CN105676098B - 一种ccd响应非均匀性和线性性的检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种CCD响应非均匀性和线性性的检测装置及检测方法，属于光学成像及数字图像处理分析技术领域中的响应非均匀性和线性性的检测装置、检测方法。其检测装置包括测试光源、衰减片、取样镜、光契对、长焦汇聚透镜、待测CCD、二维平移台、能量计、计算机、控制器和暗箱，测试光源产生的入射激光依次经衰减片、取样镜后产生反射激光和透射激光，反射激光直接入射至能量计，透射激光依次经光契对、长焦汇聚透镜后入射至待测CCD，待测CCD安装于二维平移台上，二维平移台与控制器电连接，待测CCD、能量计和控制器均与计算机电连接。本发明适用于CCD响应非均匀性和线性性的检测装置及检测方法。

Description

一种CCD响应非均匀性和线性性的检测装置及检测方法

技术领域

本发明属于光学成像及数字图像处理分析技术领域，涉及一种CCD响应非均匀性和线性性的检测装置及检测方法。

背景技术

CCD(Charge Coupled Device)是一种光电转换器件，通过光电效应将光信号转变为电信号，并且转移并存储电信号。CCD响应非均匀性是指在完全均匀光辐照时，CCD各个光敏元输出信号的差异性。

在描述CCD的众多参数中，有两个极为重要的参数：响应非均匀性和线性性。在检测CCD的响应非均匀性和线性性时，常规的检测方法是使用积分球或平行光管的方式进行检测：通过积分球均匀辐照到CCD，CCD芯片整体感光，然后逐渐改变积分球的输出参数并获得在该输出条件下CCD相应的响应，进而获得CCD的响应非均匀性和线性性情况。采用积分球的检测方法较为复杂且耗费较大，难以避免积分球在不同参数下输出的稳定性。此外，积分球很难溯源，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由此带来的检测误差，即可溯源性较差，CCD的响应非均匀性和线性性检测精度较低。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种检测精度高、检测稳定性好的CCD响应非均匀性和线性性的检测装置及检测方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种CCD响应非均匀性和线性性的检测装置，包括测试光源、衰减片、取样镜、光契对、长焦汇聚透镜、待测CCD、二维平移台、能量计、计算机、控制器和暗箱，所述测试光源产生的入射激光依次经衰减片、取样镜后产生反射激光和透射激光，所述反射激光直接入射至能量计，所述透射激光依次经光契对、长焦汇聚透镜后入射至待测CCD，所述待测CCD安装于二维平移台上，所述待测CCD和二维平移台均放置于暗箱内，所述二维平移台与控制器电连接，所述待测CCD、能量计和控制器均与计算机电连接。

其中，所述测试光源为激光光源。

其中，所述计算机包括CCD数据采集卡，所述CCD数据采集卡与待测CCD电连接。

其中，所述光契对为正交光契对，所述正交光契对的两斜面均镀有反射率为95％的反射膜。

其中，所述长焦汇聚透镜与待测CCD之间的距离小于长焦汇聚透镜的瑞利范围。

一种CCD响应非均匀性和线性性的检测方法，包括以下步骤：

步骤一、固定CCD响应非均匀性和线性性检测装置中待测CCD的曝光时间、待测CCD芯片的温度，调试并固定CCD响应非均匀性和线性性检测装置中测试光源的入射激光的能量、衰减片的衰减倍率、二维平移台的工作参数，标定CCD响应非均匀性和线性性检测装置中取样镜的能量取样系数γ，能量计经过溯源标定；

步骤二、关闭CCD响应非均匀性和线性性检测装置的测试光源，CCD响应非均匀性和线性性检测装置的待测CCD记录多帧暗图像并将暗图像传输至CCD响应非均匀性和线性性检测装置的计算机，计算多帧暗图像的平均值作为后续步骤计算的图像本底；

步骤三、开启CCD响应非均匀性和线性性检测装置的测试光源，读取能量计的读数E_γ，E_γ为取样镜的反射能量，CCD响应非均匀性和线性性检测装置的待测CCD记录多帧亮图像并将亮图像传输至CCD响应非均匀性和线性性检测装置的计算机，计算机将每帧亮图像减去步骤二中的图像本底之后再读取相应光斑的CCD灰度值、阶次(m，n)，得到多帧亮图像的相对CCD灰度值、阶次(m，n)数据，多帧亮图像的相对灰度值的平均值为CCD响应Vs,i，然后根据公式E_m,n＝R^2(m+n)E_in计算出各个光斑的能量E_m,n，其中R为光契对镀膜面的反射率，m为光斑阶次的横坐标，n为光斑阶次的纵坐标，E_in为取样镜的透射能量，其中E_in根据公式γ＝E_γ/E_in计算；

步骤四、采用直线拟合的方式拟合步骤三中得到的相对CCD灰度值和能量E_m,n，得到拟合曲线，并根据该曲线可得CCD的线性性、CCD工作在线性区域时的最大灰度，其中CCD工作在线性区域的最大能量称为饱和能量，进而可得到1/2饱和能量；

步骤五、调整衰减片的衰减倍率，使入射至待测CCD的激光的能量E_in为1/2饱和能量，然后再多次调节二维平移台，每调节一次二维平移台后再重复完成一次步骤三得到对应位置下的CCD响应Vs,i，多次调节二维平移台即得到多个位置下的CCD响应Vs,i，计算多组CCD响应Vs,i的平均值Vs,mean，最后再根据公式计算出待测CCD的响应非均匀性k，其中Vs,i表示待测CCD(6)每个光敏元的灰度(其中i＝1、2、3……N)，N为待测CCD(6)的总光敏元数目。

其中，所述CCD响应非均匀性和线性性检测装置包括测试光源、衰减片、取样镜、光契对、长焦汇聚透镜、待测CCD、二维平移台、能量计、计算机、控制器和暗箱，所述测试光源产生的入射激光依次经衰减片、取样镜后产生反射激光和透射激光，所述反射激光直接入射至能量计，所述透射激光依次经光契对、长焦汇聚透镜后入射至待测CCD，所述待测CCD安装于二维平移台上，所述待测CCD和二维平移台均放置于暗箱内，所述二维平移台与控制器电连接，所述待测CCD、能量计和控制器均与计算机电连接。

其中，所述长焦汇聚透镜与待测CCD之间的距离小于长焦汇聚透镜的瑞利范围。

其中，步骤一中，测试光源的入射激光的的波长等于待测CCD的CCD芯片量子效率最高的波长。

其中，步骤一中，通过调试并固定测试光源的入射激光的能量、衰减片的衰减倍率、二维平移台的工作参数，使待测CCD记录的图像上均匀分布并填满有光斑。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中，检测装置包括测试光源、衰减片、取样镜、光契对、长焦汇聚透镜、待测CCD、二维平移台、能量计、计算机、控制器和暗箱，由于检测装置中没有设置积分球，因而可有效避免因积分球在不同参数下输出的稳定性造成的检测误差，且没有采用误差无法进行标定的积分球，而采用误差可标定的检测部件，因而可有效测算因检测部件的自身误差造成的检测误差，提高检测装置的检测精度，检测装置的的检测稳定性好；此外，通过使用能量计能够监视并测量进入待测CCD的能量，且由于能量计可溯源标定，因而可准确得出进入待测CCD的能量，有效降低测量进入待测CCD的能量时造成的测量误差，从而减少检测装置产生检测误差的因素，减小检测装置检测时产生的检测误差，提高检测装置的检测效率。

2、本发明中，测试光源选用激光光源，激光光源的单色性能较好，能够实时调整激光光源的输出功率或输出能量，从而能够有效、精准地控制照射到待测CCD上激光的能量达到激光的1/2饱和能量，从而完成CCD响应非均匀性的检测，CCD响应非均匀性的检测更加可控、检测精度更高。

3、本发明中，计算机包括CCD数据采集卡，CCD数据采集卡与待测CCD电连接，因而CCD数据采集卡能够准确、有效地采集待测CCD采集到的信息，从而减少待测CCD采集的信息输送至计算机被计算机接收过程中造成的信息损失，从而减少、提高检测装置的检测精度。

4、本发明中，光契对为正交光契对，且正交光契对的两斜面均镀有反射率为95％的反射膜，测量光束通过正交光楔对会在空间形成一组间距相等、能量逐级衰减的光束组，由此可根据光楔对斜面反射率R可得到每个光斑的能量：E_m,n＝R^2(m+n)E_in计算出各个光斑的能量E_m,n，其中R为光契对镀膜面的反射率，m为光斑阶次的横坐标，n为光斑阶次的纵坐标，E_in为取样镜的透射能量，其中E_in根据公式γ＝E_γ/E_in计算，因而采用该检测装置进行检测时不用改变测试光源的参数就可以得到能量逐级递减的光束束组，该检测装置的操作方便、快捷，检测时引入的误差较小，从而提高该检测装置的检测效果与检测精度。

5、本发明中，长焦汇聚透镜与待测CCD之间的距离小于长焦汇聚透镜的瑞利范围，使得待测CCD上的光斑尺寸不会因为其与长焦汇聚透镜之间的距离的变化而发生改变，待测CCD上的光斑尺寸稳定性较好，从而可有效避免因待测CCD上的光斑尺寸变化造成的检测误差，提高检测装置的检测效果和检测精度。

6、本发明中，该检测方法采用CCD响应非均匀性和线性性检测装置进行检测，因而在检测过程中无需引入积分球，从而可有效避免因积分球在不同参数下输出的稳定性造成的检测误差，且由于能量计可溯源而积分球却不能溯源，因而可有效提高检测装置的检测精度，避免因检测部件的自身误差造成的检测误差；此外，通过使用能量计能够监视并测量进入待测CCD的能量，且由于能量计可溯源标定，因而可准确得出进入待测CCD的能量，有效降低测量进入待测CCD的能量时造成的测量误差，从而减少检测装置产生检测误差的因素，减小检测装置检测时产生的检测误差，提高检测装置的检测效率，且还能使得该检测方法能够适用于不同CCD之间的横向对比测试，提高该检测方法的适用范围。

7、本发明中，该检测方法中控制测试光源的波长等于待测CCD的CCD芯片量子效率最高的波长，不同波长的光子能量不相等，这导致在同样参数条件下产生的光电子数目不一致，所以将测试光源的波长选择为待测CCD量子效率最高的波长，其目的在于减少量子效率的差异对测试结果的影响，减少因不同波长的测试激光的光子能量不同带来的检测误差提高检测装置的检测精度。

8、本发明中，该检测方法中通过调试并固定测试光源的入射激光的能量、衰减片的衰减倍率、二维平移台的工作参数，使待测CCD记录的图像上均匀分布并填满有光斑，由于光斑能够填满待测CCD记录的图像，因而相同大小的图像上光斑的尺寸更大，根据尺寸较大的光斑可更加精确地计算出CCD响应非均匀性和线性性，CCD响应非均匀性和线性性的检测精度高、检测稳定性好；此外，通过将光斑填满待测CCD记录的图像，可有效减少CCD响应非均匀性和线性性检测时的测量次数，从而有效缩短检测所需的时间，提高检测装置及检测方法的检测效率。

附图说明

图1为本发明检测装置的结构示意图；

其中，附图标记为：1—测试光源、2—衰减片、3—取样镜、4—光契对、5—长焦汇聚透镜、6—待测CCD、7—二维平移台、8—能量计、9—计算机、10—控制器。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。

检测装置：

一种CCD响应非均匀性和线性性的检测装置，该检测装置包括测试光源1、衰减片2、取样镜3、光契对3、长焦汇聚透镜5、待测CCD6、二维平移台7、能量计8、计算机9、控制器10和暗箱。待测CCD6安装于二维平移台7上，通过控制二维平移台7，可实现二维平移台7上待测CCD6的平面移动，将待测CCD6和二维平移台7一起放置于暗箱内。在组装这个检测装置之前，需对能量计8进行溯源标定，且还需标定取样镜3的能量取样系数γ，从而在已知反射激光(或透射激光)能量时能够得出透射激光(或反射激光)的能量。该测试光源1可产生测试光，该测试光优选用激光，测试光源1产生的入射激光经过衰减片2衰减后入射至取样镜3，入射激光在取样镜3上产生反射形成反射激光、在取样镜3上产生透射形成透射激光，其中反射激光直接入射至能量计8，能量计8可直接显示反射激光的能量；反射激光经由光契对3后形成平行光束，该平行光束的反射激光经过长焦汇聚透镜5透射后入射至待测CCD6，待测CCD6记录下对应的图像。该二维平移台7与控制器10电连接，控制器10可发出控制信号控制二维平移台7沿二维平移台7的横向、纵向移动，实现待测CCD6的移动。该待测CCD6、能量计8和控制器10均与计算机9连接，待测CCD6记录下的图像可直接传输至计算机9内，能量计8可将其采集到的反射激光的能量等数据传输至计算机9，控制器10与计算机9之间可形成信息的相互交互、反馈，控制器10可将二维平移台7的移动数据传输至计算机9，计算机9也能根据待测CCD6记录的图像输出控制信号至控制器10，通过控制器10控制二维平移台7的移动。

为了保证测试光源1产生的光的单色性能以及随时调整测试光源1产生的光的能量，因而测试光源1选用激光光源。激光光源具有单色性好、输出功率/能量可调的特点，从而有效控制该检测装置的检测精度。

为了提高待测CCD6与计算机9之间的信息交互稳定性与准确性，该计算机9包括CCD数据采集卡，所述CCD数据采集卡与待测CCD6电连接。

其中，所述光契对3为正交光契对3，所述正交光契对3的两斜面均镀有反射率为95％的反射膜。

其中，所述长焦汇聚透镜5与待测CCD6之间的距离小于长焦汇聚透镜5的瑞利范围。

检测方法：

采用上述CCD响应非均匀性和线性性检测装置进行测试时，其CCD响应非均匀性和线性性的测试方法为：

包括以下步骤：

步骤一、固定CCD响应非均匀性和线性性检测装置中待测CCD6的曝光时间、待测CCD6芯片的温度，调试并固定CCD响应非均匀性和线性性检测装置中测试光源1的入射激光的能量、衰减片2的衰减倍率、二维平移台7的工作参数，标定CCD响应非均匀性和线性性检测装置中取样镜3的能量取样系数γ，能量计8溯源标定；

其中，待测CCD6的曝光时间、待测CCD6芯片的温度对检测的效果没有影响或者影响极小，因而可随意设定待测CCD6的曝光时间、待测CCD6芯片的温度；通过调试并固定测试光源1的入射激光的能量、衰减片2的衰减倍率、二维平移台7的工作参数，从而有效控制待测CCD6记录的图像上光斑的存在情况，较好的情况就是光斑清晰、均匀填充在待测CCD6记录的图像上，当光斑全部填充整个图像最佳；在进行检测前，对能量计8进行溯源标定，使能量计8的各项参数可查；在进行检测钱，标定取样镜3的能量取样系数γ，在已知反射激光(或透射激光)能量时能够得出透射激光(或反射激光)的能量。

步骤二、关闭CCD响应非均匀性和线性性检测装置的测试光源1，CCD响应非均匀性和线性性检测装置的待测CCD6记录多帧暗图像并将暗图像传输至CCD响应非均匀性和线性性检测装置的计算机9，计算机9计算多帧暗图像的平均值作为后续步骤计算的图像本底；

在没有光辐射的条件下测量待测CCD6暗电流信号，待测CCD6记录暗图像；对于每个辐照(包含没有激光入射时)，待测CCD6在每个时刻输出的信号值不可避免地存在噪声，这些噪声满足数学期望等于0的正态分布，因而若只记录一个暗图像，该噪声可能对最终的测试结果产生较大的影响，所以本步骤中待测CCD6记录多帧暗图像，多帧暗图像取平均值后再作为后续步骤计算的图像本底，因此通过取平均值的方式可大幅缩小因噪声造成的检测误差。

步骤三、开启CCD响应非均匀性和线性性检测装置的测试光源1，读取能量计8的读数E_γ，E_γ为取样镜3的反射能量，CCD响应非均匀性和线性性检测装置的待测CCD6记录多帧亮图像并将亮图像传输至CCD响应非均匀性和线性性检测装置的计算机9，计算机9将每帧亮图像减去步骤二中的图像本底之后再读取相应光斑的CCD灰度值、阶次(m，n)，得到多帧亮图像的相对CCD灰度值、阶次(m，n)数据，多帧亮图像的相对CCD灰度值的平均值为CCD响应Vs,i，然后根据公式E_m,n＝R^2(m+n)E_in计算出各个光斑的能量E_m,n，其中R为光契对3的反射率，m为光斑阶次的横坐标，n为光斑阶次的纵坐标，E_in为取样镜3的透射能量，其中E_in根据公式γ＝E_γ/E_in计算；

开启测试光源1后，反射激光直接入射至能量计8，能量计8可准确地显示此时反射激光的能量E_γ，由于取样镜3的能量取样系数γ已被标定，因而根据公式γ＝E_γ/E_in可直接得到透射激光(即入射至待测CCD6的激光)的能量E_in；待透射激光入射至待测CCD6时，待测CCD6记录多帧亮图像，每一帧亮图像都减去步骤二中的图像本底；然后再读取减去图像本底后的每一帧亮图像相应光斑的CCD灰度值、阶次(m，n)，得到多帧亮图像的相对CCD灰度值、阶次(m，n)数据，对多帧亮图像的相对CCD灰度值取平均值，该平均值即为该待测CCD6所在位置下的CCD响应Vs,i；再根据公式E_m,n＝R^2(m+n)E_in计算出各个光斑的能量E_m,n，其中R为光契对3的反射率，m为光斑阶次的横坐标，n为光斑阶次的纵坐标。

步骤四、采用直线拟合的方式拟合相对CCD灰度值和能量E_m,n，得到拟合曲线、CCD的线性性、CCD工作在线性区域时的最大灰度，其中CCD工作在线性区域的最大能量称为饱和能量，进而可得到1/2饱和能量；

将步骤三中得到的相对CCD灰度值、能量E_m,n进行线性拟合，拟合后得到一个拟合曲线，且在拟合过程中，拟合的设备可直接给出CCD的线性性，根据拟合曲线可得出CCD工作在线性区域时的最大灰度，其中CCD工作在线性区域的最大能量称为饱和能量，进而可得到1/2饱和能量。

步骤五、调整衰减片2的衰减倍率，使入射至待测CCD6的激光的能量E_in为1/2饱和能量，然后再多次调节二维平移台7，每调节一次二维平移台7后再重复完成一次步骤三得到对应位置下的CCD响应Vs,i，多次调节二维平移台7即得到多个位置下的CCD响应Vs,i，计算多组CCD响应Vs,i的平均值Vs,mean，最后再根据公式计算出待测CCD6的响应非均匀性k，其中Vs,i表示待测CCD(6)每个光敏元的灰度(其中i＝1、2、3……N)，N为待测CCD(6)的总光敏元数目；

调整衰减片2的衰减倍率，使入射至待测CCD6的激光的能量E_in达到步骤四中的1/2饱和能量；然后再多次调节二维平移台7，使二维平移台7上的待测CCD6位于不同的位置，每调节一次二维平移台7后，重复完成一次步骤三，得到对应该位置下的CCD响应Vs,i，多次调节二维平移台7后即可得到多个位置下的CCD响应Vs,i，然后对多个位置下的CCD响应Vs,i取其平均值Vs,mean，根据计算出待测CCD6的响应非均匀性k，其中Vs,i表示待测CCD(6)每个光敏元的灰度(其中i＝1、2、3……N)，N为待测CCD(6)的总光敏元数目。

该CCD响应非均匀性和线性性检测装置采用上述检测装置中的CCD响应非均匀性和线性性检测装置。

其中，步骤一中，测试光源1的入射激光的的波长等于待测CCD6的CCD芯片量子效率最高的波长。

其中，步骤一中，通过调试并固定测试光源1的入射激光的能量、衰减片2的衰减倍率、二维平移台7的工作参数，使待测CCD6记录的图像上均匀分布并填满有光斑。

实施例1

一种CCD响应非均匀性和线性性的检测装置，包括测试光源1、衰减片2、取样镜3、光契对3、长焦汇聚透镜5、待测CCD6、二维平移台7、能量计8、计算机9、控制器10和暗箱，所述测试光源1产生的入射激光依次经衰减片2、取样镜3后在取样镜3上产生反射激光和透射激光，所述反射激光直接入射至能量计8，所述透射激光依次经光契对3、长焦汇聚透镜5后入射至待测CCD6，所述待测CCD6安装于二维平移台7上，所述待测CCD6和二维平移台7均放置于暗箱内，所述二维平移台7与控制器10电连接，所述待测CCD6、能量计8和控制器10均与计算机9电连接。

实施例2

一种CCD响应非均匀性和线性性的检测装置，包括测试光源1、衰减片2、取样镜3、光契对3、长焦汇聚透镜5、待测CCD6、二维平移台7、能量计8、计算机9、控制器10和暗箱，所述测试光源1产生的入射激光依次经衰减片2、取样镜3后在取样镜3上产生反射激光和透射激光，所述反射激光直接入射至能量计8，所述透射激光依次经光契对3、长焦汇聚透镜5后入射至待测CCD6，所述待测CCD6安装于二维平移台7上，所述待测CCD6和二维平移台7均放置于暗箱内，所述二维平移台7与控制器10电连接，所述待测CCD6、能量计8和控制器10均与计算机9电连接。

其中，所述测试光源1为激光光源。

实施例3

一种CCD响应非均匀性和线性性的检测装置，包括测试光源1、衰减片2、取样镜3、光契对3、长焦汇聚透镜5、待测CCD6、二维平移台7、能量计8、计算机9、控制器10和暗箱，所述测试光源1产生的入射激光依次经衰减片2、取样镜3后在取样镜3上产生反射激光和透射激光，所述反射激光直接入射至能量计8，所述透射激光依次经光契对3、长焦汇聚透镜5后入射至待测CCD6，所述待测CCD6安装于二维平移台7上，所述待测CCD6和二维平移台7均放置于暗箱内，所述二维平移台7与控制器10电连接，所述待测CCD6、能量计8和控制器10均与计算机9电连接。

其中，所述计算机9包括CCD数据采集卡，所述CCD数据采集卡与待测CCD6电连接。

实施例4

一种CCD响应非均匀性和线性性的检测装置，包括测试光源1、衰减片2、取样镜3、光契对3、长焦汇聚透镜5、待测CCD6、二维平移台7、能量计8、计算机9、控制器10和暗箱，所述测试光源1产生的入射激光依次经衰减片2、取样镜3后在取样镜3上产生反射激光和透射激光，所述反射激光直接入射至能量计8，所述透射激光依次经光契对3、长焦汇聚透镜5后入射至待测CCD6，所述待测CCD6安装于二维平移台7上，所述待测CCD6和二维平移台7均放置于暗箱内，所述二维平移台7与控制器10电连接，所述待测CCD6、能量计8和控制器10均与计算机9电连接。

其中，所述光契对3为正交光契对3，所述正交光契对3的两斜面均镀有反射率为95％的反射膜。

实施例5

一种CCD响应非均匀性和线性性的检测装置，包括测试光源1、衰减片2、取样镜3、光契对3、长焦汇聚透镜5、待测CCD6、二维平移台7、能量计8、计算机9、控制器10和暗箱，所述测试光源1产生的入射激光依次经衰减片2、取样镜3后在取样镜3上产生反射激光和透射激光，所述反射激光直接入射至能量计8，所述透射激光依次经光契对3、长焦汇聚透镜5后入射至待测CCD6，所述待测CCD6安装于二维平移台7上，所述待测CCD6和二维平移台7均放置于暗箱内，所述二维平移台7与控制器10电连接，所述待测CCD6、能量计8和控制器10均与计算机9电连接。

其中，所述长焦汇聚透镜5与待测CCD6之间的距离小于长焦汇聚透镜5的瑞利范围。

实施例6

一种CCD响应非均匀性和线性性的检测装置，包括测试光源1、衰减片2、取样镜3、光契对3、长焦汇聚透镜5、待测CCD6、二维平移台7、能量计8、计算机9、控制器10和暗箱，所述测试光源1产生的入射激光依次经衰减片2、取样镜3后在取样镜3上产生反射激光和透射激光，所述反射激光直接入射至能量计8，所述透射激光依次经光契对3、长焦汇聚透镜5后入射至待测CCD6，所述待测CCD6安装于二维平移台7上，所述待测CCD6和二维平移台7均放置于暗箱内，所述二维平移台7与控制器10电连接，所述待测CCD6、能量计8和控制器10均与计算机9电连接。

其中，所述测试光源1为激光光源。

其中，所述计算机9包括CCD数据采集卡，所述CCD数据采集卡与待测CCD6电连接。

其中，所述光契对3为正交光契对3，所述正交光契对3的两斜面均镀有反射率为95％的反射膜。

其中，所述长焦汇聚透镜5与待测CCD6之间的距离小于长焦汇聚透镜5的瑞利范围。

实施例7

一种CCD响应非均匀性和线性性的检测方法，包括以下步骤：

步骤一、固定CCD响应非均匀性和线性性检测装置中待测CCD6的曝光时间、待测CCD6芯片的温度，调试并固定CCD响应非均匀性和线性性检测装置中测试光源1的入射激光的能量、衰减片2的衰减倍率、二维平移台7的工作参数，标定CCD响应非均匀性和线性性检测装置中取样镜3的能量取样系数γ，能量计8溯源标定；

步骤二、关闭CCD响应非均匀性和线性性检测装置的测试光源1，CCD响应非均匀性和线性性检测装置的待测CCD6记录多帧暗图像并将暗图像传输至CCD响应非均匀性和线性性检测装置的计算机9，计算机9计算多帧暗图像的平均值作为后续步骤计算的图像本底；

步骤三、开启CCD响应非均匀性和线性性检测装置的测试光源1，读取能量计8的读数E_γ，E_γ为取样镜3的反射能量，CCD响应非均匀性和线性性检测装置的待测CCD6记录多帧亮图像并将亮图像传输至CCD响应非均匀性和线性性检测装置的计算机9，计算机9将每帧亮图像减去步骤二中的图像本底之后再读取相应光斑的CCD灰度值、阶次(m，n)，得到多帧亮图像的相对CCD灰度值、阶次(m，n)数据，多帧亮图像的相对CCD灰度值的平均值为CCD响应Vs,i，然后根据公式E_m,n＝R^2(m+n)E_in计算出各个光斑的能量E_m,n，其中R为光契对3的反射率，m为光斑阶次的横坐标，n为光斑阶次的纵坐标，E_in为取样镜3的透射能量，其中E_in根据公式γ＝E_γ/E_in计算；

步骤四、采用直线拟合的方式拟合步骤三中得到的相对CCD灰度值和能量E_m,n，得到拟合曲线、CCD的线性性、CCD工作在线性区域时的最大灰度，其中CCD工作在线性区域的最大能量称为饱和能量，进而可得到1/2饱和能量；

步骤五、调整衰减片2的衰减倍率，使入射至待测CCD6的激光的能量E_in为1/2饱和能量，然后再多次调节二维平移台7，每调节一次二维平移台7后再重复完成一次步骤三得到对应位置下的CCD响应Vs,i，多次调节二维平移台7即得到多个位置下的CCD响应Vs,i，计算多组CCD响应Vs,i的平均值Vs,mean，最后再根据公式计算出待测CCD6的响应非均匀性k，其中Vs,i表示待测CCD(6)每个光敏元的灰度(其中i＝1、2、3……N)，N为待测CCD(6)的总光敏元数目。

实施例8

一种CCD响应非均匀性和线性性的检测方法，包括以下步骤：

步骤一、固定CCD响应非均匀性和线性性检测装置中待测CCD6的曝光时间、待测CCD6芯片的温度，调试并固定CCD响应非均匀性和线性性检测装置中测试光源1的入射激光的能量、衰减片2的衰减倍率、二维平移台7的工作参数，标定CCD响应非均匀性和线性性检测装置中取样镜3的能量取样系数γ，能量计8溯源标定；

步骤二、关闭CCD响应非均匀性和线性性检测装置的测试光源1，CCD响应非均匀性和线性性检测装置的待测CCD6记录多帧暗图像并将暗图像传输至CCD响应非均匀性和线性性检测装置的计算机9，计算机9计算多帧暗图像的平均值作为后续步骤计算的图像本底；

步骤三、开启CCD响应非均匀性和线性性检测装置的测试光源1，读取能量计8的读数E_γ，E_γ为取样镜3的反射能量，CCD响应非均匀性和线性性检测装置的待测CCD6记录多帧亮图像并将亮图像传输至CCD响应非均匀性和线性性检测装置的计算机9，计算机9将每帧亮图像减去步骤二中的图像本底之后再读取相应光斑的CCD灰度值、阶次(m，n)，得到多帧亮图像的相对CCD灰度值、阶次(m，n)数据，多帧亮图像的相对CCD灰度值的平均值为CCD响应Vs,i，然后根据公式E_m,n＝R^2(m+n)E_in计算出各个光斑的能量E_m,n，其中R为光契对3的反射率，m为光斑阶次的横坐标，n为光斑阶次的纵坐标，E_in为取样镜3的透射能量，其中E_in根据公式γ＝E_γ/E_in计算；

步骤四、采用直线拟合的方式拟合步骤三中得到的相对CCD灰度值和能量E_m,n，得到拟合曲线、CCD的线性性、CCD工作在线性区域时的最大灰度，其中CCD工作在线性区域的最大能量称为饱和能量，进而可得到1/2饱和能量；

步骤五、调整衰减片2的衰减倍率，使入射至待测CCD6的激光的能量E_in为1/2饱和能量，然后再多次调节二维平移台7，每调节一次二维平移台7后再重复完成一次步骤三得到对应位置下的CCD响应Vs,i，多次调节二维平移台7即得到多个位置下的CCD响应Vs,i，计算多组CCD响应Vs,i的平均值Vs,mean，最后再根据公式计算出待测CCD6的响应非均匀性k，其中Vs,i表示待测CCD(6)每个光敏元的灰度(其中i＝1、2、3……N)，N为待测CCD(6)的总光敏元数目。

其中，所述CCD响应非均匀性和线性性检测装置包括测试光源1、衰减片2、取样镜3、光契对3、长焦汇聚透镜5、待测CCD6、二维平移台7、能量计8、计算机9、控制器10和暗箱，所述测试光源1产生的入射激光依次经衰减片2、取样镜3后在取样镜3上产生反射激光和透射激光，所述反射激光直接入射至能量计8，所述透射激光依次经光契对3、长焦汇聚透镜5后入射至待测CCD6，所述待测CCD6安装于二维平移台7上，所述待测CCD6和二维平移台7均放置于暗箱内，所述二维平移台7与控制器10电连接，所述待测CCD6、能量计8和控制器10均与计算机9电连接。所述测试光源1为激光光源。所述计算机9包括CCD数据采集卡，所述CCD数据采集卡与待测CCD6电连接。所述光契对3为正交光契对3，所述正交光契对3的两斜面均镀有反射率为95％的反射膜。所述长焦汇聚透镜5与待测CCD6之间的距离小于长焦汇聚透镜5的瑞利范围。

实施例9

一种CCD响应非均匀性和线性性的检测方法，包括以下步骤：

步骤一、固定CCD响应非均匀性和线性性检测装置中待测CCD6的曝光时间、待测CCD6芯片的温度，调试并固定CCD响应非均匀性和线性性检测装置中测试光源1的入射激光的能量、衰减片2的衰减倍率、二维平移台7的工作参数，标定CCD响应非均匀性和线性性检测装置中取样镜3的能量取样系数γ，能量计8溯源标定；

步骤二、关闭CCD响应非均匀性和线性性检测装置的测试光源1，CCD响应非均匀性和线性性检测装置的待测CCD6记录多帧暗图像并将暗图像传输至CCD响应非均匀性和线性性检测装置的计算机9，计算机9计算多帧暗图像的平均值作为后续步骤计算的图像本底；

步骤三、开启CCD响应非均匀性和线性性检测装置的测试光源1，读取能量计8的读数E_γ，E_γ为取样镜3的反射能量，CCD响应非均匀性和线性性检测装置的待测CCD6记录多帧亮图像并将亮图像传输至CCD响应非均匀性和线性性检测装置的计算机9，计算机9将每帧亮图像减去步骤二中的图像本底之后再读取相应光斑的CCD灰度值、阶次(m，n)，得到多帧亮图像的相对CCD灰度值、阶次(m，n)数据，多帧亮图像的相对CCD灰度值的平均值为CCD响应Vs,i，然后根据公式E_m,n＝R^2(m+n)E_in计算出各个光斑的能量E_m,n，其中R为光契对3的反射率，m为光斑阶次的横坐标，n为光斑阶次的纵坐标，E_in为取样镜3的透射能量，其中E_in根据公式γ＝E_γ/E_in计算；

步骤四、采用直线拟合的方式拟合步骤三中得到的相对CCD灰度值和能量E_m,n，得到拟合曲线、CCD的线性性、CCD工作在线性区域时的最大灰度，其中CCD工作在线性区域的最大能量称为饱和能量，进而可得到1/2饱和能量；

步骤五、调整衰减片2的衰减倍率，使入射至待测CCD6的激光的能量E_in为1/2饱和能量，然后再多次调节二维平移台7，每调节一次二维平移台7后再重复完成一次步骤三得到对应位置下的CCD响应Vs,i，多次调节二维平移台7即得到多个位置下的CCD响应Vs,i，计算多组CCD响应Vs,i的平均值Vs,mean，最后再根据公式计算出待测CCD6的响应非均匀性k，其中Vs,i表示待测CCD(6)每个光敏元的灰度(其中i＝1、2、3……N)，N为待测CCD(6)的总光敏元数目。

其中，步骤一中，测试光源1的入射激光的的波长等于待测CCD6的CCD芯片量子效率最高的波长。

实施例10

一种CCD响应非均匀性和线性性的检测方法，包括以下步骤：

步骤一、固定CCD响应非均匀性和线性性检测装置中待测CCD6的曝光时间、待测CCD6芯片的温度，调试并固定CCD响应非均匀性和线性性检测装置中测试光源1的入射激光的能量、衰减片2的衰减倍率、二维平移台7的工作参数，标定CCD响应非均匀性和线性性检测装置中取样镜3的能量取样系数γ，能量计8溯源标定；

步骤二、关闭CCD响应非均匀性和线性性检测装置的测试光源1，CCD响应非均匀性和线性性检测装置的待测CCD6记录多帧暗图像并将暗图像传输至CCD响应非均匀性和线性性检测装置的计算机9，计算机9计算多帧暗图像的平均值作为后续步骤计算的图像本底；

步骤三、开启CCD响应非均匀性和线性性检测装置的测试光源1，读取能量计8的读数E_γ，E_γ为取样镜3的反射能量，CCD响应非均匀性和线性性检测装置的待测CCD6记录多帧亮图像并将亮图像传输至CCD响应非均匀性和线性性检测装置的计算机9，计算机9将每帧亮图像减去步骤二中的图像本底之后再读取相应光斑的CCD灰度值、阶次(m，n)，得到多帧亮图像的相对CCD灰度值、阶次(m，n)数据，多帧亮图像的相对CCD灰度值的平均值为CCD响应Vs,i，然后根据公式E_m,n＝R^2(m+n)E_in计算出各个光斑的能量E_m,n，其中R为光契对3的反射率，m为光斑阶次的横坐标，n为光斑阶次的纵坐标，E_in为取样镜3的透射能量，其中E_in根据公式γ＝E_γ/E_in计算；

步骤四、采用直线拟合的方式拟合步骤三中得到的相对CCD灰度值和能量E_m,n，得到拟合曲线、CCD的线性性、CCD工作在线性区域时的最大灰度，其中CCD工作在线性区域的最大能量称为饱和能量，进而可得到1/2饱和能量；

步骤五、调整衰减片2的衰减倍率，使入射至待测CCD6的激光的能量E_in为1/2饱和能量，然后再多次调节二维平移台7，每调节一次二维平移台7后再重复完成一次步骤三得到对应位置下的CCD响应Vs,i，多次调节二维平移台7即得到多个位置下的CCD响应Vs,i，计算多组CCD响应Vs,i的平均值Vs,mean，最后再根据公式计算出待测CCD6的响应非均匀性k，其中Vs,i表示待测CCD(6)每个光敏元的灰度(其中i＝1、2、3……N)，N为待测CCD(6)的总光敏元数目。

其中，步骤一中，通过调试并固定测试光源1的入射激光的能量、衰减片2的衰减倍率、二维平移台7的工作参数，使待测CCD6记录的图像上均匀分布并填满有光斑。

实施例11

一种CCD响应非均匀性和线性性的检测方法，包括以下步骤：

步骤一、固定CCD响应非均匀性和线性性检测装置中待测CCD6的曝光时间、待测CCD6芯片的温度，调试并固定CCD响应非均匀性和线性性检测装置中测试光源1的入射激光的能量、衰减片2的衰减倍率、二维平移台7的工作参数，标定CCD响应非均匀性和线性性检测装置中取样镜3的能量取样系数γ，能量计8溯源标定；

步骤二、关闭CCD响应非均匀性和线性性检测装置的测试光源1，CCD响应非均匀性和线性性检测装置的待测CCD6记录多帧暗图像并将暗图像传输至CCD响应非均匀性和线性性检测装置的计算机9，计算机9计算多帧暗图像的平均值作为后续步骤计算的图像本底；

步骤三、开启CCD响应非均匀性和线性性检测装置的测试光源1，读取能量计8的读数E_γ，E_γ为取样镜3的反射能量，CCD响应非均匀性和线性性检测装置的待测CCD6记录多帧亮图像并将亮图像传输至CCD响应非均匀性和线性性检测装置的计算机9，计算机9将每帧亮图像减去步骤二中的图像本底之后再读取相应光斑的CCD灰度值、阶次(m，n)，得到多帧亮图像的相对CCD灰度值、阶次(m，n)数据，多帧亮图像的相对CCD灰度值的平均值为CCD响应Vs,i，然后根据公式E_m,n＝R^2(m+n)E_in计算出各个光斑的能量E_m,n，其中R为光契对3的反射率，m为光斑阶次的横坐标，n为光斑阶次的纵坐标，E_in为取样镜3的透射能量，其中E_in根据公式γ＝E_γ/E_in计算；

步骤四、采用直线拟合的方式拟合步骤三中得到的相对CCD灰度值和能量E_m,n，得到拟合曲线、CCD的线性性、CCD工作在线性区域时的最大灰度，其中CCD工作在线性区域的最大能量称为饱和能量，进而可得到1/2饱和能量；

步骤五、调整衰减片2的衰减倍率，使入射至待测CCD6的激光的能量E_in为1/2饱和能量，然后再多次调节二维平移台7，每调节一次二维平移台7后再重复完成一次步骤三得到对应位置下的CCD响应Vs,i，多次调节二维平移台7即得到多个位置下的CCD响应Vs,i，计算多组CCD响应Vs,i的平均值Vs,mean，最后再根据公式计算出待测CCD6的响应非均匀性k，其中Vs,i表示待测CCD(6)每个光敏元的灰度(其中i＝1、2、3……N)，N为待测CCD(6)的总光敏元数目。

其中，所述CCD响应非均匀性和线性性检测装置包括测试光源1、衰减片2、取样镜3、光契对3、长焦汇聚透镜5、待测CCD6、二维平移台7、能量计8、计算机9、控制器10和暗箱，所述测试光源1产生的入射激光依次经衰减片2、取样镜3后在取样镜3上产生反射激光和透射激光，所述反射激光直接入射至能量计8，所述透射激光依次经光契对3、长焦汇聚透镜5后入射至待测CCD6，所述待测CCD6安装于二维平移台7上，所述待测CCD6和二维平移台7均放置于暗箱内，所述二维平移台7与控制器10电连接，所述待测CCD6、能量计8和控制器10均与计算机9电连接。所述测试光源1为激光光源。所述计算机9包括CCD数据采集卡，所述CCD数据采集卡与待测CCD6电连接。所述光契对3为正交光契对3，所述正交光契对3的两斜面均镀有反射率为95％的反射膜。所述长焦汇聚透镜5与待测CCD6之间的距离小于长焦汇聚透镜5的瑞利范围。

其中，步骤一中，测试光源1的入射激光的的波长等于待测CCD6的CCD芯片量子效率最高的波长。

其中，步骤一中，通过调试并固定测试光源1的入射激光的能量、衰减片2的衰减倍率、二维平移台7的工作参数，使待测CCD6记录的图像上均匀分布并填满有光斑。

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

Claims (5)

1.一种CCD响应非均匀性和线性性的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、固定CCD响应非均匀性和线性性检测装置中待测CCD(6)的曝光时间、待测CCD(6)的温度，调试并固定CCD响应非均匀性和线性性检测装置中测试光源(1)的入射激光的能量、衰减片(2)的衰减倍率、二维平移台(7)的工作参数，标定CCD响应非均匀性和线性性检测装置中取样镜(3)的能量取样系数γ，能量计(8)经过溯源标定；

步骤二、关闭CCD响应非均匀性和线性性检测装置的测试光源(1)，CCD响应非均匀性和线性性检测装置的待测CCD(6)记录多帧暗图像并将暗图像传输至CCD响应非均匀性和线性性检测装置的计算机(9)，计算机(9)计算多帧暗图像的平均值作为后续步骤计算的图像本底；

步骤三、开启CCD响应非均匀性和线性性检测装置的测试光源(1)，读取能量计(8)的读数E_γ，E_γ为取样镜(3)测得的反射能量，CCD响应非均匀性和线性性检测装置的待测CCD(6)记录多帧亮图像并将亮图像传输至CCD响应非均匀性和线性性检测装置的计算机(9)，计算机(9)将每帧亮图像减去步骤二中的图像本底之后再读取相应光斑的CCD灰度值、阶次(m，n)，得到多帧亮图像的相对CCD灰度值、阶次(m，n)数据，将多帧亮图像的相对CCD灰度值的平均值作为CCD响应Vs,i，然后根据公式E_m,n＝R^2(m+n)E_in计算出各个光斑的能量E_m,n，其中R为光契对(4)镀膜面的反射率，m为光斑阶次的横坐标，n为光斑阶次的纵坐标，E_in为取样镜(3)的透射能量，其中E_in根据公式γ＝E_γ/E_in计算；

步骤四、采用直线拟合的方式拟合步骤三中得到的CCD灰度值和能量E_m,n，得到拟合曲线，并根据该曲线可得CCD的线性性、CCD工作在线性区域时的最大灰度，其中CCD工作在线性区域的最大能量称为饱和能量，进而可得到1/2饱和能量；

步骤五、调整衰减片(2)的衰减倍率，使入射至待测CCD的激光的能量E_in为1/2饱和能量，然后再多次调节二维平移台(7)，每调节一次二维平移台(7)后再重复完成一次步骤三得到对应位置下的CCD响应Vs，i，多次调节二维平移台(7)即得到多个位置下的CCD响应Vs，i，计算多组CCD响应Vs，i的平均值Vs,mean，最后再根据公式计算出待测CCD(6)的响应非均匀性k，其中Vs，i表示待测CCD(6)每个光敏元的灰度,i＝1、2、3……N，N为待测CCD(6)的总光敏元数目。

2.如权利要求1所述的一种CCD响应非均匀性和线性性的检测方法，其特征在于：所述CCD响应非均匀性和线性性检测装置包括测试光源(1)、衰减片(2)、取样镜(3)、光契对(4)、长焦汇聚透镜(5)、待测CCD(6)、二维平移台(7)、能量计(8)、计算机(9)、控制器(10)和暗箱，所述测试光源(1)产生的入射激光依次经衰减片(2)、取样镜(3)后在取样镜(3)上产生反射激光和透射激光，所述反射激光直接入射至能量计(8)，所述透射激光依次经光契对(4)、长焦汇聚透镜(5)后入射至待测CCD(6)，所述待测CCD(6)安装于二维平移台(7)上，所述待测CCD(6)和二维平移台(7)均放置于暗箱内，所述二维平移台(7)与控制器(10)电连接，所述待测CCD(6)、能量计(8)和控制器(10)均与计算机(9)电连接。

3.如权利要求2所述的一种CCD响应非均匀性和线性性的检测方法，其特征在于：所述长焦汇聚透镜(5)与待测CCD(6)之间的距离小于长焦汇聚透镜(5)的瑞利范围。

4.如权利要求1所述的一种CCD响应非均匀性和线性性的检测方法，其特征在于：步骤一中，测试光源(1)的波长等于待测CCD(6)的效率最高的波长。

5.如权利要求1所述的一种CCD响应非均匀性和线性性的检测方法，其特征在于：步骤一中，通过调试并固定测试光源(1)的入射激光的能量、衰减片(2)的衰减倍率、二维平移台(7)的工作参数，使待测CCD(6)记录的图像上均匀分布并填满有光斑。