[發明專利]一種CCD光電參量的測試方法

無效

• 申請號: 201110002951.9
• 申請日: 2011-01-09
• 公開（公告）號: CN102116830A
• 公開（公告）日: 2011-07-06
• 發明（設計）人: 喬鬧生
• 申請（專利權）人: 湖南文理學院
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 常德市長城專利事務所 43204
• 代理人: 蔡大盛

技術領域

本發明涉及一種電器的測試方法，具體說是一種?CCD光電參量的測試方法。

背景技術

CCD(Charge?Coupled?Device)是一種新型半導體集成光電器件，由于其具有高靈敏度等性能而得到了廣泛的應用，而CCD的性能是由其光電參量決定的，光電參量主要包括響應度、非線性特性、暗信號電壓、飽和電壓、動態范圍等；目前對CCD的性能參量還沒有一種行之有效的測量方法，針對不同的應用領域，一些學者對CCD的光電參量進行了不同的測試，取得了一些成果：如李明偉等人根據CCD光電參量的定義和測試方法，設計了一種線陣CCD光電參量測試系統；葉培建等人采用鹵素燈作為光源，再通過光柵或濾光片獲得單色光對線陣CCD器件主要性能參數及測試方法進行了研究；董怡等人針對CCD測量技術中出現的非線性問題，提出了以光電池為標定基準的CCD非線性測試及非線性標定法；Kutzner?J(國外的作者)等人針對真空管相機的廣泛應用，對CCD傳感器與相機的參量進行測量與測試；李里軍等人利用CCD細分技術進行CCD光電參量測試，從而提高了基于CCD的圖像分辨率；盧意等人用CCD光電參量測試系統測試車輛前燈定標器來得到CCD各個參量；但是這些測試的精度都不是很高，難以精確地檢測出CCD的性能。

發明內容

為了克服現有對CCD測量方法的不足，本發明的目的是提供一種CCD光電參量的測試方法，用以更好地檢測出CCD的性能，得到較高的光電參量測試精度。

為解決其技術問題，本發明采用的技術方案是：采用硬、軟件系統相接合方法對CCD的光電參量的測試系統，其依據是：

1.?CCD器件輸出電壓與輸入曝光量的關系式：

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式中的為CCD的光響應，(理想狀態下的，但在實際工作狀態下的值在1左右)為光電轉換系數，為暗信號電壓，為飽和信號電壓，為提供飽和輸出電壓的最小曝光量，也叫飽和曝光量，它是輸出飽和時的照度（lx）和積累時間（t）的乘積。

該式實驗的結果：在CCD器件曝光量為0即處于暗信號狀態時也要產生暗信號電壓；當曝光量達到飽和曝光量時，輸出電壓達到飽和。

2.?CCD主要光電參量：?CCD光電參量主要有暗信號電壓、飽和電壓、響應度、非線性特性、動態范圍等。這些光電參量直接影響著CCD器件的輸出電壓與輸入曝光量的關系，從而影響著CCD器件的工作；暗信號電壓是CCD器件不可缺少的輸出信號，即使在沒有光照或沒有對CCD器件注入電荷的情況下也會存在；飽和電壓是CCD器件可以產生的最大輸出電壓。當CCD器件輸出電壓達到一定值時,盡管入射光強增加,?但輸出電壓保持不變，此時的輸出電壓就是飽和電壓；響應度是所有像元對同一波長相同照度的響應的平均值，CCD的響應度定義為：(2)?;

式中的為各像元輸出的平均電壓；在理想狀態下，當輸入曝光量小于飽和曝光量時，CCD的輸出電壓與輸入曝光量是符合線性關系的，但在實際工作中，CCD的輸出電壓與輸入曝光量之間存在著非線性特性，其關系式就是式（1）中的情況；動態范圍就是最大信號量，即飽和信號量與噪聲值之比；在CCD器件工作時，以輸出電壓為信號量，以暗信號電壓為噪聲值，動態范圍定義為：(3)；

本系統的組成如下：采用硬件系統與軟件系統相接合的方法對CCD的光電參量進行測試；所述硬件系統由四個子系統組成，即光源及其輔助系統、控制系統、CCD器件和數據獲取系統及PC機數據處理系統；所述軟件系統主要由四個子程序組成，即驅動程序、控制程序、數據獲取程序及數據處理程序；每一個軟件子程序執掌一個子系統，形成一個硬、軟件系統相互協調、相互作用的有機統一整體系統，共同完成CCD各個主要光電參量的測試工作，使得到的結果由PC機顯示器顯示出來。

所述硬件系統中的光源及其輔助系統的主要組成部分有白色LED陣列、聚光透鏡、驅動時鐘和驅動電路；控制系統主要組成部分有伺服驅動器、伺服電機、信號電路和控制電路；CCD器件和數據獲取系統主要組成部分有CCD器件、瞄準器、捕捉器、輻照度計、圖像采取卡、A/D數據轉換器及USB接口芯片單元；PC機數據處理系統主要組成部分有貯存器、D/A數據轉換器、數據輸出器、顯示器。

其中CCD器件輸出電壓與輸入曝光量的關系式：?，??????????????????式中的為CCD的光響應，為光電轉換系數，為暗信號電壓，為飽和信號電壓，為提供飽和輸出電壓的最小曝光量，也叫飽和曝光量，它是輸出飽和時的照度（lx）和積累時間（t）的乘積。