基于LED的CCD校準(zhǔn)用光源的設(shè)計(jì).pdf

1、在各種CCD成像系統(tǒng)中，必須對(duì)CCD器件進(jìn)行非均勻性校正，這是由于半導(dǎo)體制造技術(shù)中存在的實(shí)際問(wèn)題，在相等照度下CCD各像元的輸出并不相等，CCD的這種像元響應(yīng)不均勻性直接影響其應(yīng)用性能，因此必須對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的非均勻性進(jìn)行校正。CCD非線性校正最常用的方法是采用積分球光源作為標(biāo)準(zhǔn)光源對(duì)CCD進(jìn)行非均勻化校準(zhǔn)。這類裝置通常由標(biāo)準(zhǔn)燈、積分球、濾光片和可變光闌組成，利用積分球的均光特性提供均勻光場(chǎng)，光場(chǎng)照度由光源入射光闌控制。然而這種傳統(tǒng)的方法受

2、到標(biāo)準(zhǔn)燈自身的光穩(wěn)定性以及積分球體積的限制，使標(biāo)準(zhǔn)光源光通量的變化范圍和穩(wěn)定性均受到不同程度的制約。大功率白光LED的出現(xiàn)為CCD器件的校正提供了一種新型光源。特別是針對(duì)用積分球作為校準(zhǔn)光源而言，LED的高光效、低光衰、短的響應(yīng)時(shí)間、體積小等突出特點(diǎn)，使其成為目前用于CCD校正的很合適、很有前途的照明光源。
　　 用LED作為CCD校準(zhǔn)光源時(shí)，為了產(chǎn)生高光通量，通常由多顆LED按某種形式排列組合成陣列的形式，通過(guò)積分球的勻光技術(shù)

3、最終達(dá)到CCD校準(zhǔn)所要求的光照度條件。但多顆LED光源組合使用中也存在一些問(wèn)題，福州大學(xué)的吳海彬等人在研究多顆LED組合照明設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)時(shí)總結(jié)：多個(gè)LED組成陣列時(shí)不同的連接方式、環(huán)境溫度、p-n結(jié)結(jié)溫、驅(qū)動(dòng)方式等因素都將影響各個(gè)LED電流的均衡性，進(jìn)而影響電光轉(zhuǎn)換效率的變化并最終導(dǎo)致光源的不穩(wěn)定，使標(biāo)準(zhǔn)光源無(wú)法對(duì)CCD器件進(jìn)行有效校準(zhǔn)。因此大功率白光LED光源光通量的穩(wěn)定性成為CCD器件校準(zhǔn)的關(guān)鍵問(wèn)題。中科院安徽光機(jī)所陳風(fēng)等人設(shè)計(jì)了

4、一種LED光譜分布可調(diào)光源，其面非均勻性達(dá)到0.53％，角度特性在±10°以內(nèi)，最大偏差為0.77％。這種新型光源可做為光輻射測(cè)量中的量值傳遞標(biāo)準(zhǔn)使用。本文從LED的工作原理和實(shí)際工程設(shè)計(jì)出發(fā)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外LED工程應(yīng)用領(lǐng)域的最新發(fā)展，研究LED陣列的光穩(wěn)定性問(wèn)題，重點(diǎn)圍繞LED陣列的連接方式、供電方式和LED的工作狀態(tài)等方面來(lái)展開研究。
　　 本課題圍繞LED在CCD校正用標(biāo)準(zhǔn)光源的工程應(yīng)用展開，根據(jù)CCD校準(zhǔn)用光源的要求，對(duì)L

5、ED進(jìn)行選型，設(shè)計(jì)并搭建了LED光通量測(cè)量平臺(tái)，包括積分球測(cè)量基準(zhǔn)及LED靶板測(cè)量裝置，分別展開LED在不同連接方式下的光通量穩(wěn)定性測(cè)量。最后采用正交實(shí)驗(yàn)法對(duì)影響LED陣列光穩(wěn)定性的正向電流，連接方式等因素進(jìn)行了優(yōu)化處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)LED陣列采用不同的串、并聯(lián)方式時(shí)，光源的光穩(wěn)定性也不同，其中采用2×2模式，也就是先串后并的LED連接模式為基本單元設(shè)計(jì)的LED陣列光源的光穩(wěn)定性較好，八小時(shí)穩(wěn)定性可達(dá)99％，能夠很好地滿足CCD校準(zhǔn)用