[发明专利]一种CCD调制传递函数测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明属于光学检测领域，涉及一种CCD调制传递函数测量装置及测量方法，可针对彩色CCD建立的高精度调制传递函数测量装置。

背景技术

目前，CCD传递函数的测定方法可分为三类，一类是关注CCD本身的结构和电学特性，从CCD工作机制的物理模型出发，分析CCD工作的物理过程，得到CCD传递函数的理论模型。比较典型的是法国图卢兹大学的Ibrahima Djit等人提出了一种正弦光注入条件下的稳态扩散方程求解的CCD传递函数的理论模型，该模型需要对CCD所用材料工作时的电学参数、CCD的结构参数等进行测定，因此该方法实现较为困难，目前仅停留于实验室阶段。

以色列本-古里安大学的Orly Yadid-Pecht分析了CCD感光区域的形状对CCD传递函数的影响，给出了不同形状感光区的CCD理论传递函数，该模型只分析了单个像元感光区域形状对CCD传递函数的影响，未考虑CCD像元间电荷传导等对CCD传递函数的影响，因而该模型对CCD传递函数测定的指导意义有限。

另一类是可以称为目标靶法，通过对靶某一理想特性和靶通过CCD成像后的该特性的改变，得到CCD传递函数。根据靶的特性不同可分为激光散斑法和对比度法。

激光散斑法最近的研究是中佛罗里达大学的Alfred D.Ducharme，通过对产生激光散斑的目标靶的精确设计，产生了功率谱密度较为均匀的激光散斑，实现了CCD全靶面传递函数的测定。该方法对激光散斑的质量要求较高，而且得到的CCD传递函数的曲线不够平滑。

对比度法中，由理想靶板的透过率特性不同，又有正弦靶和矩形靶之分。国内，浙江大学的赵烈烽和大连理工大学的胡家升等分别采用激光干涉原理产生条纹宽度可调的正弦干涉条纹，通过对不同宽度正弦条纹对比度的测定，得到CCD的传递函数。该方法需要正弦干涉条纹的质量较高，且相位匹配精度对其测试结果影响较大，故操作复杂，测试的重复性较差。而矩形靶同样存在靶板制作困难和相位匹配精度要求高的问题。

第三类方法是通过对刃边衍射像的分析，得到CCD的传递函数，故常称为刃边法。该方法通过傅里叶变换，实现了从空域到频域的分析。为了获得高于CCD内奎斯特频率的采样频率，使刃边与由CCD像素组成的列相交成一定的角度，来获得上采样的刃边函数。通过调整目标刃边的倾角大小，理论上可以得到任意大小的采样间隔。因此IS012233将倾斜刃边法作为电子静态图像相机分辨率测试的标准方法。该方法，由于刃边图像存在噪声，需要复杂的去噪算法。在算法原理上也会因差分与微分的差异而引入算法误差。目标刃边倾角的引入一方面会增加采样频率，同时由于CCD离散量化采样也会引入倾角的计算误差而引入频域失配的问题。另外，该方法需要借助光学成像系统成像，因此需要对光学成像系统的传递函数进行准确的评估，并予以扣除。

上述方法各有利弊，前两类方法基本停留在实验室阶段，无法进行工程应用。第三类算法因为刀口放置的位置不同，刃边会有相应的衍射效应，影响测试结果。一般最为准确的方法是紧贴CCD靶面放置刀口，完成刃边函数的采样，随后进行差分、微分处理，得到调制传递函数。虽然这样可以尽可能小的避免由于刃边衍射效应对传函结果产生的影响，但是由于CCD本身感光面前一般都会有保护玻璃窗口(彩色CCD靶面前有颜色滤光片)，刀口不能放置于感光面处，衍射效应及重影会对调制传递函数的测量结果产生较大影响。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种CCD调制传递函数测量装置及测量方法。

本发明的第一种技术解决方案是：

一种CCD调制传递函数测量装置，其特殊之处在于：包括三维调整系统、光源、光处理单元；所述光处理单元固定在三维调整系统上，光处理单元包括目标狭缝和显微物镜；所述目标狭缝和显微物镜依次设置在所述光源的出射光路上，目标狭缝设置的光源和显微物镜之间；显微物镜包括两个面，其中一个面上设有螺纹，设有螺纹的面为像方，另一个面为物方；所述光源的出射光由显微物镜的像方入射，由显微物镜的物方出射。

上述光处理单元还包括折轴镜和目镜，折轴镜设置在显微物镜和目标狭缝之间，目镜设置在折轴镜的上方，使得当转动折轴镜时，通过目镜能够看到被测CCD感光面。

上述三维调整系统包括竖直电控平移台、水平电控平移台和前后电控平移台，水平电控平移台固定在前后电控平移台上，竖直电控平移台固定在水平电控平移台上，竖直电控平移台、水平电控平移台和前后电控平移台之间两两相互垂直，所述光处理单元固定在竖直电控平移台上。