1 长光卫星技术有限公司, 长春 130102
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 长春 130022
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1/2 000 s, 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.
卷帘CMOS 机械快门 信噪比 前向像移 Rolling CMOS Central mechanical shutter Signal-to-noise ratio Forward motion
中国科学院光电研究院, 中国科学院计算光学成像技术重点实验室, 北京 100094
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。
多光谱成像 相对辐射定标 机械快门 拼接 Multi-spectral imaging system Relative radiance calibration Mechanical shutter Mosaic 光谱学与光谱分析
2017, 37(8): 2615
1 中国工程物理研究院 核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900
2 成都航空职业技术学院, 成都 610100
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0.1~10 km/s。研制电磁驱动超高速机械快门，有效通光孔径为40 mm×50 mm，利用45 mm×60 mm×100 μm的铝膜作为快门叶片，在放电电压20 kV、驱动电流80 kA、放电周期18 μs条件下，获得的快门关门时间小于180 μs。将快门放置在距离等离子体X射线源2 m处， X射线通过后在180 μs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。
等离子体碎片 超高速机械快门 关门时间 X射线 plasma debris fast shutter closure time X-ray 强激光与粒子束
2014, 26(9): 092001
1 西安电子科技大学, 陕西 西安710071
2 中国科学院光电研究院, 北京100094
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。
大面阵 多光谱相机 机械快门 成像影响 Large-array Multispectral imaging system Mechanical shutter Imaging impact 光谱学与光谱分析
2013, 33(7): 1982
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 天津市森特尔新技术有限公司， 天津 30019
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。
科学级CCD 机械快门 电子学特性 状态检测系统 scientific CCD mechanical shutter electric properties real-time checking system 强激光与粒子束
2012, 24(10): 2360
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川, 绵阳 621900
2 中南大学物理科学与技术学院, 湖南 长沙 410083
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2.43 ADU/(s·pixel)和0.4854 ADU/(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 512 pixel×512 pixel DB CCD的机械快门在18 ms时能够完全打开。
光学器件 科学级电荷耦合器件 机械快门 暗电流 时间响应
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 高温高密度等离子体物理国家重点实验室, 四川 绵阳 621900
3 中国科学研究院 北京高能物理研究所多学科中心, 北京 100049
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。
X射线电荷耦合元件 灵敏度 标定 机械快门 等效曝光时间 X-ray charge coupled device sensitivity calibration mechanical shutter equivalent exposure time 强激光与粒子束
2011, 23(10): 2663
1 中国科学院西安光学精密机械研究所,西安 710119
2 中国科学院研究生院,北京 100039
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.
全帧型CCD 曝光 机械快门 电子快门 精确控制 Full-Frame CCD Exposure Mechanic shutter Electronic shutter Precision control
