一種CCD響應非均勻性和線性性的檢測裝置及檢測方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種CCD響應非均勻性和線性性的檢測裝置及檢測方法，屬于光學成像及數字圖像處理分析技術領域中的響應非均勻性和線性性的檢測裝置、檢測方法。其檢測裝置包括測試光源、衰減片、取樣鏡、光契對、長焦匯聚透鏡、待測CCD、二維平移臺、能量計、計算機、控制器和暗箱，測試光源產生的入射激光依次經衰減片、取樣鏡后產生反射激光和透射激光，反射激光直接入射至能量計，透射激光依次經光契對、長焦匯聚透鏡后入射至待測CCD，待測CCD安裝于二維平移臺上，二維平移臺與控制器電連接，待測CCD、能量計和控制器均與計算機電連接。本發明專利技術適用于CCD響應非均勻性和線性性的檢測裝置及檢測方法。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于光學成像及數字圖像處理分析
，涉及一種CCD響應非均勻性和線性性的檢測裝置及檢測方法。
技術介紹
CCD(ChargeCoupledDevice)是一種光電轉換器件，通過光電效應將光信號轉變為電信號，并且轉移并存儲電信號。CCD響應非均勻性是指在完全均勻光輻照時，CCD各個光敏元輸出信號的差異性。在描述CCD的眾多參數中，有兩個極為重要的參數：響應非均勻性和線性性。在檢測CCD的響應非均勻性和線性性時，常規的檢測方法是使用積分球或平行光管的方式進行檢測：通過積分球均勻輻照到CCD，CCD芯片整體感光，然后逐漸改變積分球的輸出參數并獲得在該輸出條件下CCD相應的響應，進而獲得CCD的響應非均勻性和線性性情況。采用積分球的檢測方法較為復雜且耗費較大，難以避免積分球在不同參數下輸出的穩定性。此外，積分球很難溯源，還沒有一家機構能夠認定積分球所存在的誤差，因而采用積分球進行檢測時因積分球的誤差未知而無法消除由此帶來的檢測誤差，即可溯源性較差，CCD的響應非均勻性和線性性檢測精度較低。
技術實現思路
本專利技術的專利技術目的在于：針對現有技術存在的問題，提供一種檢測精度高、檢測穩定性好的CCD響應非均勻性和線性性的檢測裝置及檢測方法。為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案為：一種CCD響應非均勻性和線性性檢測裝置，包括測試光源、衰減片、取樣鏡、光契對、長焦匯聚透鏡、待測CCD、二維平移臺、能量計、計算機、控制器和暗箱，所述測試光源產生的入射激光依次經衰減片、取樣鏡后產生反射激光和透射激光，所述反射激光直接入射至能量計，所述透射激光依次經光契對、長焦匯聚透鏡后入射至待測CCD，所述待測CCD安裝于二維平移臺上，所述待測CCD和二維平移臺均放置于暗箱內，所述二維平移臺與控制器電連接，所述待測CCD、能量計和控制器均與計算機電連接。其中，所述測試光源為激光光源。其中，所述計算機包括CCD數據采集卡，所述CCD數據采集卡與待測CCD電連接。其中，所述光契對為正交光契對，所述正交光契對的兩斜面均鍍有反射率為95％的反射膜。其中，所述長焦匯聚透鏡與待測CCD之間的距離小于長焦匯聚透鏡的瑞利范圍。一種CCD響應非均勻性和線性性檢測方法，包括以下步驟：步驟一、固定CCD響應非均勻性和線性性檢測裝置中待測CCD的曝光時間、待測CCD芯片的溫度，調試并固定CCD響應非均勻性和線性性檢測裝置中測試光源的入射激光的能量、衰減片的衰減倍率、二維平移臺的工作參數，標定CCD響應非均勻性和線性性檢測裝置中取樣鏡的能量取樣系數γ，能量計經過溯源標定；步驟二、關閉CCD響應非均勻性和線性性檢測裝置的測試光源，CCD響應非均勻性和線性性檢測裝置的待測CCD記錄多幀暗圖像并將暗圖像傳輸至CCD響應非均勻性和線性性檢測裝置的計算機，計算多幀暗圖像的平均值作為后續步驟計算的圖像本底；步驟三、開啟CCD響應非均勻性和線性性檢測裝置的測試光源，讀取能量計的讀數Eγ，Eγ為取樣鏡的反射能量，CCD響應非均勻性和線性性檢測裝置的待測CCD記錄多幀亮圖像并將亮圖像傳輸至CCD響應非均勻性和線性性檢測裝置的計算機，計算機將每幀亮圖像減去步驟二中的圖像本底之后再讀取相應光斑的CCD灰度值、階次(m，n)，得到多幀亮圖像的相對CCD灰度值、階次(m，n)數據，多幀亮圖像的相對灰度值的平均值為CCD響應Vs,i，然后根據公式Em,n＝R2(m+n)Ein計算出各個光斑的能量Em,n，其中R為光契對鍍膜面的反射率，m為光斑階次的橫坐標，n為光斑階次的縱坐標，Ein為取樣鏡的透射能量，其中Ein根據公式γ＝Eγ/Ein計算；步驟四、采用直線擬合的方式擬合步驟三中得到的相對CCD灰度值和能量Em,n，得到擬合曲線，并根據該曲線可得CCD的線性性、CCD工作在線性區域時的最大灰度，其中CCD工作在線性區域的最大能量稱為飽和能量，進而可得到1/2飽和能量；步驟五、調整衰減片的衰減倍率，使入射至待測CCD的激光的能量Ein為1/2飽和能量，然后再多次調節二維平移臺，每調節一次二維平移臺后再重復完成一次步驟三得到對應位置下的CCD響應Vs,i，多次調節二維平移臺即得到多個位置下的CCD響應Vs,i，計算多組CCD響應Vs,i的平均值Vs,mean，最后再根據公式k=1Vs,mean1NΣi=1N-(Vs,i-Vs,mean)2]]>計算出待測CCD的響應非均勻性k，其中Vs,i表示待測CCD(6)每個光敏元的灰度(其中i＝1、2、3……N)，N為待測CCD(6)的總光敏元數目。其中，所述CCD響應非均勻性和線性性檢測裝置包括測試光源、衰減片、取樣鏡、光契對、長焦匯聚透鏡、待測CCD、二維平移臺、能量計、計算機、控制器和暗箱，所述測試光源產生的入射激光依次經衰減片、取樣鏡后產生反射激光和透射激光，所述反射激光直接入射至能量計，所述透射激光依次經光契對、長焦匯聚透鏡后入射至待測CCD，所述待測CCD安裝于二維平移臺上，所述待測CCD和二維平移臺均放置于暗箱內，所述二維平移臺與控制器電連接，所述待測CCD、能量計和控制器均與計算機電連接。其中，所述長焦匯聚透鏡與待測CCD之間的距離小于長焦匯聚透鏡的瑞利范圍。其中，步驟一中，測試光源的入射激光的的波長等于待測CCD的CCD芯片量子效率最高的波長。其中，步驟一中，通過調試并固定測試光源的入射激光的能量、衰減片的衰減倍率、二維平移臺的工作參數，使待測CCD記錄的圖像上均勻分布并填滿有光斑。綜上所述，由于采用了上述技術方案，本專利技術的有益效果是：1、本專利技術中，檢測裝置包括測試光源、衰減片、取樣鏡、光契對、長焦匯聚透鏡、待測CCD、二維平移臺、能量計、計算機、控制器和暗箱，由于檢測裝置中沒有設置積分球，因而可有效避免因積分球在不同參數下輸出的穩定性造成的檢測誤差，且沒有采用誤差無法進行標定的積分球，而采用誤差可標定的檢測部件，因而可有效測算因檢測部件的自身誤差造成的檢測誤差，提高檢測裝置的檢測精度，檢測裝置的的檢測穩定性好；此外，通過使用能量計能夠監視并測量進入待測CCD的能量，且由于能量計可溯源標定，因而可準確得出進入待測CCD的能量，有效降低測量進入待測CCD的能量時造成的測量誤差，從而減少檢測裝置產生檢測誤差的因素，減小檢測裝置檢測時產生的檢測誤差，提高檢測裝置的檢測效率。2、本專利技術中，測試光源選用激光光源，激光光源的單色性能較好，能夠實時調整激光光源的輸出功率或輸出能量，從而能夠有效、精準地控制照射到待測CCD上激光的能量達到激光的1/2飽和能量，從而完成CCD響應非均勻性的檢測，CCD響應非均勻性的檢測更加可控、檢測精度更高。3、本專利技術中，計算機包括CCD數據采集卡，CCD數據采集卡與待測CCD電連接，因而CCD數據采集卡能夠準確、有效地采集待測CCD采集到的信息，從而減少待測CCD采集的信息輸送至計算機被計算機接收過程中造成的信息損失，從而減少、提高檢測裝置的檢測精度。4、本專利技術中，光契本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種CCD響應非均勻性和線性性檢測裝置，其特征在于：包括測試光源(1)、衰減片(2)、取樣鏡(3)、光契對(4)、長焦匯聚透鏡(5)、待測CCD(6)、二維平移臺(7)、能量計(8)、計算機(9)、控制器(10)和暗箱，所述測試光源(1)產生的入射激光依次經衰減片(2)、取樣鏡(3)后產生反射激光和透射激光，所述反射激光直接入射至能量計(8)，所述透射激光依次經光契對(4)、長焦匯聚透鏡(5)后入射至待測CCD(6)，所述待測CCD(6)安裝于二維平移臺(7)上，所述待測CCD(6)和二維平移臺(7)均放置于暗箱內，所述二維平移臺(7)與控制器(10)電連接，所述待測CCD(6)、能量計(8)和控制器(10)均與計算機(9)電連接。

【技術特征摘要】
1.一種CCD響應非均勻性和線性性檢測裝置，其特征在于：包括測
試光源(1)、衰減片(2)、取樣鏡(3)、光契對(4)、長焦匯聚
透鏡(5)、待測CCD(6)、二維平移臺(7)、能量計(8)、計算
機(9)、控制器(10)和暗箱，所述測試光源(1)產生的入射激光
依次經衰減片(2)、取樣鏡(3)后產生反射激光和透射激光，所述
反射激光直接入射至能量計(8)，所述透射激光依次經光契對(4)、
長焦匯聚透鏡(5)后入射至待測CCD(6)，所述待測CCD(6)安裝
于二維平移臺(7)上，所述待測CCD(6)和二維平移臺(7)均放
置于暗箱內，所述二維平移臺(7)與控制器(10)電連接，所述待
測CCD(6)、能量計(8)和控制器(10)均與計算機(9)電連接。
2.如權利要求1所述的一種CCD響應非均勻性和線性性檢測裝置，
其特征在于：所述測試光源(1)為激光光源。
3.如權利要求1所述的一種CCD響應非均勻性和線性性檢測裝置，
其特征在于：所述計算機(9)包括CCD數據采集卡，所述CCD數據
采集卡與待測CCD(6)電連接。
4.如權利要求1所述的一種CCD響應非均勻性和線性性檢測裝置，
其特征在于：所述光契對(4)為正交光契對(4)，所述正交光契對
(4)的兩斜面均鍍有反射率為95％的反射膜。
5.如權利要求1-4任一所述的一種CCD響應非均勻性和線性性檢測
裝置，其特征在于：所述長焦匯聚透鏡(5)與待測CCD(6)之間的
距離小于長焦匯聚透鏡(5)的瑞利范圍。
6.一種CCD響應非均勻性和線性性檢測方法，其特征在于，包括以

\t下步驟：
步驟一、固定CCD響應非均勻性和線性性檢測裝置中待測CCD(6)
的曝光時間、待測CCD(6)的溫度，調試并固定CCD響應非均勻性
和線性性檢測裝置中測試光源(1)的入射激光的能量、衰減片(2)
的衰減倍率、二維平移臺(7)的工作參數，標定CCD響應非均勻性
和線性性檢測裝置中取樣鏡(3)的能量取樣系數γ，能量計(8)經
過溯源標定；
步驟二、關閉CCD響應非均勻性和線性性檢測裝置的測試光源
(1)，CCD響應非均勻性和線性性檢測裝置的待測CCD(6)記錄多
幀暗圖像并將暗圖像傳輸至CCD響應非均勻性和線性性檢測裝置的
計算機(9)，計算機(9)計算多幀暗圖像的平均值作為后續步驟計
算的圖像本底；
步驟三、開啟CCD響應非均勻性和線性性檢測裝置的測試光源
(1)，讀取能量計(8)的讀數Eγ，Eγ為取樣鏡(3)測得的反射能
量，CCD響應非均勻性和線性性檢測裝置的待測CCD(6)記錄多幀亮
圖像并將亮圖像傳輸至CCD響應非均勻性和線性性檢測裝置的計算
機(9)，計算機(9)將每幀亮圖像減去步驟二中的圖像本底之后再
讀取相應光斑的CCD灰度值、階次(m，n)，得到多幀亮圖像的相對
CCD灰度值...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭垠波，丁磊，周信達，巴榮聲，袁靜，徐宏磊，姜宏振，張霖，楊曉瑜，陳波，
申請(專利權)人：中國工程物理研究院激光聚變研究中心，
類型：發明
國別省市：四川;51