激光—CCD器件在自动化精密测量中的应用

光电耦合器件（CCD）的应用越来越广泛。文章对线阵CCD在机械测量方面的应用进行了一些总结。较系统地总结了机械系统在线测量中常用的方法,并简单介绍了CCD测量系统的主要部分以及CCD输出信号处理的一些方法。最后,对CCD精密测量在线测量的发展作了简短评述和展望。     

提高CCD激光自准直测量系统精度的一种方法

为了提高经纬仪的测量和跟踪精度,采用了一种CCD激光自准直系统对光电经纬仪车载平台变形进行实时测量;对测量系统的精度进行了分析,其精度很大程度上取决于CCD图像传感器输出信号的精度;研究了影响CCD精度的各种因素,并对CCD图像进行消噪处理,结果表明CCD图像的质量明显提高,从而提高了CCD激光自准直系统的测量精度。     

光纤CCD技术在液体比重测量上的实验研究

本文论述了光导纤维及电荷耦合器件(简称 CCD)技术在液体比重测量方面的应用情况。重点介绍了 CCD 器件的工作原理和工作特点及应用注意事项,讨论了光纤 CCD 测量系统在测量液体比重时所能达到的精度。理论和实验表明:光纤 CCD 测量系统具有测量精度高,操作简单、使用方便等特点。     

科学级CCD三维噪声模型及其评估

为了评估科学CCD噪声带给激光近场分布测量的影响,采用三维噪声模型,分析了科学级CCD的噪声,并将CCD的噪声分解为空间噪声和时间噪声。空间噪声用来评估CCD像元之间响应不一致性对测量的影响,时间噪声用来评估多次测量不一致性对测量的影响。通过设计测量系统对CCD三维噪声进行测量,并分析时空噪声的统计分布规律,发现两者均是依赖于信号、近似服从正态分布,建立了依赖于信号的时空噪声的数学模型,并实验验证了该模型是有效的。     

CCD抽样过程对傅里叶变换轮廓术测量的影响

针对傅里叶变换轮廓术（FTP）测量中的离散过程理论分析存在的不足,讨论了以前被忽略的CCD的取样过程以及CCD像元尺寸对FTP测量的影响,建立了完整的CCD抽样的数学模型,分析了CCD像元的光敏单元尺寸大小对FTP测量的影响,讨论了CCD取样所引起的信号失真和频谱混叠问题,给出了相关的表达式和判断准则,使得基于离散傅里叶变换的FTP分析方法更贴近实际测量。     

基于DSP的双线阵CCD红外测宽系统

研制了一种基于数字信号处理器（DSP）技术的双线阵CCD红外测宽系统。测量系统采用CCD传感器光采样与ADC数据采集、DSP数据处理3级流水线结构,利用板材自身红外辐射进行测量。根据CCD曝光时间与输出模拟电压的关系,自动调整CCD增益,从而在高速数据处理的同时保持信号不失真,提高测量准确度。由于测量系统采用基于立体视觉原理的双线阵CCD测量方法,消除了板材横摆、跳动、倾斜对测量精度的影响,因而在无背光源情况下,实现了宽带钢宽度的高速和高精度测量。     

基于CCD的脉冲激光器远场发散角工程化研究

简述了激光光束的基本参数及特性,并介绍了采用CCD进行激光发散角测量的基本原理和装置.用CCD测量光斑可以及时获得光斑的二维扫描结果.实际工程应用时常采用CCD来测量激光远场发散角.进一步介绍了使用CCD摄像法进行发散角测量所采用的系统软件设计,首次提出了采用图像处理的方法来捕捉脉冲激光光斑.     

提高CCD测量精度的方法研究

为了大幅提高CCD的测量精度,提出了一种全新的CCD使用方法。该方法是将像素间距为H的CCD器件的像素行沿与被测边缘垂直方向成一定角度α来进行摆放。此时,单线阵CCD的最大测量误差减小为H×cosα,N个线阵CCD等距错排并以α角度斜放,最大测量误差将减小为(Hcosα)/N,当列间距为h的面阵CCD沿被测对象轴向斜放时,最大测量误差减小为h×sinα。分别采用单CCD和双CCD,对直径为5.000,8.000和12.000mm的三个标准杆件的直径进行了测量。结果表明,双CCD斜放,可获得更高的测量精度。该方法可从理论上彻底打破CCD像素间距的限制,并使CCD的测量精度大幅度地提高,进一步拓展CCD的应用范围。     

电荷耦合器件在电子束参数测量中的损伤问题

针对直线感应电子加速器(LIA)实验束参数测量技术应用过程中,电荷耦合器件(CCD)在纳秒激光辐照下工作的损伤效应方面进行研究。在分析CCD感光成像原理及其高能粒子测量应用的基础上,通过监测这种辐射下CCD输出信号的变化和实验后CCD的成像,对CCD中发生的软、硬损伤进行探讨,得到CCD能量损伤阈值的光子的响应特性和辐射损伤评估,保证了加速器束参数测量的可靠性。     

提高引伸计测量精度的小波去噪方法研究

介绍了利用线阵CCD引伸计测量形变量的原理和系统结构。利用小波变换对CCD输出信号进行处理,实现了滤除高频噪声、平滑输出曲线的效果。采用最小二乘法做曲线拟合,突破CCD光敏元尺寸限制,使位移精度达到CCD光敏尺寸的1／10。实验测量表明,材料形变测量精度达到1μm。     

激光辐照CCD图象传感器局部的破坏效应研究

研究了激光辐照CCD图象传感器局部时,CCD工作性能的变化;测量了连续波激光辐照下CCD的饱和阈值(分别对1060nm和632.8nm)及脉冲激光辐照下的破坏阈值;分析了造成饱和及破坏的机理;用一维绝热边界条件热模型计算热饱和阈值.     

Design concept for a low-noise CCD image sensor based on subjectiveevaluation

To achieve a high-performance image sensor for a broadcast TV camera, several studies of the noise characteristics of a CCD image sensor are described. The noise perception limit and the dependence of random noise and fixed pattern noise (FPN) on signal charge in a CCD imager were measured to obtain a correlation between measured noise and subjective noise. A method has been devised to measure FPN and random noise separately. Using this method, it has been confirmed that noise can be reduced to less than the perception limit using new noise-suppression techniques     

菲涅耳透镜制作及其在CCD相机中的应用

衍射光学元件在国防、生产及科研等领域起着越来越重要的作用.使用薄膜沉积法和离子束刻蚀法制作16阶菲涅耳透镜,应用于折衍混合CCD相机.进行CCD相机光学系统成像质量评价和室外成像实验.该透镜的引入,不仅改善系统成像质量,而且实现了系统的轻量化、小型化,增加了系统设计的自由度.     

Sub-Poisson statistics observed in an electronically shuttered andback-illuminated CCD pixel

The variance versus average signal has been measured for a pixel in an electronically shuttered and back-illuminated CCD imaging array. The measurements demonstrate that, over a certain operating range, the electronic shutter modifies the input Poisson distributed photoelectrons during the collection process such that the charge signal accumulated in the CCD well has a sub-Poisson distribution (variance less than the mean). A simple one-dimensional model has been developed that explains the experimental results     

Integrated electronic shutter for back-illuminated charge-coupleddevices

A novel electronic shutter has been integrated into the structure of a back-illuminated frame-transfer charge-coupled device (CCD) to permit short optical exposure times and to reduce the smear that occurs during the transfer of an image from the CCD detection area. The shutter consists of an n⁺ shutter drain placed in the vertical channel stop regions and stepped p-type buried layers formed by a high-energy implantation (1.0-1.5 MeV) located between the CCD n-type buried channel the and p substrate. These structures create electric fields that direct the photoelectrons to either the CCD detection region or the n⁺ shutter drain. The ratio of photons detected with the shutter open to photons detected with the shutter closed has been measured to be greater than 75000 for wavelengths below 540 nm. The corresponding shutter rise and fall times are less than 55 ns     

激光干扰CCD系统的实验研究

为了验证激光辐照CCD系统的干扰效果,进行了视场内和视场外He-Ne激光干扰面阵CCD探测器系统的实验研究,测得了像元饱和阈值和局部受辐照时的CCD饱和功率街度阈值.使用Matlab编程处理了视场内干扰图像,得到了激光入射能量与CCD饱和面积比的关系曲线,并对实验中出现的光饱和串音现象进行了理论分析.对视场外干扰图像进...     

生物组织光学特性参量的图像测量研究

为了测量生物组织的光学特性参量,采用CCD漫反射法和透射法,通过分析CCD摄取的待测样品表面的漫反射光分布图像,利用漫射近似理论,实现了漫反射法对生物组织模拟液(intralipid-20%稀释液)、牛肌肉、猪肌肉和鸡胸肉光学特性参量的测量,获得了样品的吸收系数和有效散射系数;测量了不同浓度生物组织模拟液的透射光强度,根据Beer-Lambert定律,实现了透射法对光学特性参量的测量,获得了样品的散射系数,进而得到了有效散射系数;并将漫反射法和透射法对同种样品光学特性参量的测量结果以及他人的测量结果进行了比较。结果表明,漫反射法和透射法的测量结果有很好的吻合性,测量生物组织光学特性参量采用的CCD测量装置和处理方法具有较高的精度。     

激光对CCD器件破坏时几种阈值的测量

本文简要回顾了近十年来激光CVD(LCVD)技术的发展概况及其在金属、电介质和半导体薄膜生长方面的应用情况。阐明了这种新发展起来的成膜技术不仅因其生长的低温化能够给器件带来优良的电学特性,同时也可利用其高精度的膜厚控制特性获得新结构的材料和器件。作者还对该技术的广泛的应用前景予以展望和肯定。     

An epitaxially-grown charge modulation device

A charge modulation device (CMD) has been fabricated in a p-type epitaxial layer grown from the buried-channel silicon region of a charge-coupled device (CCD). Construction of the CMD directly above the CCD buried-channel and over the oxidized CCD transfer gates lowers the effective sense capacitance while providing isolation of the CMD source/drain regions. Responsivity values of 28 and 66 μV/e for feedback and no feedback conditions, respectively, were measured dynamically on test devices. Input-referred noise values of approximately four electrons r.m.s. were calculated from noise spectral density measurements assuming a low-pass filter 3 dB cutoff frequency of 5 MHz and correlated double sampling     

激光辐照面阵CCD探测器系统局部的干扰效应

采用脉冲与连续激光实现了对面阵CCD探测器系统的干扰,研究了脉冲与连续激光辐照CCD探测器系统时,CCD探测器系统工作状态的变化,测量了CCD探测器系统的饱和阈值范围,并分析了造成饱和的原因.在实验中观察到了"光饱和串音"现象,采用脉冲激光实现了对面阵CCD探测器的硬破坏.