一种CCD响应非均匀性和线性性的检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种CCD响应非均匀性和线性性的检测装置及检测方法，属于光学成像及数字图像处理分析技术领域中的响应非均匀性和线性性的检测装置、检测方法。其检测装置包括测试光源、衰减片、取样镜、光契对、长焦汇聚透镜、待测CCD、二维平移台、能量计、计算机、控制器和暗箱，测试光源产生的入射激光依次经衰减片、取样镜后产生反射激光和透射激光，反射激光直接入射至能量计，透射激光依次经光契对、长焦汇聚透镜后入射至待测CCD，待测CCD安装于二维平移台上，二维平移台与控制器电连接，待测CCD、能量计和控制器均与计算机电连接。本发明专利技术适用于CCD响应非均匀性和线性性的检测装置及检测方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学成像及数字图像处理分析
，涉及一种CCD响应非均匀性和线性性的检测装置及检测方法。
技术介绍
CCD(ChargeCoupledDevice)是一种光电转换器件，通过光电效应将光信号转变为电信号，并且转移并存储电信号。CCD响应非均匀性是指在完全均匀光辐照时，CCD各个光敏元输出信号的差异性。在描述CCD的众多参数中，有两个极为重要的参数：响应非均匀性和线性性。在检测CCD的响应非均匀性和线性性时，常规的检测方法是使用积分球或平行光管的方式进行检测：通过积分球均匀辐照到CCD，CCD芯片整体感光，然后逐渐改变积分球的输出参数并获得在该输出条件下CCD相应的响应，进而获得CCD的响应非均匀性和线性性情况。采用积分球的检测方法较为复杂且耗费较大，难以避免积分球在不同参数下输出的稳定性。此外，积分球很难溯源，还没有一家机构能够认定积分球所存在的误差，因而采用积分球进行检测时因积分球的误差未知而无法消除由此带来的检测误差，即可溯源性较差，CCD的响应非均匀性和线性性检测精度较低。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种检测精度高、检测稳定性好的CCD响应非均匀性和线性性的检测装置及检测方法。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种CCD响应非均匀性和线性性检测装置，包括测试光源、衰减片、取样镜、光契对、长焦汇聚透镜、待测CCD、二维平移台、能量计、计算机、控制器和暗箱，所述测试光源产生的入射激光依次经衰减片、取样镜后产生反射激光和透射激光，所述反射激光直接入射至能量计，所述透射激光依次经光契对、长焦汇聚透镜后入射至待测CCD，所述待测CCD安装于二维平移台上，所述待测CCD和二维平移台均放置于暗箱内，所述二维平移台与控制器电连接，所述待测CCD、能量计和控制器均与计算机电连接。其中，所述测试光源为激光光源。其中，所述计算机包括CCD数据采集卡，所述CCD数据采集卡与待测CCD电连接。其中，所述光契对为正交光契对，所述正交光契对的两斜面均镀有反射率为95％的反射膜。其中，所述长焦汇聚透镜与待测CCD之间的距离小于长焦汇聚透镜的瑞利范围。一种CCD响应非均匀性和线性性检测方法，包括以下步骤：步骤一、固定CCD响应非均匀性和线性性检测装置中待测CCD的曝光时间、待测CCD芯片的温度，调试并固定CCD响应非均匀性和线性性检测装置中测试光源的入射激光的能量、衰减片的衰减倍率、二维平移台的工作参数，标定CCD响应非均匀性和线性性检测装置中取样镜的能量取样系数γ，能量计经过溯源标定；步骤二、关闭CCD响应非均匀性和线性性检测装置的测试光源，CCD响应非均匀性和线性性检测装置的待测CCD记录多帧暗图像并将暗图像传输至CCD响应非均匀性和线性性检测装置的计算机，计算多帧暗图像的平均值作为后续步骤计算的图像本底；步骤三、开启CCD响应非均匀性和线性性检测装置的测试光源，读取能量计的读数Eγ，Eγ为取样镜的反射能量，CCD响应非均匀性和线性性检测装置的待测CCD记录多帧亮图像并将亮图像传输至CCD响应非均匀性和线性性检测装置的计算机，计算机将每帧亮图像减去步骤二中的图像本底之后再读取相应光斑的CCD灰度值、阶次(m，n)，得到多帧亮图像的相对CCD灰度值、阶次(m，n)数据，多帧亮图像的相对灰度值的平均值为CCD响应Vs,i，然后根据公式Em,n＝R2(m+n)Ein计算出各个光斑的能量Em,n，其中R为光契对镀膜面的反射率，m为光斑阶次的横坐标，n为光斑阶次的纵坐标，Ein为取样镜的透射能量，其中Ein根据公式γ＝Eγ/Ein计算；步骤四、采用直线拟合的方式拟合步骤三中得到的相对CCD灰度值和能量Em,n，得到拟合曲线，并根据该曲线可得CCD的线性性、CCD工作在线性区域时的最大灰度，其中CCD工作在线性区域的最大能量称为饱和能量，进而可得到1/2饱和能量；步骤五、调整衰减片的衰减倍率，使入射至待测CCD的激光的能量Ein为1/2饱和能量，然后再多次调节二维平移台，每调节一次二维平移台后再重复完成一次步骤三得到对应位置下的CCD响应Vs,i，多次调节二维平移台即得到多个位置下的CCD响应Vs,i，计算多组CCD响应Vs,i的平均值Vs,mean，最后再根据公式k=1Vs,mean1NΣi=1N-(Vs,i-Vs,mean)2]]>计算出待测CCD的响应非均匀性k，其中Vs,i表示待测CCD(6)每个光敏元的灰度(其中i＝1、2、3……N)，N为待测CCD(6)的总光敏元数目。其中，所述CCD响应非均匀性和线性性检测装置包括测试光源、衰减片、取样镜、光契对、长焦汇聚透镜、待测CCD、二维平移台、能量计、计算机、控制器和暗箱，所述测试光源产生的入射激光依次经衰减片、取样镜后产生反射激光和透射激光，所述反射激光直接入射至能量计，所述透射激光依次经光契对、长焦汇聚透镜后入射至待测CCD，所述待测CCD安装于二维平移台上，所述待测CCD和二维平移台均放置于暗箱内，所述二维平移台与控制器电连接，所述待测CCD、能量计和控制器均与计算机电连接。其中，所述长焦汇聚透镜与待测CCD之间的距离小于长焦汇聚透镜的瑞利范围。其中，步骤一中，测试光源的入射激光的的波长等于待测CCD的CCD芯片量子效率最高的波长。其中，步骤一中，通过调试并固定测试光源的入射激光的能量、衰减片的衰减倍率、二维平移台的工作参数，使待测CCD记录的图像上均匀分布并填满有光斑。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术中，检测装置包括测试光源、衰减片、取样镜、光契对、长焦汇聚透镜、待测CCD、二维平移台、能量计、计算机、控制器和暗箱，由于检测装置中没有设置积分球，因而可有效避免因积分球在不同参数下输出的稳定性造成的检测误差，且没有采用误差无法进行标定的积分球，而采用误差可标定的检测部件，因而可有效测算因检测部件的自身误差造成的检测误差，提高检测装置的检测精度，检测装置的的检测稳定性好；此外，通过使用能量计能够监视并测量进入待测CCD的能量，且由于能量计可溯源标定，因而可准确得出进入待测CCD的能量，有效降低测量进入待测CCD的能量时造成的测量误差，从而减少检测装置产生检测误差的因素，减小检测装置检测时产生的检测误差，提高检测装置的检测效率。2、本专利技术中，测试光源选用激光光源，激光光源的单色性能较好，能够实时调整激光光源的输出功率或输出能量，从而能够有效、精准地控制照射到待测CCD上激光的能量达到激光的1/2饱和能量，从而完成CCD响应非均匀性的检测，CCD响应非均匀性的检测更加可控、检测精度更高。3、本专利技术中，计算机包括CCD数据采集卡，CCD数据采集卡与待测CCD电连接，因而CCD数据采集卡能够准确、有效地采集待测CCD采集到的信息，从而减少待测CCD采集的信息输送至计算机被计算机接收过程中造成的信息损失，从而减少、提高检测装置的检测精度。4、本专利技术中，光契本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CCD响应非均匀性和线性性检测装置，其特征在于：包括测试光源(1)、衰减片(2)、取样镜(3)、光契对(4)、长焦汇聚透镜(5)、待测CCD(6)、二维平移台(7)、能量计(8)、计算机(9)、控制器(10)和暗箱，所述测试光源(1)产生的入射激光依次经衰减片(2)、取样镜(3)后产生反射激光和透射激光，所述反射激光直接入射至能量计(8)，所述透射激光依次经光契对(4)、长焦汇聚透镜(5)后入射至待测CCD(6)，所述待测CCD(6)安装于二维平移台(7)上，所述待测CCD(6)和二维平移台(7)均放置于暗箱内，所述二维平移台(7)与控制器(10)电连接，所述待测CCD(6)、能量计(8)和控制器(10)均与计算机(9)电连接。

【技术特征摘要】
1.一种CCD响应非均匀性和线性性检测装置，其特征在于：包括测
试光源(1)、衰减片(2)、取样镜(3)、光契对(4)、长焦汇聚
透镜(5)、待测CCD(6)、二维平移台(7)、能量计(8)、计算
机(9)、控制器(10)和暗箱，所述测试光源(1)产生的入射激光
依次经衰减片(2)、取样镜(3)后产生反射激光和透射激光，所述
反射激光直接入射至能量计(8)，所述透射激光依次经光契对(4)、
长焦汇聚透镜(5)后入射至待测CCD(6)，所述待测CCD(6)安装
于二维平移台(7)上，所述待测CCD(6)和二维平移台(7)均放
置于暗箱内，所述二维平移台(7)与控制器(10)电连接，所述待
测CCD(6)、能量计(8)和控制器(10)均与计算机(9)电连接。
2.如权利要求1所述的一种CCD响应非均匀性和线性性检测装置，
其特征在于：所述测试光源(1)为激光光源。
3.如权利要求1所述的一种CCD响应非均匀性和线性性检测装置，
其特征在于：所述计算机(9)包括CCD数据采集卡，所述CCD数据
采集卡与待测CCD(6)电连接。
4.如权利要求1所述的一种CCD响应非均匀性和线性性检测装置，
其特征在于：所述光契对(4)为正交光契对(4)，所述正交光契对
(4)的两斜面均镀有反射率为95％的反射膜。
5.如权利要求1-4任一所述的一种CCD响应非均匀性和线性性检测
装置，其特征在于：所述长焦汇聚透镜(5)与待测CCD(6)之间的
距离小于长焦汇聚透镜(5)的瑞利范围。
6.一种CCD响应非均匀性和线性性检测方法，其特征在于，包括以

\t下步骤：
步骤一、固定CCD响应非均匀性和线性性检测装置中待测CCD(6)
的曝光时间、待测CCD(6)的温度，调试并固定CCD响应非均匀性
和线性性检测装置中测试光源(1)的入射激光的能量、衰减片(2)
的衰减倍率、二维平移台(7)的工作参数，标定CCD响应非均匀性
和线性性检测装置中取样镜(3)的能量取样系数γ，能量计(8)经
过溯源标定；
步骤二、关闭CCD响应非均匀性和线性性检测装置的测试光源
(1)，CCD响应非均匀性和线性性检测装置的待测CCD(6)记录多
帧暗图像并将暗图像传输至CCD响应非均匀性和线性性检测装置的
计算机(9)，计算机(9)计算多帧暗图像的平均值作为后续步骤计
算的图像本底；
步骤三、开启CCD响应非均匀性和线性性检测装置的测试光源
(1)，读取能量计(8)的读数Eγ，Eγ为取样镜(3)测得的反射能
量，CCD响应非均匀性和线性性检测装置的待测CCD(6)记录多帧亮
图像并将亮图像传输至CCD响应非均匀性和线性性检测装置的计算
机(9)，计算机(9)将每帧亮图像减去步骤二中的图像本底之后再
读取相应光斑的CCD灰度值、阶次(m，n)，得到多帧亮图像的相对
CCD灰度值...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑垠波，丁磊，周信达，巴荣声，袁静，徐宏磊，姜宏振，张霖，杨晓瑜，陈波，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川;51