[发明专利]探测器像素响应非均匀误差校正装置及其校正的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光探测领域，具体涉及一种探测器像素响应非均匀误差校正装置及其校正的方法。

背景技术

在高精度激光测量设备中，常用面阵像素探测器测量光信号的分布变化，高精密的测量意味着面阵像素探测器必须能够灵敏感应光信号的微弱变化。然而，受限于半导体加工工艺的精度，大多数的面阵像素探测器的误差比较严重，特别是像素光电响应非均匀误差，即相同光照条件下，不同像素的输出信号不同，这将扭曲了实际测量中光场的变化。例如，在同步辐射光学元件面形检测设备-长程面形仪中，为了达到0.1μrad rms的表面倾斜度测量精度，面阵探测器像素响应的非均匀误差要求小于0.5%rms(Yashchuk,2006)，而一般探测器像素的非均匀误差2-3%rms。产生具有一定均匀度的光场以校准像素响应的非均匀误差是一项重要的工作。

在传统的探测器非均匀误差校准系统中，常用非相干光源，如LED、卤素灯。例如ALS建立了LED校准系统(Kirschman et al.,2007)，对CCD（Charge-coupled Device，电荷耦合元件）的校准精度达到0.5%（之前为1.2-1.3%）。所使用的LED光源是最大光通量44lm，校准系统中LED距离待校正CCD的距离是670mm。

然而，这种探测器校正方案存在光谱响应问题。CCD探测器的响应是与波长有关的，或者说有一定的光谱特性。而在ALS的校准方案中，使用的LED是宽光谱的光源。根据测试，其峰值位置变化范围在620nm-645nm，典型值在627nm，光谱半宽度为20nm。因此，这种探测器像素响应的非均匀误差校正系统，必须使用窄光谱的激光光源所产生的光做校准。然而，高相干的激光会在空间中形成散斑，无法满足高精度测量的要求。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明实施例的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种结构简单，以窄带光谱激光作为匀场照明光源，能够实现非常高的光场均匀度，满足高精度测量要求的探测器像素响应非均匀误差校正装置。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种探测器像素响应非均匀误差校正装置，包括依次设置的激光光源组件、耦合透镜、光纤、容器、黑箱和信号采集和处理模块；

所述容器内设有散射介质溶液，所述光纤一端插入散射介质溶液中，所述黑箱用于放置待校准的探测器，所述待校准的探测器连接信号采集和处理模块；

所述激光光源组件，用于提供指定波长、稳定功率和准直的激光；

所述耦合透镜，用于将激光光源组件提供的激光聚焦并耦合到光纤中；

所述光纤，用于将经耦合透镜的激光传递至散射介质溶液内部；

所述散射介质溶液，用于散射光纤导出的激光；

所述黑箱，用于遮挡和吸收杂散光；

所述信号采集和处理模块，用于对在待校准的探测器位置形成的均匀光场进行数据采集和处理，得到校正数据。

本发明还提供一种使用上述的探测器像素响应非均匀误差校正装置进行校正的方法，将激光光源组件射出的准直激光经过所述耦合透镜聚焦至所述光纤端面，所述光纤将耦合进来的激光从所述容器的一个端面进入所述散射介质溶液中，所述散射介质溶液中的纳米颗粒对激光进行体散射，散射光从所述容器的另一端面透射，进入开孔的所述黑箱中，并在所述待校准的探测器位置形成均匀光场；所述信号采集和处理模块对在所述待校准的探测器位置形成的均匀光场实现试验数据的采集、处理，最终获得一组待校准的探测器像素响应非均匀误差的校正数据。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明以窄带光谱激光作为匀场照明光源，能够实现探测器像素响应非均匀的校正波长与实际激光测量系统的激光光源波长相匹配，实现非常高的光场均匀度，从而实现高精度的激光测量。

采用本发明的装置，能够提供一种高效的散斑抑制方法，且光能损失低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。