CN105407347A - 一种低照度cmos信噪比测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低照度CMOS信噪比测试装置包括测试暗箱和与测试暗箱前端连接的积分球，积分球设有两个入光孔，还包括两个光源，连接第一光源和积分球第一入光孔的第一双光阑机构，一前置积分球，连接第二光源和前置积分球入光孔的第二双光阑机构，连接前置积分球出光孔和积分球第二入光孔的单光阑调节机构，设置于测试暗箱入射孔处的透镜调焦机构，连接透镜调焦机构和积分球出光孔的靶标机构，及设置于测试暗箱后侧光路上的CMOS探测面；所述前置积分球的尺寸小于积分球。

Description

一种低照度CMOS信噪比测试装置

技术领域

本发明涉及一种微光测试技术，特别是一种低照度CMOS信噪比测试装置。

背景技术

与其他固体微光器件相比，低照度CMOS图像传感器具有成本、功耗及体积优势，是固体微光器件发展的重要方向。低照度CMOS的信噪比是评价低照度CMOS噪声性能的主要参数。

在国内，已经有一些单位开展了低照度CMOS性能参数测试的研究工作，但是还没有建立低照度CMOS性能参数的标准，也没有关于低照度CMOS信噪比测试装置的相关文献。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低照度CMOS信噪比测试装置，该装置结构简单、易于操作，可以方便、快捷地测得低照度CMOS的信噪比值。

测试装置包括测试暗箱和与测试暗箱前端连接的积分球，积分球设有两个入光孔，还包括两个光源，连接第一光源和积分球第一入光孔的第一双光阑机构，一前置积分球，连接第二光源和前置积分球入光孔的第二双光阑机构，连接前置积分球出光孔和积分球第二入光孔的单光阑调节机构，设置于测试暗箱入射孔处的透镜调焦机构，连接透镜调焦机构和积分球出光孔的靶标机构，及设置于测试暗箱后侧光路上的CMOS探测面；所述前置积分球的尺寸小于积分球。

采用上述的测试装置，所述双光阑机构包括与光源连接的右端盖、隔板、与积分球或前置积分球入光孔连接的左端盖、两光阑；所述右端盖、隔板、左端盖组成一光路通道；所述右端盖与隔板之间，左端盖与隔板之间设有光阑缝隙，两光阑分别置于两光阑缝隙中；所述右端盖、隔板、左端盖、两光阑通过长螺钉连接。

采用上述的测试装置，所述单光阑调节机构包括与前置积分球出光孔连接的右端盖、与积分球入光孔连接的左端盖、光阑、调节环；所述右端盖、左端盖组成一光路通道；所述右端盖、左端盖之间设有光阑缝隙，光阑置于光阑缝隙中；所述调节环位于光阑缝隙中且沿光阑周向设置，且与调节光阑通光孔的手柄固定连接；所述右端盖、左端盖、光阑通过螺钉连接。

采用上述的测试装置，所述靶标机构包括固定筒、半月靶、标靶；所述标靶为一薄板，其表面设置圆形通光孔，通光孔上覆盖有一带圆形刻度环的透光薄片；所述半月靶为一薄板，其表面设置一半圆形通光孔；所述固定筒沿周向设置两条靶缝，所述半月靶和标靶设置于靶缝中，且标靶上的圆形通光孔在半月靶上的投影与半圆形通光孔圆心重合。

采用上述的测试装置，所述透镜调焦机构包括套筒、底座、后板、第一镜头、第二镜头、传动装置。底座固定于套筒前端且与靶标机构连接，底座设置入光孔；固定于套筒后端且与测试暗箱入光孔连接的后板，后板设置出光孔；第一镜头设置于底座入光孔处；第二镜头设置于后板出光口处的；传动装置调节第二镜头成像位置；所述第一镜头的圆心在第二镜头上的投影与第二镜头圆心重合。所述传动装置包括：与第二镜头上的齿轮啮合的小齿轮，驱动小齿轮旋转的齿轮轴，设置于套筒外部的锥齿轮轴，及连接锥齿轮轴和齿轮轴的锥齿轮组。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明有两个光路，一个光路是经过小积分球后再通过大积分球，另一个光路只经过大积分球，只通过大积分球可以输出强光，先经过小积分球再通过大积分球出弱光，两个光路可以实现光强度的大动态范围输出。

下面结合说明书附图对本发明做进一步描述。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图，其中图1(a)为主视图，图1(b)为俯视图。

图2为本发明双光阑调节机构示意图，其中图2(a)为立体图，图2(b)为剖视图。

图3为本发明单光阑调节机构示意图，其中图3(a)为立体图，图3(b)为剖视图。

图4为本发明的靶标结构示意图,其中图4(a)为整体轴测图，图4(b)为靶标，图4(c)为半月靶。

图5为本发明的共轭透镜调节机构示意图，其中图5(a)为主视图的剖视图，图5(b)为左视图的剖视图。

具体实施方式

结合图1(a)、(b)，一种低照度CMOS信噪比测试装置，包括两个光源1、测试暗箱10和与测试暗箱10前端连接的积分球6，积分球6设有两个入光孔，还包括两个光源1、前置积分球5、第一双光阑机构2-1、第二双光阑机构2-2、单光阑调节机构3、透镜调焦机构9、靶标机构7、CMOS探测面。所述第一双光阑机构2-1连接第一光源和积分球6第一入光孔；所述第二双光阑机构2-2连接第二光源和前置积分球5入光孔；单光阑调节机构3连接前置积分球5出光孔和积分球6第二入光孔，透镜调焦机构9设置于测试暗箱入射孔处；靶标机构7连接透镜调焦机构9和积分球6出光孔；CMOS探测面设置于测试暗箱10后侧光路上；所述前置积分球5的尺寸小于积分球6。所述光源1为卤钨灯。低照度CMOS探测面的后端连接计算机进行视频采集和信号处理得到信噪比值

结合图2(a)(b)，本发明涉及的双光阑机构包括与光源连接的右端盖2-1、隔板2-4、与积分球6或前置积分球5入光孔连接的左端盖2-3、两光阑2-5。所述右端盖2-1、隔板2-4、左端盖2-3分别为圆形板状结构，沿轴向设置通孔，右端盖2-1、隔板2-4、左端盖2-3组成一光路通道。所述右端盖2-1与隔板2-4之间，左端盖2-3与隔板2-4之间设有光阑缝隙，两光阑分别置于两光阑2-5缝隙中；所述右端盖2-1、隔板2-4、左端盖2-3、两光阑通过长螺钉2-2固定连接。所述光阑2-5通过设置在外侧的旋转把手2-6转动改变通光光阑光束的强度。

结合图3(a)(b)，本发明涉及的单光阑调节机构3包括与前置积分球5出光孔连接的右端盖3-1、与积分球6入光孔连接的左端盖3-5、光阑3-4、调节环3-2。所述右端盖3-1、左端盖3-5组成一光路通道；所述右端盖3-1、左端盖3-5之间设有光阑缝隙，光阑3-4置于光阑缝隙中；所述调节环3-2位于光阑缝隙中且沿光阑3-4周向设置，且与调节光阑通光孔的手柄3-6固定连接；所述右端盖3-1、左端盖3-5、光阑3-4通过螺钉3-3连接。

结合图4(a)，所述靶标机构7包括固定筒7-1、半月靶7-2、标靶7-3。所述固定筒7-1沿周向设置两条靶缝，所述半月靶7-2和标靶7-3设置于靶缝中，且标靶7-3上的圆形通光孔在半月靶7-2上的投影与半圆形通光孔圆心重合。结合图4(b)，所述标靶7-3为一薄板，其表面设置圆形通光孔，通光孔上覆盖有一带圆形刻度环的透光薄片。结合图4(c)，所述半月靶7-2为一薄板，其表面设置一半圆形通光孔。半月靶7-2会使得接收到的图像一半亮，一半暗，从而能可以起到产生噪声的作用。靶标7-3的主要作用就是会使得圆形图像全部为亮的，从而接收到完全的信号的作用。半月靶7-2和靶标7-3联合适用就可以提供信噪比一定的平行光。

结合图5，所述透镜调焦机构9包括后板9-1、套筒9-2、底座9-6、传动装置、第一镜头9-101、第二镜头9-102。底座9-6固定于套筒前端且与靶标机构7连接，底座9-6设置入光孔；后板9-1固定于套筒后端且与测试暗箱10入光孔连接，后板9-1设置出光孔；第一镜头9-101设置于底座9-6入光孔处；第二镜头9-102设置于后板9-1出光口处；所述第一镜头的圆心在第二镜头上的投影与第二镜头圆心重合；传动装置调节第二镜头9-102成像位置。所述传动装置包括小齿轮9-3、齿轮轴9-4、锥齿轮轴9-7、锥齿轮组9-8。小齿轮9-3与第二镜头上的齿轮9-12啮合，齿轮轴9-4驱动小齿轮9-3旋转，锥齿轮轴9-7设置于套筒9-2外部，及锥齿轮组9-8连接锥齿轮轴9-7和齿轮轴9-4。底座9-6和前板9-1通过三个支柱9-11连接，一对镜头分别通过镜头固定环9-9固定在底座9-6和前板9-1上。两对轴承9-5分别支撑齿轮轴9-4和锥齿轮轴9-7。套筒9-2套在底座9-6上密封装置。本发明中两个镜头均为CanonEF50mmf/1.4USM镜头。

所述测试暗箱中设置夹具11，用于用来安装被测像增强器。为了方便整个装置可以在二维平面上移动，设置导轨13，所述测试暗箱10、透镜调焦机构9、积分球6设置于导轨13上。为方便测试暗箱10沿垂直于导轨13延伸方向移动，将测试暗箱10设置于一二维调节台12上，该二维调节台12设置于导轨13上。

Claims (5)

1.一种低照度CMOS信噪比测试装置，包括测试暗箱(10)和与测试暗箱(10)前端连接的积分球(6)，积分球(6)设有两个入光孔，其特征在于，还包括：

两个光源，

连接第一光源和积分球(6)第一入光孔的第一双光阑机构，

一前置积分球(5)，

连接第二光源和前置积分球(5)入光孔的第二双光阑机构，

连接前置积分球(5)出光孔和积分球(6)第二入光孔的单光阑调节机构(3)，

设置于测试暗箱入射孔处的透镜调焦机构(9)，

连接透镜调焦机构(9)和积分球(6)出光孔的靶标机构(7)，及

设置于测试暗箱(10)后侧光路上的CMOS探测面；

所述前置积分球(5)的尺寸小于积分球(6)。

2.根据权利要求1所述的低照度CMOS信噪比测试装置，其特征在于，所述双光阑机构包括与光源连接的右端盖(2-1)、隔板(2-4)、与积分球(6)或前置积分球(5)入光孔连接的左端盖(2-3)、两光阑；

所述右端盖(2-1)、隔板(2-4)、左端盖(2-3)组成一光路通道；

所述右端盖(2-1)与隔板(2-4)之间，左端盖(2-3)与隔板(2-4)之间设有光阑缝隙，两光阑分别置于两光阑缝隙中；

所述右端盖(2-1)、隔板(2-4)、左端盖(2-3)、两光阑通过长螺钉(2-2)连接。

3.根据权利要求1所述的低照度CMOS信噪比测试装置，其特征在于，所述单光阑调节机构(3)包括与前置积分球(5)出光孔连接的右端盖(3-1)、与积分球(6)入光孔连接的左端盖(3-5)、光阑(3-4)、调节环(3-2)；

所述右端盖(3-1)、左端盖(3-5)组成一光路通道；

所述右端盖(3-1)、左端盖(3-5)之间设有光阑缝隙，光阑(3-4)置于光阑缝隙中；

所述调节环(3-2)位于光阑缝隙中且沿光阑(3-4)周向设置，且与调节光阑通光孔的手柄固定连接；

所述右端盖(3-1)、左端盖(3-5)、光阑(3-4)通过螺钉(3-3)连接。

4.根据权利要求1所述的低照度CMOS信噪比测试装置，其特征在于，所述靶标机构(7)包括固定筒(7-1)、半月靶(7-2)、标靶(7-3)；

所述标靶(7-3)为一薄板，其表面设置圆形通光孔，通光孔上覆盖有一带圆形刻度环的透光薄片；

所述半月靶(7-2)为一薄板，其表面设置一半圆形通光孔；

所述固定筒(7-1)沿周向设置两条靶缝，所述半月靶(7-2)和标靶(7-3)设置于靶缝中，且标靶(7-3)上的圆形通光孔在半月靶(7-2)上的投影与半圆形通光孔圆心重合。

5.根据权利要求1所述的低照度CMOS信噪比测试装置，其特征在于，所述透镜调焦机构(9)包括：

一套筒(9-2)，

固定于套筒前端且与靶标机构(7)连接的底座(9-6)，底座(9-6)设置入光孔，

固定于套筒后端且与测试暗箱(10)入光孔连接的后板(9-1)，后板(9-1)设置出光孔，

设置于底座(9-6)入光孔处的第一镜头(9-101)，

设置于后板(9-1)出光口处的第二镜头(9-102)，及

调节第二镜头(9-102)成像位置的传动装置；

所述第一镜头的圆心在第二镜头上的投影与第二镜头圆心重合；

所述传动装置包括：

与第二镜头上的齿轮啮合的小齿轮(9-3)，

驱动小齿轮(9-3)旋转的齿轮轴(9-4)，

设置于套筒(9-2)外部的锥齿轮轴(9-7)，及

连接锥齿轮轴(9-7)和齿轮轴(9-4)的锥齿轮组(9-8)。