專利名稱：一種科學(xué)級ccd的非線性度標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬光學(xué)領(lǐng)域，涉及ー種科學(xué)級CCD的非線性度標(biāo)定方法，尤其涉及ー種基于激光干涉對科學(xué)級CCD的線性度指標(biāo)進行標(biāo)定的方法。
背景技術(shù)：
科學(xué)級CCD器件是進行激光場光強及其分布測量的重要器件，其作為測量器件的前提是光電響應(yīng)曲線是線性的，但實際的器件并不嚴(yán)格滿足輸入光強一一輸出灰度線性關(guān)系，即存在非線性誤差，這是引起測量誤差的ー個重要因素，一般采用非線性度指標(biāo)表示器件響應(yīng)偏離線性的程度，需要精確的予以標(biāo)定確定。非線性度標(biāo)定的難點在于需要準(zhǔn)確的知道輸入光強的實際值或相對比值，否則光強輸入誤差也將引起輸出灰度的誤差，從而造成非線性度計算的失真，例如通常非線性度標(biāo)定是通過功率計測量CCD接收的能量大小，然后通過功率——灰度曲線計算非線性度，顯然功率計本身存在功率測量誤差，勢必引起非線性度測量誤差。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種隨機電子噪聲影響小、非線性度測量精度高以及非線性度標(biāo)定結(jié)果準(zhǔn)確的科學(xué)級CCD的非線性度標(biāo)定方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是本發(fā)明提供了ー種科學(xué)級CCD的非線性度標(biāo)定方法，其特殊之處在于所述方法包括以下步驟I)獲取已知光場強度分布的干渉光場并將其入射至科學(xué)級CXD ;2)科學(xué)級CCD接收來自步驟I)的已知光場強度分布的干渉光場后輸出干涉光場所對應(yīng)的含有干涉條紋的干涉圖像；3)繪制光場強度-灰度分布曲線；7)由非線性度公式分析計算CXD的非線性。上述步驟I)的具體實現(xiàn)方式是I. I)獲取已知光場強度分布的平行光；I. 2)使平行光產(chǎn)生夾角，所述夾角是在角分量級；I. 3)在平行光交疊區(qū)域產(chǎn)生干渉光場。上述步驟I. 2)的具體實現(xiàn)方式是將已知光場強度分布的平行光入射至不鍍膜玻璃劈板，經(jīng)不鍍膜玻璃劈板的前后表面反射后分別產(chǎn)生兩束有夾角平行光。上述步驟3)的具體實現(xiàn)方式是3. I)以網(wǎng)狀柵格線分割步驟2)所得到的干涉圖樣所述網(wǎng)狀柵格線包括水平柵線以及豎直柵線；所述水平柵線垂直干涉條紋方向，所述水平柵線的數(shù)量是20 50個；所述豎直柵線沿干涉條紋方向，所述豎直柵線的數(shù)量根據(jù)CCD的像元數(shù)確定；3. 2)以水平柵線之間的間隔為橫坐標(biāo)、以柵格節(jié)點處的灰度分布為縱坐標(biāo)繪制每條水平柵線上的灰度分布；3. 3)以每個豎直柵線上節(jié)點灰度平均值為縱坐標(biāo)，以豎直柵線之間的間隔為橫坐標(biāo)繪制出強度分布曲線；3. 4)干涉圖樣強度分布理論上應(yīng)符合I = I0[l+ Y cos (x)]表達,其中I0 = 11+12，即相互干涉的兩束激光強度之和；

權(quán)利要求
1.一種科學(xué)級CCD的非線性度標(biāo)定方法，其特征在于所述科學(xué)級CCD的非線性度標(biāo)定方法包括以下步驟 1)獲取已知光場強度分布的干涉光場并將其入射至科學(xué)級CCD； 2)科學(xué)級CCD接收來自步驟I)的已知光場強度分布的干涉光場后輸出干涉光場所對應(yīng)的含有干涉條紋的干涉圖像； 3)繪制光場強度-灰度分布曲線； 7)由非線性度公式分析計算CCD的非線性。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的科學(xué)級CCD的非線性度標(biāo)定方法，其特征在于所述步驟I)的具體實現(xiàn)方式是 I. D獲取已知光場強度分布的平行光； I. 2)使平行光產(chǎn)生夾角，所述夾角是在角分量級； I. 3)在平行光交疊區(qū)域產(chǎn)生干涉光場。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的科學(xué)級CCD的非線性度標(biāo)定方法，其特征在于所述步驟I.2)的具體實現(xiàn)方式是 將已知光場強度分布的平行光入射至不鍍膜玻璃劈板，經(jīng)不鍍膜玻璃劈板的前后表面反射后分別產(chǎn)生兩束有夾角平行光。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的科學(xué)級CCD的非線性度標(biāo)定方法，其特征在于所述步驟3)的具體實現(xiàn)方式是 3.I)以網(wǎng)狀柵格線分割步驟2)所得到的干涉圖樣所述網(wǎng)狀柵格線包括水平柵線以及豎直柵線；所述水平柵線垂直干涉條紋方向，所述水平柵線的數(shù)量是20 50個；所述豎直柵線沿干涉條紋方向，所述豎直柵線的數(shù)量根據(jù)CCD的像元數(shù)確定； 3.2)以水平柵線之間的間隔為橫坐標(biāo)、以柵格節(jié)點處的灰度分布為縱坐標(biāo)繪制每條水平柵線上的灰度分布； 3.3)以每個豎直柵線上節(jié)點灰度平均值為縱坐標(biāo)，以豎直柵線之間的間隔為橫坐標(biāo)繪制出強度分布曲線； 3.4)干涉圖樣強度分布理論上符合I = I0[l+ycos(3ix)]表達，其中 I0 = IfI2，即相互干涉的兩束激光強度之和；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的科學(xué)級CCD的非線性度標(biāo)定方法，其特征在于所述科學(xué)級CXD的非線性度標(biāo)定方法還包括 4)將步驟3)所得到的光場強度-灰度分布曲線進行歸一化處理； 5)根據(jù)歸一化的光場強度-灰度分布曲線確定科學(xué)級CCD非線性度的計算范圍； 6)對歸一化的光場強度-灰度分布曲線進行線性擬合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的科學(xué)級CCD的非線性度標(biāo)定方法，其特征在于所述步驟4)的具體實現(xiàn)方式是.4.I)將步驟3. 4)所確定曲線以及調(diào)整光場強度后所得到的干涉圖樣的最強灰度點重合； .4.2)以橫坐標(biāo)為取樣?xùn)鸥竦拈g隔的激光強度值歸ー化到最大灰度、縱坐標(biāo)為取樣?xùn)鸥竦拈g隔的CCD輸出灰度值描繪CCD強度——灰度曲線。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的科學(xué)級CCD的非線性度標(biāo)定方法，其特征在于所述步驟5)的具體實現(xiàn)方式是以CCD輸出灰度的最高點至輸出灰度接近CCD本底灰度區(qū)域的曲線作為非線性度計算范圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的科學(xué)級CCD的非線性度標(biāo)定方法，其特征在于所述步驟6)是以最小二乗法對光場強度-灰度分布曲線進行線性擬合。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的科學(xué)級CCD的非線性度標(biāo)定方法，其特征在于所述最小ニ乘法是根據(jù)光電響應(yīng)曲線5 =んX/ +幻該曲線代表了科學(xué)級CCD的理想線性輸出，作為非線性度計算的參考； 其中 f表示干涉條紋的灰度； I表不歸ー化光強； k表光電轉(zhuǎn)換系數(shù)； b表不CCD本底灰度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的科學(xué)級CCD的非線性度標(biāo)定方法，其特征在干所述步驟7)的具體實現(xiàn)方式是根據(jù)公式計算非線性度，所述公式是
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于激光干涉對科學(xué)級CCD的線性度指標(biāo)進行標(biāo)定的方法。該述方法包括以下步驟1)獲取已知光場強度分布的干涉光場并將其入射至科學(xué)級CCD；2)科學(xué)級CCD接收來自步驟1)的已知光場強度分布的干涉光場后輸出干涉光場所對應(yīng)的含有干涉條紋的干涉圖像；3)繪制光場強度-灰度分布曲線；7)由非線性度公式分析計算CCD的非線性。本發(fā)明提供了一種隨機電子噪聲影響小、非線性度測量精度高以及非線性度標(biāo)定結(jié)果準(zhǔn)確的科學(xué)級CCD的非線性度標(biāo)定方法。
文檔編號G01J1/00GK102853903SQ20111017604
公開日2013年1月2日 申請日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者達爭尚, 劉力, 李東堅, 田新鋒 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所