CN204855730U - 一种用于科学级ccd感光均匀性检测的检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于科学级CCD感光均匀性检测的检测装置，属于光学元件检测技术领域中用于检测CCD感光均匀性的检测装置，其目的在于提供一种检测精度高的用于科学级CCD感光均匀性检测的检测装置，检测误差可溯源。其包括光纤激光器、光纤、光纤准直器、第一劈板、第一激光功率计、电动平移台和科学级CCD，光纤激光器产生的入射激光依次通过光、光纤准直器后照射到第一劈板上；一部分激光透过第一劈板形成透射激光并照射到第一激光功率计上；另一部分激光在第一劈板上产生反射照射至科学级CCD上；第一劈板与科学级CCD之间的光路上还设置有第二激光功率计。本实用新型适用于检测CCD感光均匀性的检测装置。

Description

一种用于科学级CCD感光均匀性检测的检测装置

技术领域

本实用新型属于光学元件检测技术领域，涉及一种用于检测CCD感光均匀度的检测装置，尤其涉及一种用于检测科学级CCD感光均匀度的检测装置。

背景技术

近四十年来，CCD器件及其应用技术的研究取得了惊人的进展，特别是在图像传感和非接触测量领域的发展更为迅速。无论是科学级的数码相机、民用的数码相机还是常见的摄像头，其都是以CCD为光信号接受器件的仪器。虽然几者的成像基本原理一致，但他们各有不同的应用领域，尤其是科学级数码相机技术的飞速发展，使科学级数码相机广泛应用于生命科学研究、天文观测、医学检测新仪器的开发、卫星监测、环境监测以及新型武器装备等技术领域。

由于科学级数码相机的应用领域的特殊性，因而对科学级数码相机使用的科学级CCD提出了更高的要求。科学级CCD的感光均匀性是衡量CCD在激光参数测量过程中的一个重要指标，科学级CCD的感光均匀性的优良将直接关系到激光束的近场调制度、对比度、光束有效面积等测量的准确性。常规的CCD的感光均匀性检测通常使用积分球加衰减片、法柏标准器等两种主要方式进行检测。采用积分球对CCD进行感光均匀性进行检测时，CCD芯片将整体感光，因此检测出的CCD的感光均匀性反映的是整个CCD芯片的感光均匀性。由于积分球也存在非标准件，相对于标准的积分球而言，部分积分球也仍将存在误差，且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因积分球所带来的检测误差，即检测误差的可溯源性较差，CCD的感光均匀性检测精度较低。采用法柏标准器进行感光均匀性进行检测时，虽然减少了衰减片的数量，但是由于法柏标准器各点输出的位置不同，因此确定CCD同一点的感光均匀性较为复杂，CCD的感光均匀性检测精度较低。

发明内容

本实用新型的发明目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种检测精度高的用于科学级CCD感光均匀性检测的检测装置，检测误差可溯源。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种用于科学级CCD感光均匀性检测的检测装置，包括光纤激光器、光纤、光纤准直器、第一劈板、第一激光功率计、电动平移台和科学级CCD，所述科学级CCD设置在电动平移台上并可沿电动平移台的水平方向、竖直方向移动；所述光纤激光器产生的入射激光依次通过光、光纤准直器后照射到第一劈板上；一部分激光透过第一劈板形成透射激光，且该透射激光照射到第一激光功率计上；另一部分激光在第一劈板上产生反射形成反射激光，且该反射激光照射至科学级CCD上；所述第一劈板与科学级CCD之间的光路上还设置有第二激光功率计。

作为本实用新型的优选方案，所述电动平移台在背光一侧还设置有同步器，所述同步器分别对应与科学级CCD、第一激光功率计电连接。

作为本实用新型的优选方案，还包括第二劈板，所述第一劈板反射后的反射激光经第二劈板再次反射后照射至科学级CCD上。

作为本实用新型的优选方案，所述科学级CCD的感光芯片与照射到感光芯片上的反射激光相互垂直。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型中，光纤激光器产生的入射激光在第一劈板上产生透射、反射并形成透射激光、反射激光，在进行检测之前先用经过检定的第一激光功率计、经过检定的第二激光功率计标定入射激光的分光系数，检测时取出第二激光功率计，透射激光照射到科学级CCD上，然后暗场条件下触发科学级CCD感光并记录感光图案作为背景图像，然后在激光器发出激光并记录激光的输出功率值和科学级CCD的感光图像，通过移动电动平移台上的科学级CCD实现科学级CCD的全口径扫描，对应位置点的科学级CCD的感光图案的灰度值减去背景图像的灰度值，负值置零并计算置零后的图像全幅灰度积分值，该图像全幅灰度积分值除以对应的输出功率值得到该位置点的感光度，通过计算所有位置点的感光度的标准方差作为科学级CCD的感光均匀性；该检测装置的结构简单、合理，采用该检测装置进行科学级CCD的感光均匀性检测时，由于第一激光功率计和第二激光功率计都是经过检定的，其误差值均已知，因而在检测时的检测误差可溯源，有效避免因检测装置中的部件自身的误差未知而造成的科学级CCD感光均匀性的检测误差，该检测装置的检测误差较小，从而提高了该检测装置的检测精度。

2、本实用新型中，检测装置中还设置有同步器，该同步器分别与科学级CCD、第一激光功率计电连接；当科学级CCD、第一激光功率计需要记录感光图像、激光的输出功率时，同步器分别向科学级CCD、第一激光功率计发出信号，科学级CCD、第一激光功率计同时采集对应信息，从而可有效避免因科学级CCD、第一激光功率计在不同时间点采集信息时因不同时间点的激光的输出功率不同而造成的检测误差，有效提高该检测装置的检测精度。

3、本实用新型中，在第一劈板与科学级CCD之间的光路中还设置第二劈板，第一劈板反射后的反射激光经第二劈板再次反射后照射至科学级CCD上，因而可有效缩短第一劈板与科学级CCD之间距离，使该检测装置的结构更加简单、合理，检测装置占用的空间更小。

附图说明

图1为本实用新型检测前标定分光系数时的结构示意图；

图2为本实用新型检测时的结构示意图；

其中，附图标记为：1—光纤激光器、2—光纤、3—光纤准直器、4—第一劈板、5—第一激光功率计、6—同步器、7—电动平移台、8—科学级CCD、9—第二激光功率计、10—第二劈板。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

一种用于科学级CCD感光均匀性检测的检测装置，该检测装置用于科学级CCD的感光均匀性的检测。该检测装置包括光纤激光器1、光纤2、光纤准直器3、第一劈板4、第一激光功率计5、第二激光功率计9、电动平移台7和科学级CCD8，且该第一激光功率计5和第二激光功率计9均是经过检定的激光功率计，第一激光功率计5和第二激光功率计9均具有对应的误差值。该光纤激光器1产生的入射激光依次经光纤2、光纤准直器3后照射至第一劈板4，且该入射激光在第一劈板4上发生反射和投射。入射到第一劈板4处的部分入射激光投射过第一劈板4形成透射激光，且该透射激光最终将照射至第一激光功率计5上。入射到第一劈板4处的另一部分入射激光在第一劈板4上产生反射形成反射激光，该反射激光最终照射至科学级CCD8上，并在科学级CCD8上形成感光图像。该第二激光功率计9设置在第一劈板4与科学级CCD8之间的光路上；在检测装置进行检测之前，需将第二激光功率计9设置于第一劈板4与科学级CCD8之间的光路上，因而通过第一激光功率计5和第二激光功率计9可标定入射激光在第一劈板4处的分光系数；在用检测装置进行检测时，取出第二激光功率计9，不用放置第二激光功率计9，反射激光照射到科学级CCD8上并在科学级CCD8上形成感光图像的灰度。该科学级CCD8设置在电动平移台7上，且该科学级CCD8可在电动平移台7上沿电动平移台7的水平方向、竖直方向移动，因而在检测时可通过移动电动平移台7上的科学级CCD8，实现对科学级CCD8的全口径扫描。

该检测装置的检测流程为：

步骤一、将科学级CCD8设置在电动平移台7上，并将科学级CCD8置于检测的光路中；

步骤二、使用自准直方式调节科学级CCD8的位置，使科学级CCD8的感光芯片与入射至科学级CCD8的感光芯片上的激光的入射方向垂直；

步骤三、设置科学级CCD8的积分时间（即曝光时间）并将科学级CCD8设置为外触发方式，该积分时间为10毫秒一下；

步骤四、开启光纤激光器1，并调整光纤激光器1的输出功率，使光纤激光器1的输出功率从最低的输出功率开始逐步提高，直到光纤激光器1的输出功率达到某一特定功率值时，激光在科学级CCD8上形成的感光图像的灰度值为科学级CCD8上形成的感光图像的最大灰度值的1/2～2/3；

步骤五、光纤激光器1保持步骤四中的特定输出功率不变，将第二激光功率计9设置在第一劈板4与科学级CCD8之间的光路上，通过经检定后的第一激光功率计5、第二激光功率计9标定入射激光在第一劈板4处的分光系数；

步骤六、关闭光纤激光器1，取出第二激光功率计9，在暗场条件下触发科学级CCD8，此时科学级CCD8上形成的感光图像作为背景图像；

步骤七、开启光纤激光器1，第一激光功率计5记录入射激光的输出功率，科学级CCD8上形成感光图像，从而记录下入射激光的输出功率和科学级CCD8上的感光图像；

步骤八、通过电动平移台7移动科学级CCD8，重复步骤七，实现对科学级CCD8的全口径扫描，且扫描补偿为反射激光在科学级CCD8上形成的感光图像的光斑直径；

步骤九、将步骤八中每个位置点时科学级CCD8上形成的感光图像的灰度值减去步骤六中的背景图像的灰度值，负值置零；

步骤十、计算每个位置点置零后的灰度值的积分值，将计算所得的积分值除以对应位置点的功率值，得到对应位置点的感光度；

步骤十一、计算步骤十中所有位置点的感光度的标准方差，作为科学级CCD8的感光均匀性；

该检测装置中，光纤激光器1产生的入射激光在第一劈板4上产生透射、反射并形成透射激光、反射激光，在进行检测之前先用经过检定的第一激光功率计5、经过检定的第二激光功率计9标定入射激光的分光系数，检测时去掉第二激光功率计9，透射激光照射到科学级CCD8上，然后暗场条件下触发科学级CCD8感光并记录感光图案作为背景图像，然后在激光器发出激光并记录激光的输出功率值和科学级CCD8的感光图像，通过移动电动平移台7上的科学级CCD8实现科学级CCD8的全口径扫描，对应位置点的科学级CCD8的感光图案的灰度值减去背景图像的灰度值，负值置零并计算置零后的图像全幅灰度积分值，该图像全幅灰度积分值除以对应的输出功率值得到该位置点的感光度，通过计算所有位置点的感光度的标准方差作为科学级CCD8的感光均匀性；该检测装置的结构简单、合理，采用该检测装置进行科学级CCD8的感光均匀性检测时，由于第一激光功率计5和第二激光功率计9都是经过检定的，其误差值均已知，因而在检测时的检测误差可溯源，有效避免因检测装置中的部件自身的误差未知而造成的科学级CCD8感光均匀性的检测误差，该检测装置的检测误差较小，从而提高了该检测装置的检测精度。

实施例2

在实施例一的基础上，电动平移台7在背光一侧还设置有同步器6，该同步器分别对应与科学级CCD8、第一激光功率计5电连接。由于激光的输出功率在长时间内的稳定性较差，输出功率的变化均方根值（RMS）可达3%；而激光的输出功率在短时间内的稳定性较高，输出功率的变化可达0.5%以下。因而为了降低甚至消除科学级CCD8、第一激光功率计5在不同时间点采集对应信息时因不同时间点的激光的输出功率的不同造成的检测误差，因而增设同步器6。该同步器6分别与科学级CCD8、第一激光功率计5电连接；当科学级CCD8、第一激光功率计5需要记录感光图像、激光的输出功率时，同步器分别向科学级CCD8、第一激光功率计5发出信号，科学级CCD8、第一激光功率计5同时采集对应信息，从而可有效避免因科学级CCD8、第一激光功率计5在不同时间点采集信息时因不同时间点的激光的输出功率不同而造成的检测误差，有效提高该检测装置的检测精度。

实施例

在实施例一或实施例二的基础上，该检测装置还包括第二劈板10，第一劈板4反射后的反射激光在第二劈板10上再次反射，且经第二劈板10反射后的反射激光照射到科学级CCD8上。该第二激光功率计9设置于第二劈板10与科学级CCD8之间。

在第一劈板4与科学级CCD8之间的光路中还设置第二劈板10，第一劈板4反射后的反射激光经第二劈板10再次反射后照射至科学级CCD8上，因而可有效缩短第一劈板4与科学级CCD8之间距离，使该检测装置的结构更加简单、合理，检测装置占用的空间更小。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于科学级CCD感光均匀性检测的检测装置，其特征在于：包括光纤激光器（1）、光纤（2）、光纤准直器（3）、第一劈板（4）、第一激光功率计（5）、电动平移台（7）和科学级CCD（8），所述科学级CCD（8）设置在电动平移台（7）上并可沿电动平移台（7）的水平方向、竖直方向移动；所述光纤激光器（1）产生的入射激光依次通过光纤（2）、光纤准直器（3）后照射到第一劈板（4）上；一部分激光透过第一劈板（4）形成透射激光，且该透射激光照射到第一激光功率计（5）上；另一部分激光在第一劈板（4）上产生反射形成反射激光，且该反射激光照射至科学级CCD（8）上；所述第一劈板（4）与科学级CCD（8）之间的光路上还设置有第二激光功率计（9）。

2.如权利要求1所述的一种用于科学级CCD感光均匀性检测的检测装置，其特征在于：所述电动平移台在背光一侧还设置有同步器（6），所述同步器（6）分别对应与科学级CCD（8）、第一激光功率计（5）电连接。

3.如权利要求1所述的一种用于科学级CCD感光均匀性检测的检测装置，其特征在于：还包括第二劈板（10），所述第一劈板（4）反射后的反射激光经第二劈板（10）再次反射后照射至科学级CCD（8）上。

4.如权利要求1或3所述的一种用于科学级CCD感光均匀性检测的检测装置，其特征在于：所述科学级CCD（8）的感光芯片与照射到感光芯片上的反射激光相互垂直。