便携式可调对比度靶标发生器

　　引 言

　　由于在可见光范围内，光学传感器和光学系统都很成熟，可以研制出灵敏度和分辨力都很高的探测系统，而且性能稳定可靠，所以在航天型号中大量使用可见光成像探测系统[1-3]。对这些成像系统性能检测多采用光学传递函数测定仪[4, 5]，但光学传递函数测定仪比较复杂，体积较大，不适合工作现场的在线检测。近些年最小可分辨对比度(MRC) 被引入到可见光成像系统像质评价中，它既能反映系统的空间分辨力，又可以反映出成像系统的探测灵敏度，因此被作为评价可见光成像系统综合性能的一个重要参数[6-8]。国外已有 MRC 检测装置，而目前国内尚未见到。在这种背景下，由中国航天科工集团公司第三研究院第三○三研究所负责，与哈尔滨工业大学协作共同研制了一台可快速检测可见光成像系统 MRC 的便携式可调对比度的靶标发生器。该装置已于 2004 年 6 月通过鉴定，各项指标均达到或超过设计要求。该装置的主要技术指标如下：光亮度调节范围为 0.3~200cd/m2; 相对色温为 1000~3000K;光谱范围为 0.4~2.0μm; 积分球出口直径 50mm;空间频率为 0.5、0.625、0.833、1.25cycle/mm;亮度测量误差为±0.3cd/m2;总重量 <20kg;使用环境温度-10 ~ 40℃。

　　1 装置组成及工作原理

　　装置由三大部分组成：照明系统、靶标及其成像系统、控制系统。照明系统由光源、聚光及分光系统、积分球组成;控制系统包括衰减片、亮度检测和调节、靶标轮转动控制。其原理如图1 所示。

　　为了测试成像系统的 MRC，观察者需通过该成像系统对某一空间频率下的不同对比度的四条条形靶进行观察，观察者刚能分辨清楚四条条形靶时的对比度即为该成像系统在该空间频率下的 MRC。改变测试靶标的空间频率，再进行观测，从而就可测出该成像系统 MRC 随空间频率变化的曲线。

　　由此可见，测试 MRC 的关键是如何获取具有不同对比度的不同空间频率的测试靶标。本装置中我们提出了一种实现测试靶标可调对比度的新方法。这种方法将测试靶标放在两个重叠积分球中间，在两个积分球紧邻靶面处各开有一圆形孔，从而形成了测试靶标正反两面的均匀照明[9]。光源发出的光经聚光及分光系统处理后分为两束，这两束光再分别经衰减片后进入到两个积分球中，形成测试靶标的目标亮度和背景亮度。在每个积分球入口处安放衰减片，亮度检测和控制部分根据要求控制衰减片转动，这样就可以控制进入积分球的光通量，改变测试靶标的目标亮度和背景亮度，实现了测试靶标对比度的可调。研制的靶标轮上分布着不同空间频率的测试靶标，可以通过靶标轮转动控制部分带动旋转，从而提供给成像系统不同空间频率的不同对比度的测试靶标。