

A2：将自动门控像增强器放置于暗箱(7)内设置的夹具上，并将自动门控像增强器与电源模块(11)的供电接口可靠连接，关闭暗箱(7)；

A3：探测模块(9)上放置CMOS探测组件，将CMOS探测组件与目镜组件模块(8)和工控机(10)可靠连接，同时选用分辨力测试靶板作为光学组件模块(5)；

A4：工控机(10)控制CMOS探测组件采集该时刻自动门控像增强器荧光屏输出的分辨力测试靶板的清晰图像，对该图像进行比对识别得到自动门控像增强器的强光分辨力。

10.一种使用自动门控像增强器动态范围测试系统测试动态范围的方法，其特征在于：设定待测自动门控像增强器的典型最低成像照度为I_min0，典型最高成像照度为I_max0；合格自动门控像增强器的指标要求为：信噪比SNR≥SNR_min，SNR_min为自动门控像增强器正常工作时要求的最小信噪比；分辨力R≥R_min，R_min为自动门控像增强器正常工作时要求的最小分辨力；平均亮度B∈[(1-a)B_s，(1+a)B_s]，a为一个常数，根据待测自动门控像增强器的测试要求确定，B_s为荧光屏标定亮度值；具体测试包括如下步骤：

B：测试自动门控像增强器的最低成像照度；

B1：电源模块(11)上电，光源(2)预热20min，调节测试系统中包含的光学组件，使得测试系统清晰成像；

B2：调节中性滤光片组件(3)，得到在待测自动门控像增强器阴极面对应的距离照度为I_min0的弱光；

B3：将自动门控像增强器放置于暗箱(7)内设置的夹具上，并将自动门控像增强器与电源模块(11)的供电接口可靠连接，关闭暗箱(7)；

B4：探测模块(9)上放置CMOS探测组件，将CMOS探测组件与目镜组件模块(8)和工控机(10)可靠连接，同时选用分辨力测试靶板作为光学组件模块(5)；

B5：工控机(10)控制CMOS探测组件采集该时刻分辨力测试靶板的清晰图像，对该图像进行比对识别得到自动门控像增强器的在当前照度条件下的分辨力R_L0；

B6：探测模块(9)上放置信噪比组件，将信噪比探测组件与物镜组件模块(8)和工控机(10)可靠连接，同时选用针孔光阑作为光学组件模块(5)，测试得到当前信噪比SNR_L0；

B7：探测模块(9)上放置亮度探测组件，将亮度探测组件与目镜组件模块(8)和工控机(10)可靠连接，同时选用毛玻璃作为光学组件模块(5)，测试得到当前亮度B_L0；

B8：将上述步骤测试得到的R_L0、SNR_L0、B_L0带入式(1)，

判断R_L0、SNR_L0、B_L0是否满足式(1)，满足则调节中性滤光片组件(3)，将入射光调节到一个更低的距离照度I_min1，重复步骤B3-B7，直到测试得到的分辨力、信噪比、亮度刚刚不满足式(1)，此时当前照度为I_minn+1，则记录I_minn为最低成像照度；不满足则调节中性滤光片组件(3)，将入射光的距离照度调高，重复步骤B3-B7，直到测试得到的分辨力、信噪比、亮度刚刚满足式(1)，对应的照度I_minn为最低成像照度；

C：测试自动门控像增强器的最高成像照度；

C1：电源模块(11)上电，光源(2)预热20min，调节测试系统中包含的光学组件，使得测试系统清晰成像；

C2：调节中性滤光片组件(3)，得到在待测自动门控像增强器阴极面对应的距离照度为I_max0的强光；

C3：将自动门控像增强器放置于暗箱(7)内设置的夹具上，并将自动门控像增强器与电源模块(11)的供电接口可靠连接，关闭暗箱(7)；

C4：探测模块(9)上放置CMOS探测组件，将CMOS探测组件与目镜组件模块(8)和工控机(10)可靠连接，同时选用分辨力测试靶板作为光学组件模块(5)；

C5：工控机(10)控制CMOS探测组件采集该时刻分辨力测试靶板的清晰图像，对该图像进行比对识别得到自动门控像增强器的在当前照度条件下的分辨力R_H0；

C6：探测模块(9)上放置信噪比组件，将信噪比探测组件与物镜组件模块(8)和工控机(10)可靠连接，同时选用针孔光阑作为光学组件模块(5)，测试得到当前信噪比SNR_H0；

C7：探测模块(9)上放置亮度探测组件，将亮度探测组件与目镜组件模块(8)和工控机(10)可靠连接，同时选用毛玻璃作为光学组件模块(5)，测试得到当前亮度B_H0；

C8：将上述步骤测试得到的R_H0、SNR_H0、B_H0带入式(2)，

判断R_H0、SNR_H0、B_H0是否满足式(2)，满足则调节中性滤光片组件(3)，将入射光调节到一个更高的照度I_max1，重复步骤C3-C7，直到测试得到的分辨力、信噪比、亮度刚刚不满足式(2)，此时当前照度为I_maxn+1，则记录I_maxn为最高成像照度；不满足则调节中性滤光片组件(3)，将入射光的照度调低，重复步骤C3-C7，直到测试得到的分辨力、信噪比、亮度刚刚满足式(2)，对应的照度I_maxn为最高成像照度；

D、将步骤B得到的自动门控像增强器的最低成像照度I_minn和步骤C得到的自动门控像增强器的最高成像照度I_maxn带入式(3)，得到自动门控像增强器的动态范围：

HDR＝20lg(I_maxn/I_minn) (3)。