一種日盲紫外像增強器空間解析度測試裝置的製作方法

2023-07-04 19:12:56

本實用新型涉及光電成像器件性能測試領域，具體涉及一種日盲紫外像增強器空間解析度測試裝置。

背景技術：

空間解析度是指圖像中可辨認的臨界物體空間幾何長度的最小極限，即對細微結構的解析度，是紫外像增強器的關鍵參數指標之一，其性能好壞決定紫外像增強器的成像質量。由於像增強器的測試設備專業性較強，國外像增強器的生產廠家都是自己研製相關的測試設備對像增強器的解析度進行評估測試，市場上尚無商業化測試設備。國內有相關單位對紫外像增強器的測試裝置進行了研究，目前有兩種測試裝置，一種採用全反射鏡的光學系統，包括球面反射鏡和平面反射鏡等，另一種採用離軸拋物面反射鏡加折反射式成像物鏡組方式的光學系統，這兩種紫外像增強器的測試裝置存在缺陷主要如下：第一種由於使用球面反射鏡，具有加工裝調容易等優點，但球差較大且難校正。第二種由於使用離軸反射系統，具有成像質量好，且無遮攔，系統光學增益也容易滿足，但是其非球面反射鏡加工、檢驗都比較困難，且系統裝調難度較大。

技術實現要素：

本實用新型提供了一種色差小、球差小、加工簡單、易裝調、結構緊湊、操作簡單的日盲紫外像增強器空間解析度測試裝置，以克服全反射光學系統的測試裝置球差較大，非球面反射光學系統的測試裝置中非球面鏡加工、檢驗比較困難，系統裝調難度較大的問題。

本實用新型解決上述問題的技術方案是：

一種日盲紫外像增強器空間解析度測試裝置，包括依次設置的紫外光源、毛玻璃片、解析度測試靶、第一平行光管、紫外窄帶濾光片、通光孔徑從0.5mm-10mm可調的光闌和第二平行光管，還包括管狀殼體、顯微鏡、支座、導軌和多維調節架；所述顯微鏡和日盲紫外像增強器設置於多維調節架上；所述多維調節架、紫外光源和管狀殼體設置在支座上，所述支座設置在導軌上，用於支撐多維調節架和紫外光源的支座在導軌上軸向移動；

所述第一平行光管、第二平行光管和管狀殼體構成光學成像系統，所述所述第一平行光管、第二平行光管設置在管狀殼體中，所述紫外窄帶濾光片和光闌插入管狀殼體中，所述光學成像系統成像放大率為1：1，所述第一平行光管包括依次設置的第一透鏡、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製成的正透鏡，所述第三透鏡和第六透鏡是由石英製成的凹透鏡。

所述紫外光源可以由氘燈構成，輻射波段範圍為110nm-400nm。

所述毛玻璃片可以是採用透紫外光的JGS1石英玻璃材料製成的毛玻璃片。

所述解析度測試靶可以是採用JGS1石英玻璃材料光刻製成的USAF1951解析度板，透過波段範圍為185nm-2500nm。

本實用新型還提供了一種日盲紫外像增強器空間解析度測試方法，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器供電，等待10分鐘，讓紫外光源和日盲紫外像增強器處於穩定狀態；

2)調節光闌，使通光孔徑最大，同時在軌道上移動載有紫外光源的支座，提高解析度測試靶標像亮度；

3)使用白紙片在光學成像系統輸出端與像增強器之間移動，讓靶標像呈現在白紙片上，觀察靶標像清晰度變化情況，粗判靶標像面的位置；

4)在軌道上移動載有日盲紫外像增強器的支座，使日盲紫外像增強器的陰極面初步處於靶標像面；

5)裝入紫外窄帶濾光片，調節光闌到合適的尺寸；

6)移走紫外像增強器陰極遮光保護罩；

7)調節多維調節架一，使日盲紫外像增強器前後移動，同時觀察像增強器螢光屏上的靶標像，精調日盲紫外像增強器的位置，直到圖像清晰，所述多維調節架一為搭載日盲紫外像增強器的多維調節架；

8)移動載有顯微鏡的支座，通過目鏡觀察螢光屏上的靶標像清晰度變化情況，粗調顯微鏡的位置；

9)移動多維調節架二，使顯微鏡前後移動，同時通過目鏡觀察螢光屏上的靶標像，精調顯微鏡的位置，直到圖像清晰，所述多維調節架二為搭載顯微鏡的多維調節架；

10)再次調節多維調節架一，使紫外像增強器前後移動，同時調節多維調節架二，通過目鏡觀察螢光屏上的靶標像變化情況；

11)多次重複步驟10)，直到通過顯微鏡得到的最小圖組所對應的數值即為像增強器的空間解析度

本實用新型的有益效果是：能夠使測試裝置採用多片正、負透鏡組合成的折射光學系統，其中正負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、結構緊湊、操作簡單等優點。本實用新型主要用於日盲紫外像增強器的空間解析度測試，同時還可以用於紫外條紋變像管等光電器件的空間解析度測試。該測試裝置通過更換輻射波段到可見光的光源，還可用於可見光像增強和可見光條紋變像管等其他光電探器件的空間解析度測試，市場前景廣闊，因而具有極強的經濟效益及社會效益。

附圖說明

圖1為本實用新型日盲紫外像增強器空間解析度測試裝置實施例的結構示意圖；

圖2為本實用新型解析度測試靶圖案示意圖。

附圖標記：1-紫外光源，2-毛玻璃片，3-解析度測試靶，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-日盲紫外像增強器，15-顯微鏡，16-多維調節架一，17-支座，18-導軌，19-多維調節架二，20-管狀殼體

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本實用新型的內容作進一步的詳細描述：

如圖1所示的一種日盲紫外像增強器空間解析度測試裝置，包括依次設置的紫外光源1、毛玻璃片2、解析度測試靶3、第一平行光管、紫外窄帶濾光片8、光闌9、第二平行光管、日盲紫外像增強器14、顯微鏡15，還包括管狀殼體20、支座17、導軌18、多維調節架一16和多維調節架二19；所述顯微鏡15和日盲紫外像增強器14分別設置於多維調節架二19、多維調節架一16上，多維調節架可以實現五維調節，便於使被測像增強器陰極面置於測試系統的焦面上；所述多維調節架一16、多維調節架二19、紫外光源1和管狀殼體20設置在支座17上，所述支座17設置於導軌18上，用於支撐多維調節架一16、多維調節架二19架、紫外光源1的支座17在導軌18軸向移動；顯微鏡15設置於多維調節架二19上，用於觀察像增強器螢光屏上的解析度測試靶像。光闌9通光孔徑從0.5mm-10mm可調，從而調節入射到紫外像增強器的紫外光強度。所述窄帶紫外濾光片可降低系統的色差。

所述紫外光源1由氘燈構成，輻射波段範圍為110nm-400nm。

所述毛玻璃片2是採用透紫外光的JGS1石英玻璃材料製成的毛玻璃片2，使不均勻的紫外點光源轉換成均勻的面光源照射到解析度板上。

所述解析度測試靶3是採用JGS1石英玻璃材料光刻製成的USAF1951解析度板，透過波段範圍為185nm-2500nm。

所述第一平行光管、第二平行光管和管狀殼體20構成光學成像系統，所述所述第一平行光管、第二平行光管設置在管狀殼體20中，所述紫外窄帶濾光8片和光闌9插入管狀殼體20中，所述光學成像系統成像放大率為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製成的正透鏡，所述第三透鏡6和第六透鏡11是由石英製成的凹透鏡。

下表為光學系統各個透鏡的相關參數，單位mm

本實用新型日盲紫外像增強器空間解析度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器14供電，紫外點光源輻射的光經過石英毛玻璃，轉換成較均勻的紫外面光源，然後照射到放置在平行光管焦面上的解析度測試靶3上，光線進入第一透鏡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，最後把解析度測試靶3像成在放置在物鏡焦面處的像增強器陰極面上。因為像增強器處於工作狀態，最終解析度測試靶3紫外像經過紫外像增強器的轉換，變成可見光圖像成在像增強器的螢光屏上。如果螢光上的可見光圖像不清晰，可以通過多維調節架調節像增強器陰極面的位置，同時用顯微鏡15對螢光屏的像進行判讀，直到像的清晰度達到最佳，表明像增強器的陰極面處於測試系統的焦面上，此時通過顯微鏡15得到的最小圖組所對應的數值就為像增強器的空間解析度。另外可以通過調節光闌9，可以測試不同光強情況下的日盲紫外像增強器14的圖像解析度。圖2是本實用新型一個具體解析度測試靶圖案。

一種日盲紫外像增強器空間解析度測試方法，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器14供電，等待10分鐘，讓紫外光源1和日盲紫外像增強器14處於穩定狀態；

2)調節光闌9，使通光孔徑最大，同時在軌道上移動載有紫外光源1的支座17，提高解析度測試靶3標像亮度；

3)使用白紙片在光學成像系統輸出端與像增強器之間移動，讓靶標像呈現在白紙片上，觀察靶標像清晰度變化情況，粗判靶標像面的位置；

4)在軌道上移動載有日盲紫外像增強器14的支座17，使日盲紫外像增強器14的陰極面初步處於靶標像面；

5)裝入紫外窄帶濾光8片，調節光闌9到合適的尺寸；

6)移走紫外像增強器陰極遮光保護罩；

7)調節多維調節架一16，使日盲紫外像增強器14前後移動，同時眼睛觀察像增強器螢光屏上的靶標像，精調日盲紫外像增強器14的位置，直到圖像清晰；

8)移動載有顯微鏡15的支座17，通過目鏡觀察螢光屏上的靶標像變化情況，粗調顯微鏡15的位置；

9)移動多維調節架二19，使顯微鏡15前後移動，同時通過目鏡觀察螢光屏上的靶標像，精調顯微鏡15的位置，直到圖像清晰；

10)再次調節多維調節架一16，使紫外像增強器前後移動，同時調節多維調節架二19，通過目鏡觀察螢光屏上的靶標像變化情況；

11)多次重複步驟10)，直到通過顯微鏡15得到的最小圖組所對應的數值就為像增強器的空間解析度；

裝置中的顯微鏡15也可以換成CCD相機對紫外像增強器螢光屏上靶標像成像，然後傳輸到電腦，呈現到顯示器上觀察，其調節方法與顯微鏡15相同。