DE102005047595A1 - Method for determining the sensitivity characteristic of a linear array of optoelectronic sensor elements involves repeatedly exposing the array with a light field, moving the array between two exposures and further processing - Google Patents

Method for determining the sensitivity characteristic of a linear array of optoelectronic sensor elements involves repeatedly exposing the array with a light field, moving the array between two exposures and further processing Download PDF

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Carl Zeiss Jena GmbH
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Abstract

Method for determining the sensitivity characteristic of a linear array of optoelectronic sensor elements involves repeatedly exposing the array with a light field which has an inhomogeneous distribution of radiation intensity over its surface, moving the array between two exposures in directions X or Y so that each sensor element is subjected to different radiation intensities, determining the measured values of the individual sensor elements for each exposure and determining a sensitivity characteristic for the whole array from the measured results. Preferred Features: The sensitivity characteristic is determined as a relative value of the sensitivity of the sensor elements to each other.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung der Empfindlichkeitscharakteristik eines linearen, in einer Richtung X ausgedehnten, oder eines flächigen, eine Ebene X, Y aufspannenden Arrays aus optoelektronischen Sensorelementen.The The invention relates to a method for determining the sensitivity characteristic a linear, in a direction X extended, or a flat, a plane X, Y spanning arrays of optoelectronic sensor elements.

Bei der optoelektronischen Bilderfassung kommen häufig CCD- oder CMOS-Kameras zum Einsatz, die mit Arrays aus Sensorelementen, meist als Pixel bezeichnet, ausgestattet sind. Diese Sensorarrays besitzen aufgrund von Ungenauigkeiten, die ihre Ursachen im Herstellungsprozeß haben, nicht immer eine exakte Uniformität, d.h. jedes Sensorelement weist ein eigenes Hintergrundrauschen auf und hat eine bestimmte Empfindlichkeitskurve.at The optoelectronic image capture often CCD or CMOS cameras are used, the equipped with arrays of sensor elements, usually referred to as pixels are. Due to inaccuracies, these sensor arrays which have their causes in the manufacturing process, do not always have an exact uniformity, i. each sensor element has its own background noise and has a specific sensitivity curve.

Bei Beleuchtung insbesondere mit UV-Strahlung ergeben sich aufgrund dieser Abweichungen von Sensorelement zu Sensorelement innerhalb eines mit einem derartigen Array aufgenommen Bildes in unerwünschter Weise hellere oder dunklere Lichtpunkte, sogenannte „hot spots", die das Bild verfälschen.at Lighting, in particular with UV radiation, results due to these deviations from sensor element to sensor element within an image taken with such an array in unwanted Way brighter or darker points of light, so-called "hot spots", which distort the image.

Nachteilig wirkt sich die Verfälschung vor allem hinsichtlich der Weiterverarbeitung der mit dem Array gewonnenen Bildinformationen aus, und zwar insbesondere dann, wenn die Intensität jedes einzelnen Sensorelementes in die Berechnung von Meßwerten eingehen.adversely affects the adulteration especially with regard to the further processing of the array obtained with the array Image information, especially if the intensity of each individual sensor element in the calculation of measured values received.

Um dem abzuhelfen ist es bekannt, ein sogenanntes „clear"-Bild vom Meßbild abzuziehen bzw. das Meßbild durch das „clear"-Bild zu dividieren. Um ein solches „clear"-Bild zu gewinnen, wird das betreffende Array mit einem Lichtfeld beleuchtet, das eine über seine Fläche hinweg homogene Verteilung der Strahlungsintensität aufweist.Around To remedy this it is known, a so-called "clear" picture from the measurement image subtract or the measurement image to divide by the "clear" image. To get such a "clear" picture, the respective array is illuminated with a light field, one over its area has homogeneous distribution of the radiation intensity.

Jedoch ist auch diese Verfahrensweise mit Mängeln behaftet, da eine Beeinflussung durch die Beleuchtungshelligkeit erfolgt. Mit anderen Worten: „hot spots" werden nicht korrekt zurückgerechnet, wenn bei einem Meßvorgang die Belichtung an der Stelle dieser „hot spots" von der Belichtung bei der Aufnahme des „clear"-Bildes an derselben Stelle abweicht.however This method is also flawed, as an influence done by the illumination brightness. In other words, "hot spots" will not be correct recalculated, if during a measuring process the exposure at the location of these "hot spots" from exposure during shooting the "clear" picture on the same Body deviates.

Außerdem ist es technisch schwierig, ein Lichtfeld mit homogener Intensitätsverteilung zu erzeugen. Noch vorhandene Inhomogenitäten verfälschen das „clear"-Bild, so daß dieses Korrekturverfahren die Gefahr von Ungenauigkeiten nur ungenügend beseitigen kann.Besides that is technically difficult, a light field with a homogeneous intensity distribution to create. Any existing inhomogeneities falsify the "clear" image, so that this correction method the danger of inaccuracies can only be remedied insufficiently.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Empfindlichkeitscharakteristiken für Arrays der eingangs genannten Art zu ermitteln, die als Grundlage für eine bessere Kompensation der Uniformitäts-Abweichungen dienen und damit exaktere Meßergebnisse ermöglichen.From Based on this prior art, the invention has the object underlying, sensitivity characteristics for arrays of the aforementioned Identify type as the basis for better compensation Uniformity deviations serve and thus more accurate measurement results enable.

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst mit einem Verfahren zur Ermittlung der Empfindlichkeitscharakteristik für lineare, in eine Richtung X ausgedehnte, oder für flächige, eine Ebene X, Y aufspannende Arrays aus optoelektronischen Sensorelementen Pi,j, bei dem

  • – die Sensorelemente Pi,j des Arrays wiederholt mit einem Lichtfeld belichtet werden, das eine inhomogene Vertei lung der Strahlungsintensität über seine Fläche aufweist,
  • – die Verteilung der Strahlungsintensität von Belichtung zu Belichtung konstant ist,
  • – das Array zwischen zwei Belichtungen in Richtung X oder Y verschoben so wird, so daß jedes Sensorelement Pi,j von Belichtung zu Belichtung unterschiedlichen Strahlungsintensitäten ausgesetzt ist,
  • – bei jeder Belichtung die Meßwerte der einzelnen Sensorelemente Pi,j erfaßt werden, und
  • – aus den Meßergebnissen eine auf das gesamte Array bezogene Empfindlichkeitscharakteristik bestimmt wird.
The object of the invention is achieved with a method for determining the sensitivity characteristic for linear, in a direction X extended, or for planar, a plane X, Y spanning arrays of optoelectronic sensor elements P i, j , in which
  • The sensor elements P i, j of the array are repeatedly exposed to a light field having an inhomogeneous distribution of the radiation intensity over its surface,
  • The radiation intensity distribution is constant from exposure to exposure,
  • The array is shifted between two exposures in the direction X or Y so that each sensor element P i, j is exposed from exposure to exposure to different radiation intensities,
  • - With each exposure, the measured values of the individual sensor elements P i, j are detected, and
  • - From the measurement results a relative to the entire array sensitivity characteristic is determined.

In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung kann die Empfindlichkeitscharakteristik als Relativwert der Empfindlichkeit der Sensorelemente Pi,j zueinander bestimmt werden.In a first embodiment of the invention, the sensitivity characteristic can be determined as a relative value of the sensitivity of the sensor elements P i, j to each other.

Dazu umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren folgende Verfahrensschritte:

  • a) Belichten des Arrays während einer Zeitspanne Δt mit einer inhomogen über das Array verteilten Strahlungsintensität I(x,y) aus einer im wesentlichen senkrecht auf das Array treffenden Beleuchtungsrichtung,
  • b) Erfassen und Speichern von Meßwerten mi,j in Zuordnung zu jedem einzelnen Sensorelement Pi,j als Äquivalent für die Anzahl Photonen, die während der Zeitspanne Δt von dem jeweiligen Sensorelement Pi,j registriert werden,
  • c) Lageveränderung des Arrays durch Verschieben senkrecht zur Beleuchtungsrichtung um einen Betrag, der dem ein- oder mehrfachen des Abstandes zweier benachbarter Sensorelemente Pi,j entspricht,
  • d) erneutes Belichten des Arrays während derselben Zeitspanne Δt mit derselben inhomogen über das Array verteilten Strahlungsintensität I(x,y), wobei nun jedes Sensorelement Pi,j einer Strahlungsintensität Ii,j ausgesetzt ist, die von der im Verfahrensschritt a) auftreffenden Strahlungsintensität I(x,y) verschieden ist,
  • e) Erfassen und Speichern von weiteren Meßwerten mi,j analog zu Verfahrensschritt b),
  • f) n-faches Wiederholen der Verfahrensschritte a) bis e), dabei jeweiliges Erfassen und Speichern der Meßwerte mi,j analog zu Verfahrensschritt b) zusätzlich zu den bereits in Zuordnung zu den Sensorelementen Pi,j gespeicherten Meßwerten mi,j,
  • g) Ermitteln der über das Array verteilten Strahlungsintensität I(x,y) beginnend bei (0,0) ins Positive unter der Annahme einer auf das gesamte Array bezogenen mittleren Empfindlichkeit von E = 1 nach der Funktion
    Figure 00040001
    – I(x,y) der Intensitätsverteilung in der von dem Array aufgespannten Ebene x,y, wobei der Ursprung (0,0) in einer der äußersten erfaßten Ecken des Arrays liegt, – der mit 1 beginnenden laufenden Nummer k der insgesamt n vorgenommenen Belichtungen, – mk der Matrix von Meßwerten mk i,j = mk(i,j), welche während der k-ten Belichtung erfaßt und gespeichert wurden, wobei mk alle Meßwerte der Sensorelemente Pi,j von der k. Belichtung enthält, – pk und qk den Differenzen an Sensorelementabständen, um die das Array bei der k-ten Belichtung relativ zur ersten Belichtung in x- oder y-Richtung verschoben wird, – Δx und Δy den Abständen der regelmäßig im Array angeordneten Sensorelemente in x- und y-Richtung, und
  • h) Ermitteln der Empfindlichkeitscharakteristik des Arrays in Form von Parameter a1...an einer Kurve m über I durch Regression eines zugrunde gelegten Modells mit n Parametern für die Abhängigkeit m(I) an die Meßwerte jedes Sensorelementes Pi,j, wobei m der zu erwartende Meßwert bei einer Beleuchtung des betreffenden Sensorelements Pi,j mit der lokalen Intensität I ist.
For this purpose, the method according to the invention comprises the following method steps:
  • a) exposing the array during a period of time Δt with a radiation intensity I (x, y) distributed in an inhomogeneous manner over the array from a direction of illumination which strikes the array substantially perpendicularly,
  • b) acquiring and storing measured values m i, j in association with each individual sensor element P i, j as the equivalent of the number of photons registered by the respective sensor element P i, j during the period Δt,
  • c) change in position of the array by shifting perpendicular to the illumination direction by an amount which corresponds to one or more times the distance between two adjacent sensor elements P i, j ,
  • d) re-exposing the array during the same period of time Δt with the same inhomogeneously distributed radiation intensity I (x, y) across the array, each sensor element P i, j now being exposed to a radiation intensity I i, j which is incident from the one impinging in method step a) Radiation intensity I (x, y) is different,
  • e) acquiring and storing further measured values m i, j in analogy to method step b),
  • f) n-times repetition of the method steps a) to e), thereby respective detecting and storing of the measured values m i, j analogous to process step b) in addition to those already in association with the sensor elements P i, j stored measured values m i, j,
  • g) determining the radiation intensity I (x, y) distributed over the array starting at (0,0) positive assuming an array-wide mean sensitivity of E = 1 after function
    Figure 00040001
    - I (x, y) of the intensity distribution in the plane x, y spanned by the array, the origin (0,0) lying in one of the outermost detected corners of the array, - the starting number k of the total n starting with 1 Exposures, - m k of the matrix of measured values m k i, j = m k (i, j), which were acquired and stored during the k th exposure, where m k is all measured values of the sensor elements P i, j from the k. Exposure contains - p k and q k the differences in sensor element distances by which the array is shifted in the x-direction or y-direction relative to the first exposure at the k-th exposure, Δx and Δy the distances of the sensor elements arranged regularly in the array in the x and y directions, and
  • h) Determining the sensitivity characteristic of the array in the form of parameters a 1 ... a n of a curve m over I by regression of an underlying model with n parameters for the dependence m (I) on the measured values of each sensor element P i, j m is the expected measured value at a lighting of the relevant sensor element P i, j with the local intensity I.

Im einfachsten Fall, in dem m(I) als eine Lineare m = E·I + m0 mit einem der Empfindlichkeit E entsprechenden Anstieg angenommen wird, wird eine Matrix aus Empfindlichkeiten Ei,j für jedes Sensorelement Pi,j ermittelt nach der Funktion

Figure 00050001
Ik i,j = I{{i – pk}·Δx, {j – qk}·Δy) und mk i,j = mk(i,j) In the simplest case, in which m (I) is assumed to be a linear m = E * I + m 0 with an increase corresponding to the sensitivity E, a matrix of sensitivities E i, j is determined for each sensor element P i, j function
Figure 00050001
I k i, j = I {{i - p k } · Δx, {j - q k } · Δy) and m k i, j = m k (I, j)

Bevorzugt sollte das Array zwischen zwei oder auch mehreren aufeinander folgenden Belichtungen jeweils in X- oder Y-Richtung verschoben werden. Dabei kann die Verschiebung abwechselnd in X- und Y-Richtung vorgenommen werden. Die Beträge, um welche die Verschiebung jeweils erfolgt, können konstant sein.Prefers The array should be between two or more consecutive Exposures are shifted in each case in the X or Y direction. It can the shift can be made alternately in the X and Y directions. The amounts, by which the shift takes place in each case can be constant.

Alternativ zu der ersten Ausgestaltung kann in einer zweiten Variante die Empfindlichkeitscharakteristik als Abso lutwert bestimmt werden, indem zunächst für die Empfindlichkeit eines der Sensorelemente Pi,j ein Absolutwert gemessen und dann die Empfindlichkeit der übrigen Sensorelemente Pi,j hierauf bezogen wird.As an alternative to the first embodiment, in a second variant, the sensitivity characteristic can be determined as an absolute value by first measuring an absolute value for the sensitivity of one of the sensor elements P i, j and then relating the sensitivity of the remaining sensor elements P i, j thereto.

Ebenso ist es möglich, die Empfindlichkeit mit einer gleichmäßigen Beleuchtung integral über das Array zu bestimmen und somit den Wert der Bemittelten Empfindlichkeit E durch das gemessene Mittel zu ersetzen.As well Is it possible, the sensitivity with a uniform lighting integral over the Array to determine and thus the value of the averaged sensitivity E replaced by the measured mean.

Mittels der so gewonnenen Empfindlichkeitscharakteristiken, die jedem Array zugeordnet sind, lassen sich Uniformitäts-Abweichungen kompensieren, was insbesondere bei der optoelektronischen Bilderfassung mittels CCD- oder CMOS-Kameras von Bedeutung ist, beispielsweise in Bildmeßeinrichtungen mit hoher Auflösung für den UV-Bereich.By means of the thus obtained sensitivity characteristics associated with each array compensate for uniformity deviations, which is particularly important in the optoelectronic image acquisition by means of CCD or CMOS cameras, for example, in image measuring devices with high resolution for the UV range.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll nachfolgend anhand eines linearen, in einer Richtung X ausgedehnten Arrays aus optoelektronischen Sensorelementen Pi,j erläutert werden, das der Einfachheit halber aus nur fünf Sensorelementen Pi(i = 1...5) besteht. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The inventive method will be explained below with reference to a linear, in one direction X extended array of optoelectronic sensor elements P i, j , which consists for the sake of simplicity of only five sensor elements P i (i = 1 ... 5). In the accompanying drawings show:

1 die vereinfachte Darstellung einer angenommenen inhomogenen Verteilung der Strahlungsintensität in einem auf ein Array aus Sensorelementen auftreffenden Lichtfeld, 1 the simplified representation of an assumed inhomogeneous distribution of the radiation intensity in a light field striking an array of sensor elements,

2 die vereinfachte Darstellung einer angenommenen Charakteristik der Empfindlichkeiten von den Sensorelementen eines in einer Richtung X ausgedehnten Arrays, 2 the simplified representation of an assumed characteristic of the sensitivities of the sensor elements of an array X extended in one direction X,

3 ein Beispiel für eine Meßreihe aus vier Messungen, wobei die Meßwerte bei einer ersten Belichtung mit dem Lichtfeld aus 1 gewonnen wurden zwecks Ermittlung der Empfindlichkeit der Sensorelemente aus 2, 3 an example of a series of measurements from four measurements, wherein the measured values at a first exposure to the light field from 1 were obtained to determine the sensitivity of the sensor elements 2 .

4 die vereinfachte Darstellung der von den Sensorelementen unter Berücksichtigung ihrer Empfindlichkeiten aus 2 gemessenen Intensitätswerte aus 1 und die für jede Position aus den Messwerten gemittelte Intensität, 4 the simplified representation of the sensor elements taking into account their sensitivities 2 measured intensity values 1 and the intensity averaged for each position from the measured values,

5 die anhand der auf die Sensorelemente aus 3 bezogenen Meßergebnisse ermittelte Empfindlichkeitscharakteristik des Arrays. 5 the basis of the on the sensor elements 3 related sensitivity measured sensitivity of the array.

Es sei angenommen, daß zur Belichtung des Arrays ein Lichtfeld zur Verfügung steht, das eine wie in 1 dargestellte, sich in der Richtung X erstreckende inhomogene Verteilung der Strahlungsintensität aufweist und mit dieser Verteilung auf die in Richtung X aufgereihten Sensorelementen Pi (i = 1...5) trifft.It is assumed that a light field is available for the exposure of the array, which has a light as in 1 shown, extending in the direction X has inhomogeneous distribution of the radiation intensity and with this distribution strikes the arrayed in the direction X sensor elements P i (i = 1 ... 5).

Weiterhin sei für die Sensorelemente Pi(i = 1...5) eine relative Empfindlichkeit angenommen wie in 2 dargestellt, wobei das Sensorelement P1 die relative Empfindlichkeit E(i) = 1 haben soll. Hierauf bezogen gelte für das Sensorelement P2 die relative Empfindlichkeit E(i) = 0,9; für das Sensorelement P3 die relative Empfindlichkeit E(i) = 0,9; für das Sensorelement P4 die relative Empfindlichkeit E(i) = 1,1; für das Sensorelement P5 die relative Empfindlichkeit E(i) = 1,1.Furthermore, assume a relative sensitivity for the sensor elements P i (i = 1 ... 5) as in 2 shown, wherein the sensor element P 1 should have the relative sensitivity E (i) = 1. Based on this, the relative sensitivity E (i) = 0.9 applies to the sensor element P 2 ; for the sensor element P 3, the relative sensitivity E (i) = 0.9; for the sensor element P 4, the relative sensitivity E (i) = 1.1; for the sensor element P 5, the relative sensitivity E (i) = 1.1.

Bei einer ersten Belichtung während einer Zeitspanne Δt mit dem Lichtfeld, das die in 1 dargestellte Intensitätsverteilung hat, sind an den Sensorelementen Pi(i = 1...5) in Abhängigkeit von deren jeweiliger Empfindlichkeit (vgl. 2) Meßwerte abgreifbar wie in 3, Bild a) gezeigt.At a first exposure during a period of time Δt with the light field corresponding to the in 1 shown intensity distribution, are at the sensor elements P i (i = 1 ... 5) depending on their respective sensitivity (see. 2 ) Measured values can be tapped as in 3 , Picture a).

Haben die Sensorelemente Pi(i = 1...5) Abstände von jeweils Δx = 0.3 zueinander, so wird das Array vor einer zweiten Belichtung beispielsweise um den Betrag Δx = 0.3 verschoben, so daß bei der zweiten Belichtung jedes der Sensorelemente Pi(i = 1...5) einer Strahlungsintensität ausgesetzt ist, die von der bei der ersten Belichtung auftreffenden Strahlungsintensität verschieden ist.If the sensor elements P i (i = 1... 5) have spacings of respectively .DELTA.x = 0.3 relative to one another, the array is shifted, for example, by the amount .DELTA.x = 0.3 before a second exposure, so that during the second exposure each of the sensor elements P i (i = 1 ... 5) is exposed to a radiation intensity that is different from the radiation intensity incident on the first exposure.

Auf diese Weise erhält man mit einer zweiten, dritten und vierten Belichtung, wobei die Belichtungen jeweils während derselben Zeitspanne Δt und jeweils nach Verschiebung des Arrays um den Betrag Δx = 0.3 vorgenommen wird, in Meßreihen m1 bis m4 die in 3 Bild b), c) und d) gezeigten, auf die einzelnen Sensorelemente Pi(i = 1...5) bezogenen Meßwerte.In this way one obtains with a second, third and fourth exposure, wherein the exposures in each case during the same period of time .DELTA.t and after each shift of the array by the amount .DELTA.x = 0.3 is made, in measurement series m 1 to m 4 in 3 Image b), c) and d), related to the individual sensor elements P i (i = 1 ... 5) measured values.

In 3 bezeichnen p1 = 0 die Position des Arrays bei der ersten Belichtung bzw. ersten Messung m1, p2 = 0.6 die Position des Arrays bei der zweiten Belichtung bzw. zweiten Messung m2 usw.In 3 p 1 = 0 denote the position of the array in the first exposure or first measurement m 1 , p 2 = 0.6, the position of the array in the second exposure or second measurement m 2 , etc.

Den Belichtungen und den Positionen sind in den Bildern a), b), c) und d) jeweils die Meßergebnisse zugeordnet.The Exposures and the positions are shown in the pictures a), b), c) and d) each associated with the measurement results.

Bei der konkreten, praktischen Verfahrensanwendung werden zwecks Auswertung sinngemäß die in Bildern dargestellten Meßergebnisse so übereinander gelegt, daß physikalisch gleiche Orte in den Arrays übereinander liegen. Die Größe der Verschiebung kann physikalisch durch Messungen der Verschiebung des Sensors bei der Meßwertaufnahme oder durch Korrelationsalgorithmen aus den Meßwerten ermittelt werden, wenn die Sensorelementschwankungen nicht zu groß sind.In the case of concrete, practical method application, the measurement results shown in pictures are superimposed on one another for the purpose of evaluation, so that physically identical locations in the arrays lie one above the other. The magnitude of the displacement can be determined physically by measurements of the displacement of the Sensors are detected in the measured value recording or by correlation algorithms from the measured values, if the sensor element fluctuations are not too large.

Die Meßwerte, die am gleichen Ort liegen, werden gemittelt. Dieser Mittelwert entspricht der mittleren Intensität des Lichtfeldes an dieser Stelle, multipliziert mit dem mittleren Empfindlichkeitsfaktor E. Man erhält daraus eine Intensitätsverteilung, welche der wahren Intensität sehr nahe kommt.The measured values, who are in the same place are averaged. This mean corresponds to the mean intensity of the light field at this Digit multiplied by the mean sensitivity factor E. You get from it an intensity distribution, which of true intensity comes very close.

Dies ist für die vorbeschriebenen Meßreihen m1 bis m4 beispielhaft in 4 dargestellt.This is exemplary for the above-described series of measurements m 1 to m 4 in 4 shown.

Jedem Sensorelement Pi bei linearen oder Pi,j bei flächigen Arrays kann aus den einzelnen Meßwerten der Bilder mk ein Count-Wert und dem dazugehörenden Wert aus der in einem vorhergehenden Schritt ermittelten Intensitätsverteilung zugeordnet werden. Diese Zuordnung ergibt für jedes Sensorelement eine Reihe von Paaren von Count-Intensitätswerten.For each sensor element P i in linear arrays or P i, j in flat arrays, a count value and the associated value from the intensity distribution determined in a preceding step can be assigned from the individual measured values of the images m k . This assignment gives a series of pairs of count intensity values for each sensor element.

Diese Wertepaare werden durch eine angepaßte Funktion beschrieben. Im einfachsten Fall reicht eine lineare Funktion mit 2 Parametern. Für kompliziertes Sensorverhalten sind ebenso Nichtlinearitäten oder Sättigungen zu berücksichtigen. Das Gesamtergebnis sind Parameter-Vektoren oder -Matrizen mit der Größe des Arrays.These Value pairs are described by a custom function. in the The simplest case is a linear function with 2 parameters. For complicated Sensor behavior is also to be considered nonlinearities or saturations. The overall result is parameter vectors or matrices with the Size of the array.

In der Anwendung werden diese Parameter-Matrizen verwendet, um die Meßwerte entsprechend dem angesetzten Modell zu korrigieren. Im einfachen Fall des linearen Ansatzes besteht die Korrektur aus der Subtraktion des Nullwertes und Division des Messwertes durch den Wert der Sensorempfindlich keit. D.h. es ist nur eine Subtraktion und eine Division pro Sensorelement erforderlich.In In the application these parameter matrices are used to calculate the readings correct according to the attached model. Im simple In the case of the linear approach, the correction consists of the subtraction of the zero value and division of the measured value by the value of the sensor sensitivity. That it is only one subtraction and one division per sensor element required.

So erhält man eine in 5 dargestellte, auf die Sensorelemente aus 3 bezogene Empfindlichkeitscharakteristik des Arrays in Form einer Empfindlichkeitskurve.How to get an in 5 shown, on the sensor elements 3 related sensitivity characteristic of the array in the form of a sensitivity curve.

Claims (9)

Verfahren zur Ermittlung der Empfindlichkeitscharakteristik eines linearen, in einer Richtung X ausgedehnten, oder eines flächigen, eine Ebene X,Y aufspannenden Arrays aus optoelektronischen Sensorelementen Pi,j, bei dem – die Sensorelemente Pi,j des Arrays wiederholt mit einem Lichtfeld belichtet werden, das eine inhomogene Verteilung der Strahlungsintensität über seine Fläche aufweist, – die Verteilung der Strahlungsintensität von Belichtung zu Belichtung konstant ist, – das Array zwischen zwei Belichtungen in Richtung X oder Y so verschoben wird, so daß jedes Sensorelement Pi,j von Belichtung zu Belichtung unterschiedlichen Strahlungsintensitäten ausgesetzt ist, – bei jeder Belichtung die Meßwerte der einzelnen Sensorelemente Pi,j erfaßt werden, und – aus den Meßergebnissen eine auf das gesamte Array bezogene Empfindlichkeitscharakteristik bestimmt wird.Method for determining the sensitivity characteristic of a linear, in a direction X extended, or a planar, a plane X, Y spanning array of optoelectronic sensor elements P i, j , in which - the sensor elements P i, j of the array are repeatedly exposed to a light field having an inhomogeneous distribution of the radiation intensity over its surface, - the radiation intensity distribution is constant from exposure to exposure, - the array is shifted between two exposures in the X or Y direction so that each sensor element P i, j increases from exposure to Exposure is exposed to different radiation intensities, - the measured values of the individual sensor elements P i, j are detected at each exposure, and - a sensitivity characteristic based on the entire array is determined from the measurement results. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Empfindlichkeitscharakteristik als Relativwert der Empfindlichkeit der Sensorelemente Pi,j zueinander bestimmt wird.Method according to Claim 1, in which the sensitivity characteristic is determined as the relative value of the sensitivity of the sensor elements P i, j to one another. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, umfassend folgende Verfahrensschritte: a) Belichten des Arrays während einer Zeitspanne Δt mit einer inhomogen über das Array verteilten Strahlungsintensität I(x.y) aus einer im wesentlichen senkrecht auf das Array treffenden Beleuchtungsrichtung, b) Erfassen und Speichern von Meßwerten mi,j in Zuordnung zu jedem einzelnen Sensorelement Pi,j als Äquivalent für die Anzahl Photonen, die während der Zeitspanne Δt von dem jeweiligen Sensorelement Pi,j registriert werden, c) Lageveränderung des Arrays durch Verschieben senkrecht zur Beleuchtungsrichtung um einen Betrag, der dem ein- oder mehrfachen des Abstandes zweier benachbarter Sensorelemente Pi,j entspricht, d) Erneutes Belichten des Arrays während derselben Zeitspanne Δt mit derselben inhomogen über das Array verteilten Strahlungsintensität I(x,y), wobei nun jedes Sensorelement Pi,j einer Strahlungsintensität Ik+1(i,j) ausgesetzt ist, die von der im Verfahrensschritt a) auftreffenden Strahlungsintensität Ik(i,j) verschieden ist, e) Erfassen und Speichern von weiteren Meßwerten mi,j analog zu Verfahrensschritt b), f) n-faches Wiederholen der Verfahrensschritte a) bis e), dabei jeweiliges Erfassen und Speichern der Meßwerte mi,j analog zu Verfahrensschritt b) zusätzlich zu den bereits in Zuordnung zu den Sensorelementen Pi,j gespeicherten Meßwerten mi,j, g) Ermitteln der über das Array verteilten Strahlungsintensität I(x,y) beginnend bei (0, 0) ins Positive unter der Annahme einer auf das gesamte Array bezogenen mittleren Empfindlichkeit von E = 1 nach der Funktion
Figure 00120001
– I(x,y) der Intensitätsverteilung in der von dem Array aufgespannten Ebene x,y, wobei der Ursprung (0,0) in einer der äußersten erfaßten Ecken des Arrays liegt, – der mit 1 beginnenden laufenden Nummer k der insgesamt n vorgenommenen Belichtungen, – mk der Matrix von Meßwerten mk i,j = mk(i,j), welche während der k-ten Belichtung erfaßt und gespeichert wurden, wobei mk alle Meßwerte der Sensorelemente Pi,j von der k. Belichtung enthält, – pk und qk den Differenzen an Sensorelementabständen, um die das Array bei der k-ten Belichtung relativ zur ersten Belichtung in x- oder y-Richtung verschoben wird, – Δx und Δy den Abständen der regelmäßig im Array angeordneten Sensorelemente in x- und y-Richtung, und h) Ermitteln der Empfindlichkeitscharakteristik des Arrays in Form von Parameter a1..an einer Kurve m über I durch Regression eines zugrunde gelegten Modells mit n Parametern für die Abhängigkeit m (I) an die Meßwerte jedes Sensorelementes Pi,j, wobei m der zu erwartende Meßwert bei einer Beleuchtung des betreffenden Sensorelements Pi,j mit der lokalen Intensität I ist.
Method according to claim 1 or 2, comprising the following method steps: a) exposure of the array during a period Δt with a radiation intensity I (xy) distributed inhomogeneously over the array from an illumination direction substantially perpendicular to the array, b) acquisition and storage of measured values m i, j in association with each individual sensor element P i, j as the equivalent of the number of photons registered during the period Δt of the respective sensor element P i, j , c) positional change of the array by shifting perpendicular to the illumination direction by an amount corresponding to the one or more times the distance of two adjacent sensor elements P i, j corresponds to d) Re-exposure of the array during the same period of time .DELTA.t with the same inhomogeneous across the array distributed radiation intensity I (x, y), where now, each sensor element P i, j is exposed to a radiation intensity I k + 1 (i, j) which impinge on that in method step a) the radiation intensity I k (i, j) is different, e) capturing and storing other measured values m i, j analogous to process step b), f) n-times repetition of the method steps a) to e), thereby respective detecting and storing the Measured values m i, j in analogy to method step b), in addition to the measured values m i, j , g already stored in association with the sensor elements P i, j , determining the radiation intensity I (x, y) distributed over the array starting at (0, 0) positive under the Assuming an array-wide average sensitivity of E = 1 after function
Figure 00120001
- I (x, y) of the intensity distribution in the plane x, y spanned by the array, the origin (0,0) lying in one of the outermost detected corners of the array, - the starting number k of the total n starting with 1 Exposures, - m k of the matrix of measured values m k i, j = m k (i, j), which were acquired and stored during the k th exposure, where m k is all measured values of the sensor elements P i, j from the k. Exposure contains - p k and q k the differences in sensor element distances by which the array is shifted in the x-direction or y-direction relative to the first exposure at the k-th exposure, Δx and Δy the distances of the sensor elements arranged regularly in the array in x- and y-direction, and h) determining the sensitivity characteristic of the array in the form of parameters a 1 ..a n of a curve m over I by regression of an underlying model with n parameters for the dependence m (I) on the measured values each sensor element P i, j , where m is the expected measured value at a lighting of the relevant sensor element P i, j with the local intensity I.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem – m(I) eine Linearen m = E·I + m0 mit einem der Empfindlichkeit E entsprechenden Anstieg ist, und – eine Matrix aus Empfindlichkeiten Ei,j für jedes Sensorelement Pi,j ermittelt wird nach der Funktion
Figure 00130001
I k i,j = I({i – pk}·Δx, {j – qk}·Δy) und mk i,j = mk(i,j).
Method according to claim 3, wherein - m (I) is a linear m = E · I + m 0 with a slope corresponding to the sensitivity E, and - a matrix of sensitivities E i, j is determined for each sensor element P i, j after the function
Figure 00130001
I k i, j = I ({i - p k } · Δx, {j - q k } · Δy) and m k i, j = m k (I, j).
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei dem das Array jeweils zwischen aufeinander folgenden Belichtungen in X- oder Y-Richtung verschoben wird.Method according to one of the preceding claims, in the array between successive exposures is moved in the X or Y direction. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Array abwechselnd in X- und Y-Richtung, bevorzugt um jeweils konstante Beträge, verschoben wird.The method of claim 5, wherein the array is alternating in the X and Y direction, preferably by constant amounts, shifted becomes. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Empfindlichkeitscharakteristik als Absolutwert bestimmt wird, indem zunächst für die Empfindlichkeit Ei,j eines der Sensorelemente Pi,j ein Absolutwert gemessen und dann die Empfindlichkeit Ei,j der übrigen Sensorelemente Pi,j hierauf bezogen wird.Method according to Claim 1, in which the sensitivity characteristic is determined as an absolute value by first measuring an absolute value for the sensitivity E i, j of one of the sensor elements P i, j, and then relating the sensitivity E i, j of the remaining sensor elements P i, j to this becomes. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem zunächst die mittlere Empfindlichkeit E des gesamten Arrays in einer separaten Messung ermittelt wird, und die relativen Empfindlichkeiten Ei,j aller Sensorelemente Pi,j, deren Mittel 1 ergibt, mit der mittleren Empfindlichkeit E multipliziert wird.Method according to Claim 7, in which first the average sensitivity E of the entire array is determined in a separate measurement, and the relative sensitivities E i, j of all sensor elements P i, j , the average of which 1 is multiplied by the mean sensitivity E. Verwendung der mit den Verfahrensschritten nach den vorgenannten Ansprüchen ermittelten Empfindlichkeitscharakteristiken zur Korrektur von Uniformitäts-Abweichungen bei der Verwendung von Arrays aus optoelektronischen Sensorelementen zur Bilderfassung.Use of the method steps according to the aforementioned claims determined sensitivity characteristics for the correction of uniformity deviations the use of arrays of optoelectronic sensor elements for image capture.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114323567A (en) * 2021-12-31 2022-04-12 深圳市聚飞光电股份有限公司 Photoelectric detector testing device and testing method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5514865A (en) * 1994-06-10 1996-05-07 Westinghouse Electric Corp. Dither image scanner with compensation for individual detector response and gain correction
EP0601534B1 (en) * 1992-12-07 1999-02-17 Raytheon Company Wide dynamic range non-uniformity compensation for infrared focal plane arrays
US5925880A (en) * 1996-08-30 1999-07-20 Raytheon Company Non uniformity compensation for infrared detector arrays
WO2003015397A1 (en) * 2001-08-06 2003-02-20 Raytheon Company Focal plane array calibration system
WO2003090477A1 (en) * 2002-04-17 2003-10-30 Motorola, Inc. Digital color sensor with independent reference signals
EP0904655B1 (en) * 1996-06-14 2004-02-18 Simage Oy Calibration method and system for imaging devices

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0601534B1 (en) * 1992-12-07 1999-02-17 Raytheon Company Wide dynamic range non-uniformity compensation for infrared focal plane arrays
US5514865A (en) * 1994-06-10 1996-05-07 Westinghouse Electric Corp. Dither image scanner with compensation for individual detector response and gain correction
EP0904655B1 (en) * 1996-06-14 2004-02-18 Simage Oy Calibration method and system for imaging devices
US5925880A (en) * 1996-08-30 1999-07-20 Raytheon Company Non uniformity compensation for infrared detector arrays
WO2003015397A1 (en) * 2001-08-06 2003-02-20 Raytheon Company Focal plane array calibration system
WO2003090477A1 (en) * 2002-04-17 2003-10-30 Motorola, Inc. Digital color sensor with independent reference signals

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114323567A (en) * 2021-12-31 2022-04-12 深圳市聚飞光电股份有限公司 Photoelectric detector testing device and testing method

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