1 中国科学院光电技术研究所, 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100049
在分析CCD相机噪声特性的基础上, 设计了一种用于CCD相机电子学增益测试的新方法。该方法采用任意场景作为测试背景, 通过改进算法推导了图像信号SDN和图像噪声σDN之间的线性关系, 从而解算出相机的电子学增益。与传统方法采用积分球或EMVA1288标准要求的均匀光源相比, 该方法具有操作简便、经济性高的特点。与原有算法进行对比实验, 结果表明, 该方法能够较精确地对CCD相机电子学增益进行测试, 测试重复性高, 且有效可靠。
电子学增益 CCD相机 噪声 均匀光源 测试 electronic gain CCD camera noise uniform light source test
贵州大学 大数据与信息工程学院，贵州省微纳电子与软件技术重点实验室，半导体功率器件可靠性教育部工程研究中心，贵州 贵阳550025
均匀光源被广泛应用于光学成像、遥感仪器的研制与标定等领域。提出了一种具有环形遮挡屏的积分球光源结构，以辐照均匀度分布特性为目标，利用蒙特卡洛（MCM）分析通过改变光源类型、挡板位置、开口大小、光源数量等参数对光源结构进行分析与优化。结果显示，朗伯特光源较之准直型光源辐照均匀度平均提高2.32%；挡板位置靠近积分球边缘时，辐照均匀度略低于其他位置；综合考虑辐射能量与照度均匀度，积分球开口比定在30%~35%区间内更为合适；辐射能量与光源数量呈线性关系，且不均匀度随光源数量在2.46%~3.38%波动。优化后的环形遮挡屏结构，可作为辐照均匀的光源应用于实际场景。
积分球 辐照度 均匀光源 蒙特卡洛 integrating sphere irradiance uniform light source Monte Carlo
1 商洛学院 化学工程与现代材料学院, 陕西 商洛 726000
2 陕西省尾矿资源综合利用重点实验室, 陕西 商洛 726000
3 南昌大学 国家硅基LED工程技术研究中心, 江西 南昌 330047
为了满足光电探测仪器校准修正过程中对标准光源的要求, 设计了一种采用积分球技术, 通过纽扣电池供电的便携式漫反射LED均匀光源。给出了光源的装配图、主要零件3D图及电路图, 并对其进行了详细说明。通过Matlab分析光源出光口CCD照片各像素的灰度值, 得到出光口14 mm范围内光强均匀度为95.1%; 采用Ocean Optics USB 2000+型光谱仪分析光源出光口光强均匀性及漫反射性, 得到沿出光口径方向2个位置光强与中心光强相比, 分别下降了2.93%和6.30%的结果。光源出光口平面旋转10°, 中心位置光强下降6.30%。测试分析表明: 设计的光源具有较好的均匀度和漫反射性, 在光电探测仪器校准方面具有一定的应用价值。
光学设计 均匀光源 漫反射 optical design uniform light source LED LED diffuse reflection
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
目前光学遥感器向着大口径、宽视场的趋势发展, 随着遥感器口径和视场的不断增大, 需要与之对应的定标设备来满足其全口径全视场的定标要求。为此, 研制了一套超大口径(3.2 m)均匀光源系统。首先基于积分球理论和黑体普朗克理论设计出口光谱辐射亮度, 并利用LightTools软件对出口均匀性和朗伯特性进行内置光源分布仿真设计。然后针对超大口径均匀光源辐射性能测试存在的问题, 研制了一套基于阵列探测器的辐射性能测试装置, 并应用校正算法进行一致性校正。最后利用新研制的设备对超大口径均匀光源进行测试实验, 并对测试不确定度进行分析。结果显示：0.8 m口径光源的光谱辐射亮度大于600 W·m-2·sr-1, 3.2 m口径光源的均匀性优于98.362%, 中心点±45°范围内朗伯特性优于98.810%, 数据表明新研制的超大口径均匀光源满足设计要求。
遥感 辐射定标 超大口径均匀光源 仿真设计 辐射性能测试 一致性校正
在微光ICCD参数校准装置中，为了获得分辨力、信噪比、最低照度及像面均匀性等参数测试中光源输出不同光照度，需要大动态范围积分球微弱光均匀光源。通过对传统的光源结构以及存在的局限性进行分析，根据微光ICCD综合参数测试中对光源照度的不同要求，设计了弱光均匀漫射光源系统。光源系统采用双积分球模式，利用楔形渐变光阑及可变孔径光阑实现在色温恒定下照度的连续变化，形成不同照度范围的均匀漫射光源，对微光ICCD参数校准装置的弱光均匀漫射光源照度输出范围及均匀性进行了测量，得到该光源的出射光照度范围为(10-7～103)lx，出射光照度均匀性优于98%，光源满足微光ICCD性能参数测试的要求。
微光ICCD 均匀光源 积分球 照度 low-light-level ICCD uniform light source integrating sphere illumination
中国计量学院 计量测试工程学院, 浙江 杭州 310018
发光二极管(Light Emitting Diode,LED)作为一种场致发光光源,已经获得广泛的应用,但在影像测量中的下照明领域还处于起步和探索阶段.影像测量中,光照不均匀或者光强不适,都会影响所拍摄图像的质量.为获得高质量的图像,设计一种基于PWM数字可调的均匀光源系统,用于下照明的影像测量.系统通过正交实验法获得环形的LED阵列、灯的倾角、LED灯的数量、LED的环形直径等,搭建光源系统,使得LED环形阵列在视场2 cm内获得均匀的光强,结合LED发光特性设计PWM脉冲发生电路,通过上位机的软件让均匀光源强度256级可调,适合各种不同的场合,增强实用性.实验数据表明,利用光学显微影像测量系统,在最小放大倍率07倍以及最大放大倍率45倍两种极端情况下,检测4个级别的光强均匀性都超过了83%.该系统完全能够在影像测量中达到要求.
均匀光源 正交设计 LED LED even lighter orthogonal design STC89C52 STC89C52 PWM PWM
圆柱筒式脉冲均匀光源在各种光学标定中有广泛应用。应用Monte-Carlo方法对光子进行跟踪模拟，通过变权重法和固定权重法两种算法得到出光面接收的相对光照度。当内壁反射类型、光源的位置、圆柱筒的高度与直径比不同时，出光面形成的光照度均匀性不同。通过模拟结果可知，当内壁为漫反射时，圆柱筒长度与直径比越大，出光面的光照度越均匀; 但当比值大于3/2时，均匀性已无明显变化。最终得到满足标定实验要求的圆柱筒的最佳结构。
均匀光源 Monte-Carlo方法 光子跟踪 模拟 uniform source Monte Carlo photon tracing simulation
