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第２７卷第１Ｏ期物理实验Ｖ０Ｉ．２７ＮＯ．１Ｏ

２００７年１Ｏ月ＰＨＹＳＩＣＳＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴＡＴＩｏＮ０ｃｔ．，２００７

用ＣＭＯＳ线阵图像传感器测量透明材料的折射率

车树良，张洪欣，陈思勤

（１．中央民族大学物理与电子工程学院，北京１０００８１；２．北京邮电大学电子工程学院，北京１００８７６）

摘要：将衍射光栅干涉和ＣＭＯＳ线阵图像传感器技术相结合，提出了自动测量透明材料折射率的方法．介绍了用

ＣＭＯＳ线阵图像传感器来实现透明材料折射率测量的基本原理和数据采集方法．采用曲线拟合计算条纹移动距离，提

高了对干涉条纹移动量测量的准确性，折射率精度可提高到１Ｏ数量级．

关键词：折射率；透明材料ＣＭＯＳ线阵图像传感器；干涉条纹

中图分类号：０４３５．１；ＴＰ２４７．２文献标识码：Ａ文章编号：１００５—４６４２（２００７）１０—０００７—０４

时钟、所有的时序逻辑、可编程功能和模数转换

１引言

器．它将模拟电路和数字电路集成在１片芯片

介质的折射率是一个重要的光学参量，实现上，并提供了与处理器数据总线的连接接口，使得

对某物质折射率的测量，在各个研究领域都有重系统中的元件数量和功耗与ＣＣＤ系统相比有较

要意义．传统的测量方法很多，归纳起来，除了干大的优势ｎ］，是目前低像素图像采集系统的最佳

涉法之外，大多数方法都是利用菲涅耳反射折射选择方案．ＣＭＯＳ线阵图像传感器则是ＣＭＯＳ

公式来进行的．目前，ＣＭＯＳ图像传感器的性能图像传感器中的一种，其像素只有１行，适合于位

越来越高，而价格却远远低于ＣＣＤ图像传感器，置检测等应用．

而且具有其功耗小、接口电路简单等优点，其应用￥９２２６是由日本ＨＡＭＡＭＡＴＳＵ公司生产

范围也越来越广．根据待测材料的特点，在借鉴的ＣＭＯＳ线阵图像传感器，芯片内部集成放大电

他人经验的基础上，本文利用ＣＭＯＳ线阵图像传路和控制时序电路，可以将其输出直接送ＡＤＣ

感器作为干涉条纹探测器，将传感器垂直于干涉进行Ａ／Ｄ转换而无需放大电路，有较好的输入／

条纹方向放置，其输出经过Ａ／Ｄ转换后输入计算输出特性，而且外部只需输入很少的信号就能对

机，再通过曲线拟合精确计算出条纹移动的距离，其实现控制．其显著特性［２有：

从而测量出透明介质折射率．该方法具有操作简１）像素尺寸为７．８ｍ×１２５ｍ；

便、自动化程度高、测试电路简单、抗干扰能力强２）像素数量为０２１４；

等优点，具有一定的实用价值．本文重点讨论了３）工作电压最低可支持３．３Ｖ，功耗小于

ＣＭＯＳ线阵图像传感器采集条纹图样的方法及２５ｍＷ；

图样数据处理技术．４）内部已集成时序发生电路，外部只需ｓｔａｒｔ

和ｃｌｏｃｋ两路输入信号；

２￥９２２６ＣＭｏＳ线阵图像传感器介绍

５）最大速率为２