[发明专利]一种CCD器件量子效率校准装置及方法

权利要求书

1.一种CCD器件量子效率校准装置，其特征在于，包括积分球、多组滤光片轮、探测器、被测CCD器件、光纤光谱仪、精密位移台、快门以及控制系统；其中：

积分球，被配置为用于提供积分球光源；

多组滤光片轮，在光路方向上并列布置，被配置为用于对积分球光源进行滤光处理；

每组滤光片轮上安装多个滤光片，其中一个为通光状态，其余均为窄带滤光片；

各个窄带滤光片所允许通过的光的波长各不相同；

每组滤光片轮分别配置有一组用于控制所述滤光片轮转动的驱动机构；

探测器，被配置为用于获取积分球光源通过窄带滤光片滤光后的辐射功率；

被测CCD器件，被配置为用于将积分球光源通过窄带滤光片后的光转化为电信号；

光纤光谱仪，被配置为用于获取积分球光源通过窄带滤光片后的实际波长；

精密位移台，被配置为用于调整被测CCD器件光敏面角度以及与积分球出光口的间距；

快门处于积分球的出光口位置，被配置为用于打开和关闭出光口；

驱动机构、探测器、被测CCD器件、光纤光谱仪和精密位移台分别与控制系统相连。

2.根据权利要求1所述的CCD器件量子效率校准装置，其特征在于，在积分球内对称设有多个卤素灯，各个卤素灯的开关状态和电流大小可控。

3.根据权利要求2所述的CCD器件量子效率校准装置，其特征在于，所述校准装置还包括用于控制各个卤素灯的开关状态和电流大小的光源控制器。

4.根据权利要求1所述的CCD器件量子效率校准装置，其特征在于，所述窄带滤光片允许通过的光的波长均处于380nm～780nm范围之内。

5.根据权利要求1所述的CCD器件量子效率校准装置，其特征在于，在多组滤光片轮工作时，积分球光源择一通过其中一组滤光片轮上的窄带滤光片；

其余各组滤光片轮上的滤光片均处于通光状态。

6.根据权利要求1所述的CCD器件量子效率校准装置，其特征在于，所述CCD器件光敏面的角度平行于积分球的出光孔的中心轴线；

被测CCD器件与积分球出光口之间的距离大于积分球的直径。

7.根据权利要求1所述的CCD器件量子效率校准装置，其特征在于，所述校准装置还包括用于放置滤光片轮、探测器、被测CCD器件、光纤光谱仪和精密位移台的屏蔽箱。

8.一种CCD器件量子效率校准方法，基于如上述权利要求1至7任一项所述的CCD器件量子效率校准装置，其特征在于，所述校准方法包括如下步骤：

s1.控制快门的打开和关闭，采集一帧或多帧被测CCD器件输出信号，扣除死像元或过热像元，由(1)式计算所有有效像元输出信号的平均值作为被测CCD器件输出信号；

上式中，m为被测CCD器件的行，n为被测CCD器件的列，h为过热像元数，d为死像元，N为有效像元数，N＝m×n-(h+d)；

I_i为第i个有效像元输出的电信号，为所有有效像元输出信号的平均值；

s2.量子效率测量时，将快门处于打开状态，通过控制系统控制滤光片轮，通过光纤光谱仪获得积分球光源通过窄带滤光片后的实际波长，通过探测器获得积分球光源通过窄带滤光后的辐射功率，通过被测CCD器件获得输出响应信号，然后通过测试数学模型进行数据分析和处理，代入(2)式得到被测CCD器件在波长λ处的量子效率；

上式中，表示被测CCD器件响应信号输出；

A是被测CCD传感器表面区域的面积，是曝光时间；

E是传感器表面的辐射照度，可由探测器定标，单位W/m²；

h表示普朗克常数，c表示真空中的光速；

QE_λ表示某一波长点上的量子效率，t_exp表示曝光时间；

λ表示积分球辐射光的波长；

K为被测CCD器件增益系数，单位为DN/e-，表示每个电子转换成的数字量；

s3.控制系统依次控制滤光片轮，按照上述步骤s2依次得出各个波长点的被测CCD器件量子效率，直到所选波长点的被测CCD器件量子效率均测量完成；

以波长为横坐标，量子效率为纵坐标，绘制出被测CCD器件量子效率随波长的变化曲线。