科学级光学CCD暗电流及机械快门时间响应特性测试

暗电流在科学级电荷耦合器件(CCD)长时间曝光测试实验中是主要的噪声之一。实验测试了暗电流信号平均计数随曝光时间的变化关系,并经过计算得出-10℃和-20℃下暗电流分别为2.43ADU/(s.pixel)和0.4854ADU/(s.pixel),同时测试了暗电流随CCD制冷温度的变化特性,结果显示暗电流随温度类似指数函数形式变化。由于CCD机械快门的时间响应特性对科学级光学CCD的短时曝光计数的影响比较大,实验测试了CCD平均计数和曝光时间的关系,得出实验所用的TEK 512pixel×512pixel DB CCD的机械快门在18ms时能够完全打开。     

一种全帧型CCD航空相机像移补偿方法

提出一种全帧型CCD航空相机像移补偿的实现方法.应用全帧型CCD在机械快门不关闭的情况下连续曝光的特点,并根据不同的速高比控制暂停脉冲的个数和宽度,控制了CCD垂直转移的速度,使CCD在曝光的同时进行转移和读出,实现了全帧型CCD航空数码相机航向方向的像移补偿.实验数据表明：该方法能够实现全帧型CCD像移补偿的功能.     

帘幕式CMOS全局曝光成像技术

为了消除面阵CMOS航空相机高速成像时帘幕快门效应对成像质量的影响,分析了CMOS成像原理,开展了基于高速中心式机械快门与面阵CMOS图像传感器协同工作的全局曝光成像模式研究.建立了该成像模式下的航空高分辨率成像系统的信噪比模型与前向像移模型,并基于信噪比模型与前向像移模型论证存在合理的曝光时间参数.设计了体积小、质量轻、电驱动、曝光时间可准确控制的高速中心式机械快门,最短曝光时间可达1/2 000s,快门效率最高达80%.对采用自主研发的国产CMOS图像传感器的航空摄影相机参数进行验证计算,并进行直升机载人带飞拍摄实验.影像结果表明:该成像模式曝光时间参数论证正确,影像无拉伸、扭曲及拖尾现象,相机动态传递函数为0.21(奈奎斯特截止频率处),能够满足实际应用需求.     

大孔径静态干涉成像光谱仪曝光时间控制技术

为了克服不带电子快门的CCD成像探测器曝光时间无法控制的问题,提出了改变驱动时序的设计方法.在帧频确定的情况下,通过在水平读出之后增加电荷释放状态,将一帧之内多余时间段的电荷迅速排放掉,可以有效地控制CCD曝光时间,并克服CCD最小曝光时间为水平读出时间的问题.实验结果表明,大孔径静态成像光谱仪系统的抗饱和性能得到了很好的改善且此方法的非线性度为4.61%.     

光学CCD快门系统特性

基于国内惯性约束聚变实验精密化需求,开展了可见光CCD机械快门特性研究的分解实验,定量表征了机械快门的时间特性,不仅为物理实验参数设置提供了依据,也对信号强度不确定度的定量分析提供了基准数据。另外根据物理实验的实时控制需求,设计开发了一套机械快门状态检测系统,它能及时快速反馈快门运转情况,提高了实验的可靠性。     

X射线CCD标定及模拟

 在北京同步辐射光源4B7B实验站上,采用透射光栅配X射线电荷耦合元件(CCD)的方法对单色光进行了检验,在优化高次谐波抑制方法后,开展了X射线CCD的灵敏度标定实验研究;在标定数据处理过程中,提出了等效曝光时间的概念,修正了快门开合造成的曝光时间误差。标定实验获得了100~1 500 eV能区CCD的灵敏度,补充了300~600 eV能区CCD灵敏度标定数据,验证了简化模型的正确性。     

一种曝光可控折转式双波段成像系统设计

 设计一种工作波段可切换,曝光时间从0.1 s～99.9 s可控,操作方便的折转式1∶1成像系统,通过转向棱镜连接前后镜组,替换不同厚度的滤色片以实现双波段成像。该系统将高分辨率折转式1∶1成像镜头与电子快门结合,光学系统视场范围φ17 mm,分辨率达到8 μm,工作距离55 mm,系统用转向棱镜折转90°成像,克服了一般镜头本身不能控制曝光时间的缺点,使曝光时间和光的导向能够精确控制,改善了化学发光免疫分析的试验条件,有望在临床中的化学发光免疫分析,以及环境科学、光化学等领域得到应用。     

机械快门对大面阵滤光片型多光谱相机成像的影响及改进

分析了大面阵滤光片型多光谱相机所用机械快门曝光时间波动对其光谱图像获取及处理造成的影响。通过对现有机械快门结构及驱动方法的研究,分析了造成该类机械快门稳定性差的原因,并提出了一种先进的机械传动方式和电路驱动方法。通过室内试验数据计算,该方案将两次曝光间的最大变化率从15.05%降低到0.96%,极大提高了曝光时间稳定性;通过外场推扫成像试验及数据处理,证明快门改进后多光谱相机所得彩色影像更接近真实目标,且无明显色彩突变。这对实际应用中多光谱相机数据处理结果的判读和目标识别具有重要意义。     

天文用大口径定制快门驱动器设计和测试

天文用大口径定制或自制快门需要用户自己制作驱动器并进行综合测试以确定其参数.介绍了一种快门驱动器电路设计、仿真分析、制作过程以及测试的基本情况；提出了一种大口径快门时间测试和参数归算的方法,进行了实际测试,并以列表的形式给出了具体的归算结果.分析表明,该快门驱动器能够满足长曝光天文观测对大口径快门控制的基本要求.指出了...     

大面阵数码相机快门驱动机构的设计分析与改进

设计了一套用于大面阵数码相机的全电控快门驱动机构。连杆机构驱动幕帘快门上弦,杠杆机构驱动快门释放。对上弦连杆机构的设计进行了较详细的分析和计算,并对机构在调试中出现的一些问题进行了分析和改进。     

获取高速运动目标清晰图象的方法和装置

目前的高速摄影象机大多由CCD摄象机以及外加的机械快门或电子快门组成若能直接开发CCD本身的电子快门特性而不再需要外加快门,将会受到人们欢迎。 本文提出了开发CCD自身快门特性的方法:即从缩短摄象机每场的“有用光积分”时间入手,使缩短的场积分脉冲起电子快门作用。与此同时须采用“底板清洗”方法清除掉每场中除“有用积分”之外的其余时间的“无用积分”电荷,使“有用积分”电荷建立在清洗过的洁白的底板上。从而实现将普通CCD摄象机改为自带电子快门的高速摄象机。 对新开发的高速摄象机的性能作了分析之后,提出了两个应用实例。特别是利用本摄象机拍摄高速旋转体时,可以直接获得旋转变得缓慢甚至相对静止的清晰图象,而不再需要借助录相机进行快拍慢放     

电磁驱动超高速机械快门性能分析

高温高密度等离子体辐射源产生脉冲X射线的同时还产生等离子体碎片,飞散速度分布在0.1~10km/s。研制电磁驱动超高速机械快门,有效通光孔径为40mm×50mm,利用45mm×60mm×100μm的铝膜作为快门叶片,在放电电压20kV、驱动电流80kA、放电周期18μs条件下,获得的快门关门时间小于180μs。将快门放置在距离等离子体X射线源2m处,X射线通过后在180μs时间内关闭光学通道,以阻挡高温高密度等离子体产生的碎片,保护X射线精密探测系统和样品,同时实现等离子体参数的精密测量。     

自控液晶光阀组式光刻快门研究

通过理论推导，构建了抗蚀剂的感光特性、光源的光效与曝光量之间的数学模型，为液晶光阀代替穿孔带提供了理论依据.结合液晶光阀的工作原理和光刻快门的控制原理，对液晶光阀组的控制进行了研究并给出了其控制电路图.通过实际光刻试验，自控液晶光阀组光刻快门机构可以完成编码图案的控制，通光控制达到了预计要求，刻出的图案清晰，线条陡直.证明液晶光阀组替代穿孔带用作光刻快门是完全可行的.     

Generation of 1.5-12 ns width-tunable 532 nm pulses by adopting laser-induced plasma shutter technique

The pulse-shaping technique has found widespread applications in nonlinear optics and material processing. Experimental research on laser-induced plasma shutter to control the 532 nm pulse width is conducted. The impacts of the total pulse output energy on pulse compression are investigated, and a useful conclusion can be drawn that there exists an optimal value of pulse energy at which the shortest output pulse of 3.23 ns can be obtained without a device for delay-time. Once the device for delay-time is employed to change the optical differences between two laser paths, the pulse width can be further shortened to 1.51 ns. In short, the 1.5-12 ns width-tunable 532 nm laser pulses have been obtained by adopting the laser-induced plasma shutter technique.     

Compact zoom lens unit for camera phones

We present a novel approach to the miniaturization of an imaging system with high resolution and high optical magnification for camera phones. An optical zoom system with a mechanical shutter has been designed and developed, the mechanical shutter being necessary to assure high image quality. The shutter is integrated with the zooming lens group, which allows the zoom lens unit to be downsized. Performance of the zoom lens unit accommodates an image sensor of over five-mega-pixels and fulfills all the requirements of a camera phone.     

非对称离子门控制方法和对离子迁移谱分辨率的改善

为了改进离子门的驱动方式,简化离子门驱动电源设计和提高离子迁移谱分辨率,通过增加一组电阻实现离子门两端的不对称供电,再对低电压端的电压进行控制实现离子门功能。分析了该方式下的两种情况对迁移管内的电场、离子迁移谱的分辨率和信噪比的影响。借助SIMION7.0对离子门两边的电场分布进行了模拟和比较,并应用数值化拉普拉斯方程的方法计算了迁移管轴线的电场数据。实验证明：相比常规迁移谱的离子门浮地驱动电源,这种驱动方法成本低,离子门电源的设计简单,能够明显提高离子迁移谱的分辨率。该方法能够应用于离子迁移谱的测量仪器或实验设备。