CN114112320B - 一种小靶面天文光学探测器性能自动检测***及方法 - Google Patents
一种小靶面天文光学探测器性能自动检测***及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114112320B CN114112320B CN202111146461.6A CN202111146461A CN114112320B CN 114112320 B CN114112320 B CN 114112320B CN 202111146461 A CN202111146461 A CN 202111146461A CN 114112320 B CN114112320 B CN 114112320B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light source
- detector
- shooting
- detection
- performance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 76
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 65
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 40
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 27
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 18
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 5
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 4
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 description 3
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 description 3
- 241001330002 Bambuseae Species 0.000 description 3
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 description 3
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 description 3
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 3
- 239000005337 ground glass Substances 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N carbonyl sulfide Chemical compound O=C=S JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- 206010063385 Intellectualisation Diseases 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013112 stability test Methods 0.000 description 1
- 238000010301 surface-oxidation reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
- G01M11/02—Testing optical properties
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
- G01M11/02—Testing optical properties
- G01M11/04—Optical benches therefor
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
本发明提供了一种小靶面天文光学探测器性能自动检测***及方法，涉及天文光学探测技术领域，能够实现边长小于30mm的小靶面天文光学探测器性能的自动检测，提供探测器性能检测所需的暗室环境和光环境；该***包括：光源主体，用于为探测器性能检测提供光源；遮光筒，其两端分别与所述光源主体以及待测探测器连接，用于对所述光源主体发出的光进行处理得到满足要求的检测光线；主控设备，分别与所述光源主体和所述待测探测器连接，用于控制所述光源主体和所述待测探测器的工作并得到检测结果。本发明提供的技术方案适用于探测器性能检测的过程中。
Description
技术领域
本发明涉及天文探测技术领域，尤其涉及一种小靶面天文光学探测 器性能自动检测***及方法。
背景技术
探测器是光学望远镜观测***的重要组成部分，而探测器的性能则 是影响天文观测质量的重要因素。提高望远镜***天文观测能力主要有两 个途径：第一个是增大望远镜口径，望远镜口径越大，集光本领越强，在 相同观测环境下探测到的目标越暗；第二个是提高望远镜的观测效率，比 如通过镀膜提高镜面的反射率或者透射率、清洗主镜等。而提高望远镜观测效率最直接的方法之一就是根据观测的需求选择最合适的探测器，这要 求我们清楚探测器的性能参数。
天文观测可以粗略分为三个步骤，分别是天文观测之前的准备工作； 使用望远镜进行天文观测；以及观测完毕后对观测数据进行处理与分析。 清楚的知道探测器性能参数可以帮助我们在天文观测之前合理的制定观 测策略，这是非常重要的准备工作之一。在天文观测过程中，根据探测器 性能参数，通过对获得图像进行分析，可以实时监测望远镜***状态、天气情况，对观测策略进行实时调整，以及对故障、隐患进行辅助诊断。在 观测完成之后，根据探测器的增益、读出噪声、暗电流等参数，可以对观 测数据进行精确的数据处理。明确探测器性能参数，在天文观测事前、事 中和事后都具有重要的作用和意义。所以需要对探测器进行性能检测，明 确探测器的性能参数。
目前，望远镜控制正在从自动化向智能化进行转变，探测器获得的 图像数据可以反映整个***的状态，是实现天文观测智能化控制的重要输 入条件。探测器性能自动检测是望远镜自动化控制转变为智能化控制的重 要基础。
探测器性能检测要求技术人员对探测器有较深了解，清楚检测项目、 检测方法、数据处理方法等，对于不是从事探测器研究的技术人员，有一 定的门槛。此外，在实验室搭建测试平台，对环境有较为严苛的要求，搭 建过程、测试过程、数据处理过程耗时较长。
因此，有必要研究一种天文观测常用小靶面天文光学探测器性能自 动检测***及方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个 问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种小靶面天文光学探测器性能自动检测 ***及方法，能够实现边长小于30mm的小靶面天文光学探测器性能的自 动检测，提供探测器性能检测所需的暗室环境和光环境。
一方面，本发明提供一种小靶面天文光学探测器性能自动检测***，所 述***包括：
光源主体，用于为探测器性能检测提供光源；
遮光筒，其两端分别与所述光源主体以及待测探测器连接，用于对所述 光源主体发出的光进行处理得到满足要求的检测光线；
主控设备，分别与所述光源主体和所述待测探测器连接，用于控制所述 光源主体和所述待测探测器的工作并得到检测结果。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所 述光源主体包括壳体、设于所述壳体内的光源模块和数控稳压模块；
所述数控稳压模块分别与所述光源模块以及所述主控设备连接；所述数 控稳压模块在所述主控设备的控制下实现对流经所述光源模块的电流进行 调节，通过控制电流的大小实现光源的开启、关闭以及亮度变化；
所述壳体壁上设有光源出光孔，所述光源模块正对所述光源出光孔设置。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所 述遮光筒包括遮光筒壳体、设于所述遮光筒壳体内的若干滤光片和若干扩 散片；
所述遮光筒壳体的一端通过连接件与所述光源主体的光源出光孔密 封连接，另一端通过转接接口与待测探测器的采集端密封连接。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所 述滤光片通过设置在所述遮光筒壳体近光源入口处。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所 述扩散片依次设置在所述滤光片的后面。
另一方面，本发明提供一种小靶面天文光学探测器性能自动检测方法， 所述方法适用于如上任一所述的自动检测***；
所述方法的步骤包括：
S1、设置检测项目和待测探测器的档位；
S2、根据步骤S1的设置进行试拍，调节光源亮度；
S3、根据步骤S1的设置进行图像拍摄；
S4、由主控设备拍摄的图像进行处理，得到该待测探测器在设置的检测 项目和档位下的性能检测结果。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步 骤S2的内容包括：
S21、设置好曝光时间和光源控制输出电流；
S22、试拍，得到试拍图像；
S23、取试拍图像中心特定大小区域内的所有像素，判断像素均指是否 在亮度合适判断区间内；
S24、若在亮度合适判断区间内，则判断为亮度合适，进入下一步；
若小于亮度合适判断区间的最小值，则增加光源控制输出电流后重新进 入S22；
若大于亮度合适判断区间的最大值，则减小光源控制输出电流后重新进 入S22。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所 述检测项目包括增益、读出噪声、满阱电荷、动态范围、线性度、本底稳定 性、像元读出噪声统计、像元不均匀性和暗电流中的任意一种或多种。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，当 测试项目为增益、读出噪声、满阱电荷或动态范围时，S3中图像拍摄的步 骤包括：关闭光源，3秒后拍摄至少两张本底图像；打开光源，5秒后拍 摄一系列不同曝光时间的平场图像；不同曝光时间具体为曝光时间依次增加 直至图像饱和；
当测试项目为线性度时，S3中图像拍摄的步骤包括：打开光源，5秒 后拍摄一系列不同曝光时间的平场图像；不同曝光时间具体为曝光时间依次 增加直至图像饱和；
当测试项目为像元不均匀性时，S3中图像拍摄的步骤包括：打开光源， 5秒后拍摄不少于10张曝光时间为2s的图像；
当测试项目为本底稳定性时，S3中图像拍摄的步骤包括：设置拍摄时间间隔以及拍摄张数，关闭电源，3秒后拍摄所需张数的本底图像；
当测试项目为像元读出噪声统计时，S3中图像拍摄的步骤包括：关 闭光源，3秒后连续拍摄不少于150张的本底图像；
当测试项目为暗电流时，S3中图像拍摄的步骤包括：设置暗电流曝 光时间，关闭光源，3秒后拍摄不少于3张暗电流图像。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，多 个检测项目同时选择时，检测优先关系包括：
增益、读出噪声、满阱电荷、动态范围>线性度>像元不均匀性；以及
本底稳定性>像元读出噪声统计。
与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或 有益效果：本申请探测器性能自动检测可以对探测器实现即时“健康状态 管理”，可以有效保证探测器的状态，更好的服务天文观测；
上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：能够 供探测器性能检测所需的暗室环境和光环境，并实现探测器性能的自动检 测。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所 有技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动 的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明一个实施例提供的小靶面天文光学探测器性能自动检 测***检测端结构图；
图2是本发明一个实施例提供的小靶面天文光学探测器性能自动检 测***检测端方形主体结构示意图；
图3是本发明一个实施例提供的小靶面天文光学探测器性能自动检 测***检测端遮光筒结构示意图；
图4是本发明一个实施例提供的小靶面天文光学探测器性能自动检 测***连接示意图；
图5是本发明一个实施例提供的小靶面天文光学探测器性能自动检 测方法流程图；
图6是本发明一个实施例提供的数控稳压控制板原理框图。
其中，图中：
1、光源主体；2、遮光筒；3、转接接口；4、光源板；5、光源板安 装槽；6、稳压控制板安装槽；7、数控稳压控制板；8、连接件；9、固定 环；10、第一滤光片；11、第二滤光片；12、第一扩散片；13、第二扩散 片。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例 进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全 部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创 造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的， 而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数 形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清 楚地表示其他含义。
小靶面天文光学探测器性能自动检测***的结构如图1所示，包括光源 主体1和遮光筒2两部分，遮光筒2的一端与主体连接，另一端与待测探测 器(比如相机)连接。光源主体用于提供自动检测所需的光源，遮光筒用于 实现光源主体与待测探测器的连接，并对光源主体发出的光进行处理获得满 足要求的测试光线。自动检测***还包括主控设备，主控设备分别与光源主 体和待测探测器连接，用于根据测试需要控制主体内光源等部件以及待测探 测器的工作，并采集待测探测器在控制下得到的光学测试数据(比如满足曝 光度等测试要求的拍摄图片)，分析光学测试数据得到天文光学探测器的性能数据。
光源主体，如图2所示。方形主体包括中间由四个壳壁围成的内空 柱以及设于内空柱左右两侧的侧盖板，左右两个侧盖板上均设有凹槽，安 装在内空柱端部的凸出台阶上，这样可以有效防止环境光线通过侧板进入， 保持内部的光学暗室环境。内空柱的内壁上设有两个插槽，分别为光源板安装槽5和稳压控制板安装槽6；光源板4插装在光源板安装槽5内，并 与设置在左右两侧盖板上的卡槽配合实现固定；数控稳压控制板7则通过 稳压控制板安装槽6进行插装，同样与设置在左右两侧盖板上的卡槽配合 实现固定。光源使用的是Thorlabs宽带LED MBB1D1，Thorlabs已将该 LED封装在高导热的金属基印刷电路板上，为了减小LED工作时因温度升 高导致输出功率衰减的问题，将该LED涂导热硅胶后固定在光源板上，电 线通过光源板上的导线孔与数控稳压控制板7相连，导线孔穿线后涂黑胶密封，并粘贴黑胶带防止漏光。数控稳压控制板7用于为光源的供电进行 前期处理，输出稳定的电压和电流，通过输出电流值的变化来调节光源亮 度以及光源的开启和关闭。
数控稳压控制板原理框图如图6所示，主要包括微处理器、输出电压 电流控制单元、电压信号处理单元和电流信号处理单元。数控稳压控制板 通过运放负反馈实现输出电流调节，概述如下：用户通过主控设备设置需 要输出的电流值ISET，数控稳压控制板的微处理器接收到后，根据设定输 出的电流值和实际的电压值V，计算出需要输出的电流基准信号Iref，将 电流基准信号发送给输出电压电流控制单元，该单元通过基准信号调节输 出电流IOUT。
数控稳压控制板通过如下工作过程来读取输出的电流和电压值：通过 数控稳压控制板输出电流取样电阻R1采集输出电流，然后通过电流信号处理 单元将采集到的信号进行放大处理，最后将处理好的信号传输给微处理器， 微处理器通过自带的ADC模数转换器将采集到的模拟信号转化为数字信号， 计算出输出电流值IOUT；通过电阻R2和R3分压后采集输出电压信号，然后通 过输出电压信号处理单元将采集到的信号进行处理，最后将处理好的信号传 输给微处理器，微处理器通过自带的ADC模数转换器将采集到的模拟信号转化为数字信号，计算出输出电压值VOUT。
在实际使用中，数控稳压控制板通过用户设定不同的输出电流值完成 输出电流的调节。对于本套***，主控设备通过分析探测器试拍图像，自 动设定输出电流值，最终实现光源亮度的调节。
遮光筒2的结构如图3所示，整体为内径2英寸的圆筒，主要包括 圆柱形内空遮光筒壳体、连接件8、转接接口3、滤光片以及毛玻璃扩散 片。其中，连接件8和转接接口3分别设置在遮光筒壳体的两端，连接件 8用于实现遮光筒2与方形主体1之间的连接，转接接口3用于实现遮光 筒2与待测探测器之间的连接。遮光筒内有内螺纹，连接件8和转接接口 3上设有外螺纹，实现螺纹连接。遮光筒内分为滤光区和扩散区。滤光区包括两个滤光片，第一滤光片10和第二滤光片11分别通过设置在遮光筒 壳体内壁上的固定环进行固定。扩散区包括两个扩散片，第一扩散片12 和第二扩散片13也分别通过设置在遮光筒壳体内壁上的固定环进行固定， 两个扩散片、两个滤光片均平行设置。滤光片和扩散片的数量可以根据具 体情况进行调整。遮光筒的设置主要有两个作用，一是可以增加光线接触面积，挡杂散光，二是可以通过设置扩散片、滤光片等器件实现对测试光 线的特定处理。方形主体1、遮光筒2和待测探测器以及彼此之间的连接 均为密封性的连接，以保证内部为光学暗室环境。扩散片可以是毛玻璃扩 散片或其他能够实现相似功能的扩散片，滤光片可以是中性密度滤光片或 其他可以实现相似功能的滤光片。
本发明一个实施例提供的小靶面天文光学探测器性能自动检测*** 方形主体的尺寸为115mm×104mm×80mm，遮光筒外径为56.7mm，内 径2英寸，长度为215mm。
天文光学探测器一般使用的是科学级背照式芯片，其量子效率很高， 对光非常灵敏。为了获得稳定光源，输入LED的电流不能过小，否则光源 的稳定性不高，但是输入LED的电流增加，会使得LED亮度增加，为了获 得合适的图像，需要减小曝光时间，但是对于拥有机械快门的探测器来说， 不能忽略快门效应的影响，所以通常情况下，曝光3-5秒达到饱和为宜。 本***使用的光源为Thorlabs宽带LED MBB1D1，经测试，当光源稳定工 作时，对于天文光学探测器来说光源亮度太高，因此需要使用滤光片(吸 收式型)衰减光源亮度，即前面的两个滤光片可以为中性密度滤光片，故 在遮光筒内进光处，使用固定环固定了两个中性密度滤光片，第一和第二 滤光片的减光效率分别为1％和10％，也就是实现1/1000减光效果，滤光 片的设置方式不一定是两个，可以仅用一个1/1000的滤光片或者使用三 个10％的滤光片来实现。如果更换光源，需要根据光源LED的性能，决定 是否需要中性密度滤光片或者如何搭配使用中性密度滤光片。
为了在遮光筒出光口位置获得稳定均匀的光源，在遮光筒中添加了 两块扩散片，经TracePro建模分析，将两片中性密度滤光片贴紧安装在 入口约1厘米处，第一扩散片距离中性密度滤光片约2厘米处，第二扩散 片距离第一扩散片约5厘米处。通过TracePro建模分析和实测发现，对 于中性密度滤光片放置位置没有特别的要求，尽量靠近光源就行，而对于 毛玻璃扩散片，光进入后会扩散，如果两片扩散片离着很近会影响扩散效 果，所以尽量使两片扩散片的距离在50mm以上，相应的最后一片扩散片 距离待测探测器也最好在50mm以上。连接件8两端为螺纹，可以将遮光 筒和主体外壳连接在一起。光电器件和主体外壳出口直径的比值需要在3 至5之间，此时可在光电器件受光面上获得比较均匀的照度场，本***中 设计遮光筒长度为主体外壳出光孔直径的四倍左右，可以在遮光筒出光口位置获得满足测试需求的均匀照度的光场。
方形主体、遮光筒均使用铝制作壳体，光源板也采用铝制作，这样 可以帮助LED散热，保证输出功率的稳定性。同时，这些部件均进行表面 氧化发黑处理，使光源板上方空间和遮光筒内空间形成密闭暗室，能够在 黑暗环境下获取天文光年探测器本底、暗场图像。
该***可以自动检测与天文观测密切相关的光学探测器主要性能参 数，包括增益、读出噪声、满阱电荷、动态范围、线性度、本底稳定性、 像元读出噪声统计、像元不均匀性、暗电流等性能参数。
当测试探测器增益、读出噪声、满阱电荷、动态范围、线性度、像 元不均匀性时，需要光源关闭情况下，拍摄2张探测器0秒曝光图像；然 后打开光源，等待5秒待光源稳定后，拍摄一系列曝光时间依次增加的平 场图像；最后进行数据分析并输出结果。当测试探测器本底稳定性、像元 读出噪声统计时，需要关闭光源情况下，拍摄一定间隔时间的200张0 秒曝光的本底图像，进行数据分析并输出结果。当测试探测器暗电流时， 需要关闭光源情况下，拍摄一系列曝光时间依次增加的暗流图像，进行数 据分析并输出结果。
天文光学探测器性能检测连接如图4所示，天文光学探测器性能自动 检测设备和天文探测器通过接口相连接，天文光学探测器性能自动检测设 备通过USB数据线和主控电脑(即主控设备的具象)相连，天文探测器通 过数据线和主控电脑相连，这样通过主控电脑上的检测***控制软件，就可以分别控制光源状态和探测器拍摄，实现检测图像获取，然后通过数据 处理，获得探测器性能参数。检测流程如图5所示。
测试前需要连接相机和光源，然后选择待测项目以及所要检测相机 的档位，设置完成后主控设备会自动判断前面的操作步骤是否正常，如若 正常，则可以开始检测；如果有问题，主控设备会进行提示并要求操作人 员按照提示内容检查相关设置和连接。
开始检测后，相机会设置成待测档位，曝光时间设置为2s，光源控 制输出电流初设为0.1A，进行试拍。对于12-bit档位输出，取中心区域 100×100像素，如果均值在2000至2500ADU，则认为光源亮度合适；如 果均值小于2000ADU，则增加光源控制输出电流，再次判断直至符合； 如果均值大于2500ADU，则减小光源控制输出电流，再次判断直至符合。 对于14-bit档位输出，取中心区域100×100像素，如果均值在8500至 9500ADU，则认为光源亮度合适；如果均值小于8500ADU，则增加光源控制输出电流，再次判断直至符合；如果均值大于9500ADU，则减小光 源控制输出电流，再次判断直至符合。对于16-bit档位输出，同样取中心区域100×100像素，如果均值在30000至35000ADU，则认为光源亮 度合适；如果均值小于30000ADU，则增加光源控制输出电流，再次判断 直至符合；如果均值大于35000ADU，则减小光源控制输出电流，再次判 断直至符合。
光源亮度调节完毕后，开始根据检测项目拍摄图像，要求如下：
1、测试项为增益、读出噪声、满阱电荷、动态范围
光源关闭，3秒钟后拍摄两张本底图像；
光源控制输出电流为上述测试值，光源打开5秒钟后，曝光时间依 次设置0.4秒、0.8秒、1.2秒、...4.6秒、5.0秒，每个曝光时间拍摄 2张图像，即获得了一系列曝光时间依次增加直至饱和的平场图像。
2、测试项为线性度
光源控制输出电流为上述测试值，光源打开5秒钟后，曝光时间依 次设置0.4秒、0.8秒、1.2秒、...4.6秒、5.0秒，每个曝光时间拍摄 2张图像，即获得了一系列曝光时间依次增加直至饱和的平场图像。
3、测试项为像元不均匀性
光源控制输出电流为上述测试值，光源打开5秒钟后，拍摄10张2s 曝光图像，即像元满阱电荷一半左右图像；
4、测试项为本底稳定性
设置时间间隔和拍摄张数，光源关闭，3秒钟后拍摄一系列本底图像；
本项检测在拍摄一系列本底图像时没有时间间隔上的要求，按一个 统一的时间间隔即可；本底稳定性测试需要观测一个时间段内相机的稳定 性，故而需在该时间段(一般为一个观测夜，比如10小时)内拍摄一系 列0秒曝光的本底图像，主控设备的软件***对图像进行处理求出均值即可，可以根据求出的均值获得关于时间和图像均值的折线图，分析这段时 间内相机的稳定性；
5、测试项为像元读出噪声统计
光源关闭，3秒钟后连续拍摄200张本底图像；本项中拍摄的本底图 像是为了分析像元的读出噪声，不需要考虑时间范围，只需获得200张图 像，对每个像素的200个值求标准偏差即可统计得到；
6、测试项为暗电流
设置暗电流曝光时间；
光源关闭，3秒钟后，按照设置曝光时间拍摄一系列暗电流图像，每 个曝光时间拍摄三张；
设置曝光时间是设置一系列的曝光时间，比如120秒、300秒、600 秒、1200秒、2400秒、3600秒，那么在拍摄的时候相机就会在对应的曝 光时间拍摄三张，之所以拍摄三张是因为长时间曝光会有比较多的宇宙线 打在探测器上，形成很多亮点，要通过三张图像将宇宙线形成的亮点去掉；
不同类型或者不同品牌的探测器曝光时间有时会有限制，比如CMOS， 有的最长只能60秒曝光，有的最长600秒，而CCD则通常没有曝光时间 的限制，所以，曝光时间的设置需要用户根据待测探测器的性能进行调整；
这项检测和前面第1项、第2项不同，这项需要用户根据待测探测 器进行调整和手动输入，而第1项、第2项无需调整，在完成光源亮度调 节后，就按照固定的模式拍摄即可。
如果同时选择测试项为增益(包括读出噪声、满阱电荷、动态范围)、 线性度，则只拍摄测试项为增益的图像，即优先级为测试项增益、包括读 出噪声、满阱电荷、动态范围>线性度>像元不均匀性；如果同时选择测试 项为本底稳定性、像元读出噪声统计，则测试项本底稳定性>像元读出噪 声统计。
当拍摄完探测器该档位检测项的所有图像后，***判断是否还有未 拍摄的档位，如果有则，切换档位，继续上述检测项目所需图像的拍摄， 直至所有档位相关图像全部采集齐全。
当拍摄完探测器一个档位的所有图像数据后，***根据上述检测项 数据处理方法，自动处理这些图像数据，并输出结果。
探测器自动检测***可以解决现有检测存在的实际问题，选择好检 测项目，通过自动拍摄、自动数据处理，就可获得相机的性能参数，提高 检测效率，降低检测门槛。本发明的自动检测***适用于边长30mm内小 靶面天文光学探测器的自动检测，该***可以自动检测与天文观测密切相关的光学探测器主要性能参数(增益、读出噪声、满阱电荷、动态范围、 线性度、本底稳定性、像元读出噪声统计、像元不均匀性、暗电流等性能 参数)，长期检测并分析，可以对探测器健康状态进行判定和管理。
以上对本申请实施例所提供的一种小靶面天文光学探测器性能自动 检测***及方法，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解 本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本 申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述， 本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本 领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。 本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以 组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当 中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包 括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员 能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的 一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所 附权利要求书所界定者为准。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意 在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者***不仅包 括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种 商品或者***所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一 个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者***中还存在另外的相同要素。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的 关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存 在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”， 一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应 当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的 排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想 范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员 所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权 利要求书的保护范围内。
Claims (7)
1.一种小靶面天文光学探测器性能自动检测***，其特征在于，所述***包括：
用于为探测器性能检测提供光源的光源主体；
用于对所述光源主体发出的光进行处理以得到满足要求的检测光线的遮光筒；以及用于控制所述光源主体和待测探测器的主控设备；
所述遮光筒的一端与所述光源主体固接，另一端与待测探测器固接；
所述主控设备分别与所述光源主体和所述待测探测器信号连接；
所述遮光筒包括遮光筒壳体、设于所述遮光筒壳体内的若干滤光片和若干扩散片；
所述遮光筒壳体的一端通过连接件与所述光源主体的光源出光孔密封连接，另一端通过转接接口与所述待测探测器的采集端密封连接；
所述滤光片通过设置在所述遮光筒壳体近光源入口处；
所述扩散片依次设置在所述滤光片的后面。
2.根据权利要求1所述的小靶面天文光学探测器性能自动检测***，其特征在于，所述光源主体包括壳体、设于所述壳体内的光源模块和数控稳压模块；
所述数控稳压模块分别与所述光源模块以及所述主控设备连接；
所述壳体壁上设有光源出光孔，所述光源模块正对所述光源出光孔设置。
3.一种小靶面天文光学探测器性能自动检测方法，其特征在于，所述方法适用于权利要求1-2任一所述的自动检测***；
所述方法的步骤包括：
S1、设置检测项目和待测探测器的档位；
S2、根据步骤S1的设置进行试拍，调节光源亮度；
S3、根据步骤S1的设置进行图像拍摄；
S4、由主控设备对拍摄的图像进行处理，得到该待测探测器在设置档位和检测项目下的性能检测结果。
4.根据权利要求3所述的小靶面天文光学探测器性能自动检测方法，其特征在于，步骤S2的内容包括：
S21、设置好曝光时间和光源控制输出电流；
S22、试拍，得到试拍图像；
S23、取试拍图像中心特定大小区域内的所有像素，判断像素均值是否在亮度合适判断区间内；
S24、若在亮度合适判断区间内，则判断为亮度合适，进入下一步；
若小于亮度合适判断区间的最小值，则增加光源控制输出电流后重新进入S22；
若大于亮度合适判断区间的最大值，则减小光源控制输出电流后重新进入S22。
5.根据权利要求3所述的小靶面天文光学探测器性能自动检测方法，其特征在于，所述检测项目包括增益、读出噪声、满阱电荷、动态范围、线性度、本底稳定性、像元读出噪声统计、像元不均匀性和暗电流中的任意一种或多种。
6.根据权利要求5所述的小靶面天文光学探测器性能自动检测方法，其特征在于，当测试项目为增益、读出噪声、满阱电荷或动态范围时，S3中图像拍摄的步骤包括：关闭光源，3秒后拍摄至少两张本底图像；打开光源，5秒后拍摄一系列不同曝光时间的平场图像；不同曝光时间具体为曝光时间依次增加直至图像饱和；
当测试项目为线性度时，S3中图像拍摄的步骤包括：打开光源，5秒后拍摄一系列不同曝光时间的平场图像；不同曝光时间具体为曝光时间依次增加直至图像饱和；
当测试项目为像元不均匀性时，S3中图像拍摄的步骤包括：打开光源，5秒后拍摄不少于10张曝光时间为2s的图像；
当测试项目为本底稳定性时，S3中图像拍摄的步骤包括：设置拍摄时间间隔以及拍摄张数，关闭电源，3秒后拍摄所需张数的本底图像；
当测试项目为像元读出噪声统计时，S3中图像拍摄的步骤包括：关闭光源，3秒后连续拍摄不少于150张的本底图像；
当测试项目为暗电流时，S3中图像拍摄的步骤包括：设置暗电流曝光时间，关闭光源，3秒后拍摄不少于3张暗电流图像。
7.根据权利要求5所述的小靶面天文光学探测器性能自动检测方法，其特征在于，多个检测项目同时选择时，检测优先关系包括：增益、读出噪声、满阱电荷、动态范围>线性度>像元不均匀性；以及本底稳定性>像元读出噪声统计。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111146461.6A CN114112320B (zh) | 2021-09-28 | 2021-09-28 | 一种小靶面天文光学探测器性能自动检测***及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111146461.6A CN114112320B (zh) | 2021-09-28 | 2021-09-28 | 一种小靶面天文光学探测器性能自动检测***及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114112320A CN114112320A (zh) | 2022-03-01 |
| CN114112320B true CN114112320B (zh) | 2024-03-08 |
Family
ID=80441629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111146461.6A Active CN114112320B (zh) | 2021-09-28 | 2021-09-28 | 一种小靶面天文光学探测器性能自动检测***及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114112320B (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09311270A (ja) * | 1996-05-17 | 1997-12-02 | Nikon Corp | カメラの焦点検出装置 |
| JP2004014907A (ja) * | 2002-06-10 | 2004-01-15 | Nikon Corp | 収差測定装置 |
| CN107449587A (zh) * | 2017-08-16 | 2017-12-08 | 中国科学院国家天文台 | 一种测试探测器像元内不均匀性的装置及方法 |
| CN109243268A (zh) * | 2018-08-28 | 2019-01-18 | 北京空间机电研究所 | 一种宇航用可见光图像探测器测试与演示验证平台及方法 |
| KR20190063116A (ko) * | 2017-11-29 | 2019-06-07 | 주식회사 아이트릭스테크놀로지 | 극미광 관측천문용 영상처리 기술을 이용한 무광원 카메라 시스템 |
| CN211401624U (zh) * | 2019-12-31 | 2020-09-01 | 吉林省远大光学检测技术有限公司 | 一种探测器线性度测试***光学元件保护装置 |
| CN112055199A (zh) * | 2020-09-22 | 2020-12-08 | 中国科学技术大学 | 一种科学级cmos相机性能测试***和方法 |
| CN112067552A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-12-11 | 江苏迪盛智能科技有限公司 | 一种光学镜头检测治具及光学镜头检测*** |
-
2021
- 2021-09-28 CN CN202111146461.6A patent/CN114112320B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09311270A (ja) * | 1996-05-17 | 1997-12-02 | Nikon Corp | カメラの焦点検出装置 |
| JP2004014907A (ja) * | 2002-06-10 | 2004-01-15 | Nikon Corp | 収差測定装置 |
| CN107449587A (zh) * | 2017-08-16 | 2017-12-08 | 中国科学院国家天文台 | 一种测试探测器像元内不均匀性的装置及方法 |
| KR20190063116A (ko) * | 2017-11-29 | 2019-06-07 | 주식회사 아이트릭스테크놀로지 | 극미광 관측천문용 영상처리 기술을 이용한 무광원 카메라 시스템 |
| CN109243268A (zh) * | 2018-08-28 | 2019-01-18 | 北京空间机电研究所 | 一种宇航用可见光图像探测器测试与演示验证平台及方法 |
| CN211401624U (zh) * | 2019-12-31 | 2020-09-01 | 吉林省远大光学检测技术有限公司 | 一种探测器线性度测试***光学元件保护装置 |
| CN112067552A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-12-11 | 江苏迪盛智能科技有限公司 | 一种光学镜头检测治具及光学镜头检测*** |
| CN112055199A (zh) * | 2020-09-22 | 2020-12-08 | 中国科学技术大学 | 一种科学级cmos相机性能测试***和方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 天文CMOS相机测试平台及控制***的实现;罗志远 等;《天文研究与技术》;20190731;第16卷(第3期);第345-352页 * |
| 用于天文成像探测的IRFPA性能参数测试;冯志伟;杨潇;白先勇;段帷;宋谦;吴宏;张志勇;;影像科学与光化学;20170315(02);第48-54页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114112320A (zh) | 2022-03-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4847680A (en) | Image pickup apparatus with white balance control | |
| JP2954704B2 (ja) | 微小画像信号の動的補正方法と装置 | |
| CN101532948B (zh) | Ccd相机成像应用的校准方法 | |
| CN101884011A (zh) | 用于数字摄像机***的闪光补偿*** | |
| CN106405382A (zh) | 低照度cmos芯片性能测试*** | |
| US7511255B2 (en) | Spectrophotometer with optical system for spectrally dispersing measurement light and photodiode array | |
| CN105571827B (zh) | 一种日冕仪平场测量和光强标定的装置与方法 | |
| US20150109445A1 (en) | Camera arrangement for a vehicle and method for calibrating a camera and for operating a camera arrangement | |
| CN111707453B (zh) | 光源测试方法与*** | |
| CN114279563A (zh) | 便携式辐射标准源及其对成像光谱仪的辐射定标方法 | |
| CN114112320B (zh) | 一种小靶面天文光学探测器性能自动检测***及方法 | |
| CN110864882A (zh) | 一种多光谱紫外光灵敏度检测***及方法 | |
| CN216524708U (zh) | 一种小靶面天文光学探测器性能自动检测*** | |
| CN110926762B (zh) | 一种紫外成像仪带外抑制能力的检测***及方法 | |
| WO2015152388A1 (ja) | 照度検出ができる固体撮像装置およびこれを用いたカメラ、照明器具、表示装置 | |
| US4974810A (en) | Flare light compensation | |
| Bellia et al. | Calibration procedures of a CCD camera for photometric measurements | |
| Cattini et al. | Low-cost imaging photometer and calibration method for road tunnel lighting | |
| JP6016377B2 (ja) | 照明装置及び撮像システム | |
| JP6088013B2 (ja) | 物体を検査及び／又は計測するためのカメラシステム及び方法 | |
| CN105590941B (zh) | 一种提高光电传感器及感光材料弱光检测能力的方法 | |
| Yang et al. | Fixed pattern noise pixel-wise linear correction for crime scene imaging CMOS sensor | |
| Jain et al. | Circadian lighting in a space daylit by a tubular daylight device | |
| Baer | CCD requirements for digital photography | |
| Kimbrough et al. | Characterization of the series 1000 camera system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |