一種ccd性能參數(shù)測試裝置及測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光感器件性能測試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種CCD性能參數(shù)測試裝置及 測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電荷藕合器件（Charge Coupled Device，簡寫CO)，又名CO)圖像傳感器、圖像控 制器），是一種光能轉(zhuǎn)換器件，它使用高感光度的半導(dǎo)體材料制成，能把光線轉(zhuǎn)變成電荷并 存儲。CCD已被廣泛應(yīng)用于攝像、圖像采集、掃描儀以及工業(yè)測量等領(lǐng)域。CCD的性能參數(shù) 有噪聲、響應(yīng)度（SiTF)、飽和照度、閾照度、動態(tài)范圍、均勻性，C⑶出廠前必須對這些性能 參數(shù)進(jìn)行檢測，以確保出廠的CCD的具有良好的性能。
[0003] 目前對CCD的性能參數(shù)進(jìn)行檢測的方式大多為在光學(xué)與光電測試設(shè)備的基本上 通過目視測量、人工判讀和人工數(shù)據(jù)處理，且大多數(shù)積分球僅提供一次混光，混光效果不 佳，光照均勻性不強(qiáng)，不能滿足實(shí)際需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，提供一種混光效果更好的 CCD性能參數(shù)的測試系統(tǒng)，其包括PC控制模塊、主積分球、暗箱、第一照度計(jì)、三維承載臺、 穩(wěn)定電源；所述PC控制模塊包含有視頻采集卡；所述視頻采集卡與待測試CCD連接；所述 第一照度計(jì)固定在所述三維承載臺上，所述三維承載臺位于所述暗箱內(nèi)，所述第一照度計(jì)、 三維承載臺分別通過控制線與所述PC控制模塊連接。
[0005] 主積分球光輸出口一側(cè)半球上設(shè)置有兩個以上的輔助積分球，主積分球光輸出口 一側(cè)半球上設(shè)置有兩個以上的輔助積分球，所述兩個以上的輔助積分球均勻設(shè)置在所述主 積分球球殼上形成圓周，所述圓周的圓心與主積分球光輸出口圓心位于同一水平軸上，所 述輔助積分球內(nèi)設(shè)置有光源，所述光源與所述穩(wěn)定電源連接。
[0006] 進(jìn)一步的，所述輔助積分球與所述主積分球接口處設(shè)置有可調(diào)光欄，所述可調(diào)光 欄包括調(diào)節(jié)光欄、與調(diào)節(jié)光欄連接在一起的步進(jìn)電機(jī)以及固定在所述輔助積分球光輸出口 的通光光欄；所述步進(jìn)電機(jī)與所述PC控制模塊連接，工作人員可通過PC控制模塊控制步進(jìn) 電機(jī)，調(diào)整可調(diào)光欄的打開關(guān)閉程度，從而控制所述輔助積分球輸出的光照度。
[0007] 優(yōu)選的，所述CCD性能參數(shù)測試裝置中，所述輔助積分球的數(shù)量為四個，也可根據(jù) 需要設(shè)置為一個、兩個、三個或更多，輔助積分球數(shù)量的增加可增加混光的效果，使得主積 分球輸出的光線均勻性更好，但輔助積分球的增加無疑會增加設(shè)備的成本。
[0008] 進(jìn)一步的，所述C⑶性能參數(shù)測試裝置還包括第二照度計(jì)，所述第二照度計(jì)設(shè)置 在所述主積分球的一側(cè)并與所述主積分球的水平軸垂直，其用于實(shí)時檢測所述主積分球內(nèi) 部的光照度情況。
[0009] 優(yōu)選的，所述光源為35W、12V的溴鎢燈，溴鎢燈具有出射光線的可見光譜連續(xù)、光 強(qiáng)穩(wěn)定、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
[0010] 本發(fā)明同時提供一種通過測試人員實(shí)時控制、調(diào)節(jié)光照度，并自動測量待測CCD 性能參數(shù)的測試系統(tǒng)CDD性能參數(shù)測試方法，采用如下步驟完成： 步驟1 :根據(jù)輔助積分球內(nèi)光源參數(shù)設(shè)定穩(wěn)定電源的輸出電流值。
[0011] 步驟2:關(guān)閉可調(diào)光欄，測定可調(diào)光欄關(guān)閉情況下的主積分球光輸出口光照度；將 所述主積分球光輸出口調(diào)整至暗箱入口，關(guān)閉可調(diào)光欄，將暗箱中的所述第一照度計(jì)移動 至主積分球光輸出口中心，測定當(dāng)前主積分球光輸出口的光照度，理論上關(guān)閉所述可調(diào)光 欄時，所述主積分球光輸出口的光照度為〇,但實(shí)際上因?yàn)殡s光、散光的存在，通常其光照度 不為0。
[0012] 步驟3 :測定待測CCD當(dāng)前相應(yīng)值，并根據(jù)步驟2中測定的光照度進(jìn)行修正，得出 待測CCD的本底響應(yīng)，并計(jì)算出待測CCD的噪聲。
[0013] 其方法為，將同樣固定設(shè)置在所述三維承載臺上的待測CCD移動至所述主積分球 光輸出口中心，測出當(dāng)前照度下待測CCD的響應(yīng)值，根據(jù)步驟S02中測出的照度值（所述可 調(diào)光欄均關(guān)閉情況下，所述主積分球光輸出口的光照度值）對測出的響應(yīng)值進(jìn)行修正，以 得到待測CCD的本底響應(yīng)（本地響應(yīng)為理論上光照度為0時，待測CCD的響應(yīng)），根據(jù)所述本 底響應(yīng)計(jì)算出待測CCD的噪聲，所述噪聲Vn計(jì)算公式為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種CCD性能參數(shù)測試裝置，其特征在于，包括PC控制模塊、主積分球、暗箱、第一照 度計(jì)、三維承載臺、穩(wěn)定電源；所述PC控制模塊包含有視頻采集卡；所述視頻采集卡與待測 試CCD連接；所述第一照度計(jì)固定在所述三維承載臺上，所述三維承載臺位于所述暗箱內(nèi)， 所述第一照度計(jì)、三維承載臺分別通過控制線與所述PC控制模塊連接； 所述主積分球光輸出口一側(cè)半球上設(shè)置有兩個以上的輔助積分球，主積分球光輸出口 一側(cè)半球上設(shè)置有兩個以上的輔助積分球，所述兩個以上的輔助積分球均勻設(shè)置在所述主 積分球球殼上形成圓周，所述圓周的圓心與主積分球光輸出口圓心位于同一水平軸上，所 述輔助積分球內(nèi)設(shè)置有光源，所述光源與所述穩(wěn)定電源連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的CCD性能參數(shù)測試裝置，其特征在于，所述輔助積分球與所述主 積分球接口處設(shè)置有可調(diào)光欄，所述可調(diào)光欄包括調(diào)節(jié)光欄、與調(diào)節(jié)光欄連接在一起的步 進(jìn)電機(jī)以及固定在所述輔助積分球光輸出口的通光光欄；所述步進(jìn)電機(jī)與所述PC控制模 塊連接，所述可調(diào)光欄用于步進(jìn)調(diào)節(jié)所述輔助積分球輸出的光照度。
3. 如權(quán)利要求2所述的CCD性能參數(shù)測試裝置，其特征在于，所述CCD性能參數(shù)測試裝 置中，所述輔助積分球的數(shù)量為四個。
4. 如權(quán)利要求1所述的CCD性能參數(shù)測試裝置，其特征在于，所述CCD性能參數(shù)測試裝 置還包括第二照度計(jì)，所述第二照度計(jì)設(shè)置在所述主積分球的一側(cè)并與主積分球經(jīng)過其光 輸出口的水平軸垂直，其用于實(shí)時檢測所述主積分球內(nèi)部的光照度情況。
5. 如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的CCD性能參數(shù)測試裝置，其特征在于，所述光源為溴 鎢燈。
6. -種CDD性能參數(shù)測試方法，其特征在于，采用如下步驟完成： 步驟1 :根據(jù)輔助積分球內(nèi)光源參數(shù)設(shè)定穩(wěn)定電源的輸出電流值； 步驟2:關(guān)閉可調(diào)光欄，測定可調(diào)光欄關(guān)閉情況下的主積分球光輸出口光照度； 步驟3 :測定待測CCD當(dāng)前相應(yīng)值，并根據(jù)步驟2中測定的光照度進(jìn)行修正，得出待測CCD的本底響應(yīng)，并計(jì)算出待測CCD的噪聲； 步驟4:根據(jù)測試人員的設(shè)定步進(jìn)打開所述可調(diào)光欄，測定不同照度下待測CCD的響應(yīng) 值； 步驟5:重復(fù)步驟4直至待測（XD達(dá)到響應(yīng)上限，得出待測C⑶的信號傳遞函數(shù)SiTF，所述信號傳遞函數(shù)SiTF用于反應(yīng)待測CCD對目標(biāo)照度的響應(yīng)特性，其計(jì)算公式為：
其中，AE為照度（lx) ;AV=VSi-VB，VSi為有光照時的信號輸出，VB為無光照時的信號 輸出，單位是灰度值或電壓（V)。
7. 如權(quán)利要求6所述的CDD性能參數(shù)測試方法，其特征在于，通過步驟5中得出的待測 C⑶的信號傳遞函數(shù)SiTF進(jìn)一步計(jì)算得出待測C⑶的飽和照度Es，所述飽和照度&指(XD 輸出信號達(dá)到飽和時的最小入射照度。
8. 如權(quán)利要求7所述的CDD性能參數(shù)測試方法，其特征在于，通過步驟5中得出的待測 C⑶的信號傳遞函數(shù)SiTF進(jìn)一步計(jì)算得出待測C⑶的閾照度Eth，所述閾照度Eth指在光照 下，待測CCD有效光敏元輸出的電壓值為10VN時所對應(yīng)的照度值Eth;其計(jì)算公式為：Eth= 10VN/SiTF〇
9.如權(quán)利要求8所述的CDD性能參數(shù)測試方法，其特征在于，進(jìn)一步計(jì)算得出待測CCD的動態(tài)范圍比，所述動態(tài)范圍比指飽和照度E3與閾照度Eth之比值，符號為Dp其用于表征 器件探測光信號大小的相對范圍，其計(jì)算公式為：比=Es/Eth。
【專利摘要】本發(fā)明涉及光感器件性能測試領(lǐng)域，特別涉及一種CCD性能參數(shù)測試裝置及測試方法。本發(fā)明提供的CCD性能參數(shù)測試裝置包括PC控制模塊、主積分球、暗箱、第一照度計(jì)、三維承載臺、穩(wěn)定電源以及設(shè)置在主積分球光輸出口一側(cè)半球上的輔助積分球；本發(fā)明提供的CCD性能參數(shù)測試裝置光源由設(shè)置在主積分球上的多個輔助積分球提供，具有兩次混光效果，使得主積分球輸出光線均勻性更好，輔助積分球光輸出口上設(shè)置有可調(diào)光欄，可提供照度連續(xù)可變且色溫更加穩(wěn)定的測試光源；同時本發(fā)明提供的測試方法通過自動交替切換照度計(jì)以及待測CCD到光輸出口的方式，使得測量結(jié)果更加精確。
【IPC分類】H04N17-00
【公開號】CN104581145
【申請?zhí)枴緾N201510026625
【發(fā)明人】張憲亮, 劉若凡, 蘇紅雨, 劉夏茹, 曾道全
【申請人】中測測試科技有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月20日