红外CCD探测器半导体制冷组件的研制

红外CCD成像器件在高温环境下工作,暗电流噪声大大增加,严重影响探测灵敏度。对此,使用半导体制冷和真空封装技术设计了探测器制冷组件,使CCD探测器稳定工作在合适温度,以相对较小的体积和功耗显著地提高红外器件的探测灵敏度。本文对探测器制冷组件整体结构、半导体制冷器选型、冷端耦合结构和热端散热结构进行了研究,最终在高温65℃环境下工作时,CCD探测器制冷温度达到-27℃,组件重量0.8kg。     

高速多光谱 TDI CCD 成像电路系统

为实现多光谱TDI CCD的高速高信噪比成像,利用可空间应用的多光谱TDI CCD传感器研制出了高性能成像电路系统。该系统以现场可编程门阵列（ FPGA）为核心逻辑单元,带有RS422外围通信控制接口,并采用CAMERALINK接口输出图像数据。系统具有动态推扫成像的能力,可同时输出全色和彩色两种模式的图像数据。利用灰度条纹的靶标对传感器的3个多光谱（ R、G、B）感光区标定白平衡,利用彩色条纹的靶标对系统进行成像测试,在驱动频率为15 MHz的情况下,系统单片CCD输出的图像数据率达到1.2 Gbps。试验结果表明,获取全色图像的信噪比达到了53.56 dB,各多光谱图像的信噪比较高的也在40 dB以上,满足空间对地高分辨多光谱遥感成像的技术指标要求,对高速空间多光谱遥感相机的研制具有借鉴意义。     

X射线检测中高分辨率CCD相机及图像采集装置设计

通过选择ISD0 17AP型化妆品级CCD芯片和分析其主要性能 ,设计微光高分辨率制冷CCD相机的制冷电路 ,驱动时钟电路 ,输出信号A/D转换电路及微机EPP(增强并行口 )方式快速数据采集电路 ,研制X射线数字成像检测中慢扫描、高分辨率制冷CCD相机和图像采集装置 ,并和射线转换屏、光学系统等组成X射线数字成像系统。实验表明相机及其数据采集装置达到设计要求     

基于CCD电极直接驱动控制的双脉冲发光图像高速曝光技术原理研究

电荷耦合器件(CCD)是一类高性能的光电成像器件,具有成像阵列大、图像质量好的特点。但由于正常工作驱动时序复杂,工作帧频一般较低,无法满足较高成像帧频的要求。针对一种双脉冲发光图像的高速高分辨高质量成像要求,根据CCD信号电荷收集及转移的电极驱动特性,选择合适的CCD类型,以电荷转移时序为时间分隔界限,设计了一种电极直接进行控制的时序,实现了两个光脉冲图像的分离积分及信号转移、读出等,完成了双脉冲发光图像的等效高帧频曝光的原理验证,在保持CCD原有高成像质量的情况下获得了μs级间隔的两幅图像可分辨的能力,并实现了一种二分幅相机系统。     

自动恒温控制在可见光CCD成像系统中的应用研究

随着高性能CCD传感器的发展,其在空间成像探测系统得到广泛应用。为解决传感器的成像质量和恒温控制问题,采用基于帕尔贴效应的热电制冷（Thermo—ElectricCooling,TEC）技术,以FPGA为控制芯片,运用PID控制算法,实现了小型温度控制系统。实验结果表明,该系统能快速准确地实现恒温控制,可扩展性强,具有一定的应用价值。     

CCD固体成像器件性能测试方法的研究

CCD图像传感器是目前科学成像领域主流的固体成像器件。一般而言, 当成像系统中使用CCD器件时, 首先需要测量它的一些性能指标, 这是判断该CCD器件是否满足整个系统性能要求的重要依据。对CCD成像器件性能的测试方法进行了探讨, 涉及的参数包括增益、噪声、电荷转移效率、线性和满阱电荷等。研究重点是如何应用扩展像素边界反应方法及同位素X射线方法检测CCD的电荷转移效率, 以及利用X射线方法测量器件的增益。最后以理论研究为基础, 发展并提出了一套切实可行的CCD器件检测方法, 同时基于E2V公司4K×4K芯片CCD203_82进行了性能测试实验, 实验结果也验证了本文提出的测试方法的可行性和可靠性。     

机载成像光谱仪CCD制冷系统设计与实现

为减小紫外成像光谱仪中CCD暗电流噪声,提高系统信噪比,需要对CCD进行制冷.为此采用模拟比例-积分-微分电路设计了CCD制冷电路,利用Zregler-Nicholas经验整定方法确定比例-积分-微分参量,以实现降温速率不大于5℃/min、温度稳定度为±0.05℃,满足最大制冷温差.将该制冷系统应用于机载成像光谱仪进行了测试,结果表明:环境温度变化不会影响制冷效果,在达到制冷目标温度-20℃后,CCD探测器暗背景下光谱维噪声平均灰度响应值为1 072,暗背景信号非均匀性下降到0.5%,满足光谱数据反演要求.     

红外线CCD摄像机及其应用

<正> 面阵CCD是一种超大规模集成电路的自扫描固体成像器件。它具有体积小、重量轻、功耗低、长寿命、抗震好和可靠性高等优点,已成为需求量大、应用面广的新兴产品。利用CCD成像面材料硅的红外线响应特性,我们开发研制了红外线CCD摄像机,它对人眼看不见的红外线具有很高的灵敏度,图象清晰度(分辨率)可与普通黑白摄像机比美,是国内外同类产品中性能价格比最高的新产品。     

线阵CCD的调制传递函数

线阵CD作为成像器件得到了日益广泛的应用,因而研究线阵CCD的调制传递函数MTF显得非常必要和重要。本文分析线阵CCD动态MTF及静态MTF,并对其影响因素进行讨论。     

影响CCD调制传递函数的因素

针对慢速扫描的帧转移CCD器件，采用类似传统的评价成像系统质量的方法对其MTF进行计算，由于器件本身性能及系统电路等方面性能的原因，会导致CCD输出信号中的成分比较复杂，使系统的MTF的计算相对复杂化；在计算中利用了CCD器件的一些实际性能参数，得到了与实际应用系统一致的结论。主要考虑CCD器件的量子效率、暗电流及其噪声、信号本身的幅度调制度、光照度A等因素的影响。因此，CCD输出信号式中，     

一种新的提高CCD成像分辨率的方法

提高数字图像的分辨率一直是一个热门话题,在现代高技术战争中发挥着重要的作用。从CCD成像原理出发,分析了1／2像素错位的低分辨率图像与高分辨率图像各像素灰度值之间的对应关系,提出了一种新的提高CCD成像分辨率的方法。通过多次移动CCD获得多幅低分辨率图像,按照介绍的算法合成一幅高分辨率图像,达到了CCD分辨率提高多倍的目的,算法的本质是使一超定解多元方程组变成有唯一解的方程组。通过仿真实验和分析表明：所建立的提高分辨率的方法是正确的,分辨率可以提高2倍、3倍甚至更高在理论上是可行的,而计算时间的复杂度远远小于其它方法。     

基于普通CCD的每秒百万帧高帧频成像方法

针对CCD图像输出时间长影响其帧频率的问题,提出了一种基于普通CCD实现超高帧频成像的方法.采用掩膜覆盖CCD的光敏区,建立图像的片上存储空间,消除CCD电荷转移输出占用过多时间的影响,可以使普通CCD的帧频达到每秒百万帧频以上.介绍了不同掩膜实现方案的优缺点,讨论了掩膜图像的恢复方法,采用条状孔掩膜方式建立了基于普通CCD的每秒百万帧高帧频成像系统样机,利用氙灯对样机性能进行验证,获得了14幅79×79像素的氙灯发光过程图像,样机帧频率达到了每秒200万帧的超高速度.     

KAF-4301E CCD在低温下微光成像特性的实验研究

介绍了实验的原理和方法;重点介绍了在低温下KAF_4301E CCD的成像特性———量子效率(QE)、电荷转移效率(CTE)、读出噪声、暗电流和满阱等的测试结果。实验结果显示,随CCD工作温度降低并超过其最小标称值后,虽然暗流则明显减小,但CTE性能快速变差。从理论上对所得的结果进行了简短的分析和讨论。分析了该型号CCD在微光成像方面的应用前景。     

高分辨率光谱仪线阵CCD采集系统设计

为了满足高分辨率光谱仪高灵敏度、高分辨率、低噪声的技术要求,设计了用于微光成像系统的背照式CCD驱动电路及主控电路。线阵CCD采集系统采用Altera公司的MAX X系列FPGA作为核心控制器件,为线阵CCD提供多路驱动信号;线阵CCD探测器输出模拟信号经过信号预处理及AD采样,变换为数字信号后通过USB接口模块发送给光谱仪。通过将线阵CCD采集系统安装到高分辨率光谱仪,对汞灯谱线进行特征峰测试,光谱分辨率可以达到0.062 nm,满足高分辨率光谱仪的探测要求。     

高分辨率CCD图像传感器及CCD摄像机的性能评价

研究了ＣＣＤ图像传感器及ＣＣＤ摄像机的性能及测试方法。重点探讨了高分辨率的ＣＣＤ摄像机的成像特点。论述了高分辨率ＣＣＤ图像传感器和高分辨率ＣＣＤ摄像机的性能。这些性能与当前厂商提供的商用ＣＣＤ摄像机有许多不同之处。评价高分辨率ＣＣＤ图像传感器的性能主要有灵敏度、动态范围、分辨率和拖影。评价高分辨率ＣＣＤ摄像机性能有灵敏度、最小照度、分辨率和光学格式等。给出了高分辨ＣＣＤ摄像机的性能评价实例,简述了其工艺特点和技术特点。     

扫描镜稳定度对TDI CCD测量精度的影响

利用TDI CCD成像数值仿真模型,研究了TDI CCD测量系统的测角精度随扫描镜速度稳定度的变化规律。首先根据TDI CCD推扫成像的物理过程,建立了数值仿真模型,设计了从光学像和扫描镜稳定度到数字图像的仿真链路;然后利用图像重心计算方法求取图像中心坐标并得到目标点的角位置坐标;通过蒙特卡诺法进行海量打靶试验,对结果进行统计得到扫描镜各稳定度水平上的测量精度值;最后将某工程样机的扫描镜速度稳定度带入仿真模型,仿真结果表明：测试误差增大5.67 μrad,达到了像元角分辨率的1/4。在光学测量系统的系统设计时,需要考虑像元分辨率及扫描镜稳定度的综合影响,选用合适的扫描镜稳定度要求,使测量角分辨率满足用户需求。     

Effect of charge transfer efficiency on image quality in CCD line scan-based web inspection

Charge transfer efficiency limits the performance of a CCD line scan-based imaging system. Even though the degradation of the image quality due to the inefficiency in the charge transfer is often neglected in practical work it may have considerable effect on the system performance in applications where high resolution and uniform image quality are needed. In this paper the relationship between the charge transfer efficiency and the image quality in paper web inspection and, especially, in streak detection is discussed. A simple method for the estimation of the charge transfer efficiency is proposed. The method is based on the imaging of a square wave test pattern. The degradation of the image quality due to the charge transfer is analysed both theoretically and with practical imaging experiments. The results show clearly the variation in the system performance along the CCD scan. This is emphasised in the case of small and low-contrast surface defects on the web.     

多路CCD成像非一致性动态校正新方法

在多路CCD成像结构中,由于影响各路成像参量不一致的因素较多,常规校正方法变得复杂和困难。在分析多路CCD成像机理的基础上,提出了一种利用小波变换的多路CCD成像非一致性动态校正新方法,即在分析同一目标成像中异路图像像元特性差异的基础上,利用小波变换构筑校正因子对后续的CCD捕获图像进行校正。为满足实时校正的需要,研究了动态条件下成像校正的时效性,分析了不同小波的动态校正效率。实验结果表明,校正后同一目标异路图像相关值为0．9975,Symlet3小波在两路及多路成像校正中均具有较高效率;在多路成像中,Symlet系列小波相对于其它类型小波校正效率相对突出。此方法为多路CCD成像非一致性在线校正提供了有效的途径。