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。     

全帧型CCD数码相机曝光时间的精确控制

提出一种全帧型CCD数码相机曝光控制方案.在测量机械快门机械延时的基础上,控制CCD触发脉冲TRG和机械快门的控制时序,使得带电子快门的CCD相机,在机械快门的配合下,CCD的感光区都能按各种设计要求的曝光时间精确曝光,从而有效的提高了照片的分辨率.该方法设计简单,不需要额外的硬件电路,可以广泛应用于带机械快门的CCD数码相机曝光时间的精确控制中.     

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.     

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     

Copal EX—731电子程序快门通光面积的计算方法

本文以日本Capal EX—731电子程序快门为例,用数学分析和计算程序,精确计算了其通光面积曲线S=f(θ),从而为快门的EV曲线理论计算和特性分析提供了可靠数据。本文提供的分析计算方法,对于计算复杂曲线工作边快门叶片的通光面积是十分有效的。     

基于瞬态光克尔效应的超快光学快门技术

系统介绍了几种基于瞬态光克尔效应的超快光学快门技术,包括传统的光克尔双折射快门技术,瞬态光栅快门技术,以及利用瞬态克尔透镜效应的光学快门技术。这些技术都是在泵浦-探测的实验配置基础上,利用门控光对克尔介质折射率的瞬态调制导致的信号光的相位（偏振态）、传播方向或光束发散角等光学特性的改变实现对信号光的超快时间分辨测量。对比讨论了这些超快快门技术的工作原理和实验配置,结果表明瞬态光束偏折快门技术相比其他快门技术具有无偏振配置要求、无相位匹配条件、超宽带光谱响应范围的特点,在光与物质相互作用的超快动力学研究中具有更为广阔的应用前景。     

机械快门滤光片式多光谱成像仪相对定标方法研究

大面阵滤光片阵列多光谱成像仪采用了全帧转移大面阵探测器,并利用机械快门保证采集数据时不发生拖尾现象,但由于机械快门开合时间的不稳定性,使多光谱成像仪数据出现区域间的亮度不均匀,而且还会造成彩色图像偏色条带。故提出了一种基于目标辐射一致性的相对辐射定标方法,利用图像重叠部分的辐射特性,计算光谱图像的辐射矫正因子,对拼接图像的非均匀性进行矫正。并利用差分评价矫正效果。最后对多光谱相机采集的外场实验数据进行处理和矫正,结果表明,该方法可以很好的矫正单色拼接图像区域间的非均匀性,并可以消除彩色合成图像中的偏色条带;适用于有重叠部分的图像拼接,并且对于拼接误差不敏感。     

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。     

快门变象管性能测试

高速照相是研究快速流逝过程的手段,广泛用于国防建设和工农业生产。而变象管作为一电子光学快门能够比机械快门提供更短的爆光时间和更高的时间分辨率,并能从发光现象直接提供电信号,触发相机照相,进行高速现象的分析。通用变象管在英明领袖华主席为首的党中央抓钢治国的战略决策的指引下,在所党委和室党支部的领导下,全室同志经过二年九个月的艰苦奋战,取得了良好的实验结果。将适用于激光,等离子体、爆炸学、高压放电现象,弹道学等各个领域中高速过程的研究。     

CP—600型网格高速摄影机的改造

英国J.Lattgham Thompson公司生产的CP—600型网格式高速摄影机在快门控制,测速显示和图像再现判读等方面都存在一些问题,影响了推广使用。我校根据用户建议,对CP—600型机进行了改造。用电磁快门代替仅适于高频段的机械快门,可在全     

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.     

极紫外平场光栅光谱仪的研制和性能测试

研制了一台高分辨率极紫外光谱仪,用于磁约束等离子体诊断。采用一块具有平场特性的全息球面变线距光栅作为分光元件,光栅公称线密度为1 200 lines·mm-1,掠入射角为3°。一台可深度制冷、背照式面阵CCD作为光谱探测器,用机械快门控制曝光时间。通过CCD在光谱聚焦面的移动,可以记录的光谱范围为5～50 nm。用Penning放电光源测试了光谱仪的性能; 利用光源的标准谱线,进行了波长标定,波长精度为0.003 nm,并计算出系统各参数的实际值;当入缝宽度设置为30 μm时,在20 nm附近,光谱分辨率达0.015 nm,达到设计指标。     

基于LabVIEW的超快激光制造系统设计

针对当前大部分超快激光制造系统中存在的三维移动平台控制软件和光学显微镜软件集成化程度低而导致的操作方式繁琐等问题,设计了一种基于LabVIEW软件开发平台的集成化超快激光制造系统控制软件,以实现对超快激光制造系统的高效调控。该系统由飞秒激光器、三维移动平台、在线监测CCD、激光功率计、快门和计算机等六部分构成。设计思路是基于LabVIEW软件平台的多线程编程技术,将飞秒激光束的通断与三维移动平台的移动实现协调控制,采用CCD相机对样品进行对焦和监控加工状态,利用激光功率计对激光功率进行在线监测,并将其集成于同一界面以实现控制。实验证明,与常见超快激光制造系统相比,该系统稳定度高、操作简单、界面简洁、可扩展性强、调节效率高。     

一种彩色面阵CCD测绘相机前向像移的补偿方法

 为了实现对前向像移的补偿,提出一种通过合理调整快门曝光时间和飞机速高比之间的关系来补偿前向像移的方法,对前向像移产生的原因进行研究。介绍彩色面阵CCD工作原理、相机工作原理,从光学系统成像原理的角度分析产生前向像移的原因,还分析了速高比和曝光时间误差。实验结果表明：速高比误差和曝光时间误差均可控制在合理误差范围内,满足前向像移量小于1.5个像元尺寸的补偿要求,达到了测绘相机的精度指标。     

光纤干涉成像阵列全息相位校正研究

针对光纤传输和干涉成像阵列中的相位误差, 提出了一种基于特殊光子晶体的全息相位校正方法。首先分析了光纤干涉阵列成像的基本原理和相位信息的传输过程, 以一维线性阵列建立成像系统相位误差模型, 通过对参考光束和探测器前的快门交替打开和闭合, 来分别实现在晶体上写入由光纤阵列的出射光束与参考光束干涉形成的含有相位误差的光栅函数, 和光纤中出射光束被该光栅衍射和相位偏移以消除相位误差, 从理论上分析了上述基于光子晶体的全息法相位校正原理。最后采用所建立的含有相位误差的干涉阵列进行成像仿真, 对未加校正、采用本文方法和采用冗余基线校正的结果进行了对比分析。     

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.     

An asynchronous high‐speed synchrotron shutter

A high‐repetition‐rate mechanical shutter with asynchronous control and sub‐millisecond operation has been developed and tested for specialist X‐ray systems in the field of medical diagnostics and radiation therapy. Capacitor‐coupled linear voice coil actuators are utilized to achieve opening and closing speeds as fast as 700 µs for an aperture height of 4 mm. The design allows for asynchronous control, permitting slave operation of the shutter, a feature that is distinctly suitable for a number of applications including particle image velocimetry, where high‐frame‐rate operation must be accurately synchronized and triggered by the image acquisition sequence of the detector or timing device. The design and construction of the shutter also makes it ideal, with simple and limited modifications, for applications requiring larger apertures, in particular wide beams as found in many synchrotron beamlines.