高速数字化三维集成式CCD-CMOS图像传感器

为了解决CCD与CMOS工艺兼容性低、互连集成制作难度大,以及芯片间接口匹配和高性能兼备等问题,对CCD器件拓扑结构与像元、CMOS读出电路、三维异质互连集成及高密度引脚封装等技术进行研究,提出了一种1024×256阵列规模的集成式CCD-CMOS图像传感器。该器件实现了CCD信号的高精度数字化处理、高速输出及多芯粒的技术融合,填补了国内CCDCMOS三维集成技术空白。测试结果表明:集成CCD-CMOS器件的光响应和成像功能正常,双边成像效果良好,图像无黑条和坏列,互连连通率(99.9%)满足三维集成要求,实现了集成式探测器件的大满阱高灵敏度成像(满阱电子数达165.28ke^(-)、峰值量子效率达86.1%)、高精度数字化(12bit)和高速输出(行频率达100.85kHz),满足集成化、数字化、小型化的多光谱探测成像系统要求。

基于CCD的激光熔覆熔池平滑度在线监测系统研究

由于激光熔覆过程高温高亮,无法实时准确判断熔覆效果。使用CCD相机结合平滑度监测算法,对不同功率下的熔池形貌进行监测,验证算法性能,判断熔覆效果,同时尝试叶片修复。结果表明:激光功率过大或者扫描速度过慢,均会导致熔池边缘平滑度较差,进而认为熔覆参数不合适;为防止熔坏基材,可根据监测效果及时停机;发现激光功率与熔池边缘平滑度呈负相关。

CCD/EMCCD光电参数测试系统的设计与应用

本文开发了一种用于测量CCD和EMCCD(电子倍增CCD)芯片光电参数的测试系统。该测试系统通过自动模式或手动模式间的切换,测量器件的暗电流、读出放大器的响应度、电荷转移效率、电荷容量和其他参数。该测试系统可以针对不同规格和结构的CCD/EMCCD器件,实现CCD晶圆或封装好的成品的参数测试,实现576×288、640×512、768×576、1024×1024、1280×1024 CCD/EMCCD的测试和筛选。

高光谱紫外辐照度仪CCD电路系统的设计及测试

为了在地面获得高信噪比的太阳直射紫外光谱辐照度,选用紫外敏感型线阵CCD探测器,研发了高光谱紫外辐照度仪原理样机。设计了CCD电路系统,讨论了电源电路、驱动电路、模拟前端电路以及CCD驱动时序的工作原理与设计方法,并在实验室利用标准灯光源测试了CCD电路系统的非线性和信噪比。结果表明,在340 nm波段下,CCD探测器接收信号约为饱和信号的80%时,系统信噪比超过400。最终,将测试好的CCD电路系统与光机模块装调并进行了波长定标,光谱范围覆盖280~400 nm,实现了对室内光源的紫外高光谱测量,验证了CCD电路系统设计的合理性和可行性。

SMILE soft X-ray Imager flight model CCD370 pre-flight device characterisation

Throughout the SMILE mission the satellite will be bombarded by radiation which gradually damages the focal plane devices and degrades their performance.In order to understand the changes of the CCD370s within the soft X-ray Imager,an initial characterisation of the devices has been carried out to give a baseline performance level.Three CCDs have been characterised,the two flight devices and the flight spa re.This has been carried out at the Open University in a bespo ke cleanroom measure ment facility.The results show that there is a cluster of bright pixels in the flight spa re which increases in size with tempe rature.However at the nominal ope rating tempe rature(-120℃) it is within the procure ment specifications.Overall,the devices meet the specifications when ope rating at -120℃ in 6 × 6 binned frame transfer science mode.The se rial charge transfer inefficiency degrades with temperature in full frame mode.However any charge losses are recovered when binning/frame transfer is implemented.

CCD引张线仪关键技术指标校准方法研究

根据大坝变形监测的工程需要,对应用最广泛的CCD(光电式)引张线校准方法进行研究。采用影像测量仪作为主要标准器,对示值误差和测量光不平行误差2项关键技术指标提出准确可行的校准方法,并进行不确定度分析,验证方法的可行性,为大坝的安全监测提供技术支撑。此方法也可适用于各类型引张线的校准。

多内部调制参数相关的CCD高温计测量能力评估理论及实验验证

基于像元输出信号强度与目标温度的积分关系,定义并构建了温度分辨率在不同内部调制参数下的评估模型。结合标定实验进行数值模拟,讨论了增益和gamma调制参数对CCD系统温度分辨率的影响。并开展调制参数对温度分辨率影响的理论验证性实验,得到了在不同增益和gamma调制参数影响下的304不锈钢和黄铜的温度分辨率情况。通过实验与模拟结果的对比分析,总结了两种内部调制参数对温度分辨率的影响效果。完善了CCD温度测量理论体系,同时也为CCD测温系统在不同条件下的参数选择提供了理论指导。

连续激光辐照面阵CCD串扰现象时空分布特性

研究了532 nm连续激光辐照面阵CCD串扰现象的时空分布特性。以CCD垂直传输沟道的最上游、中游、最下游三个部位作为典型辐照部位。研究结果表明,激光辐照CCD垂直沟道方向上不同位置,不会影响主光斑出现的时序,只要连续激光开始辐照时刻或结束辐照时刻在读出转移动作之前,主体信号电荷将形成干扰图像中的主光斑;但辐照部位对串扰线的时空分布具有重要影响。串扰线长度和空间分布位置,在激光结束辐照于读出转移时刻之前时,与携带溢出电荷的垂直传输势在读出转移时刻到达的位置有关;在激光结束辐照于读出转移时刻之后时,与获得溢出电荷的垂直传输势阱对应的绑定像素位置有关。研究结果进一步完善了连续激光对面阵CCD成像器件的干扰效应研究。

电子剪切散斑3CCD传感图像特征去噪优化检测方法

针对CCD(Charge-Coupled Device)光学传感器采集电子剪切散斑干涉图像特征由于散斑指数高、峰值信噪比低,导致剪切散斑图质量差、检测效果不佳的问题,提出一种电子剪切散斑3CCD传感图像特征去噪优化检测方法。该方法分析了电子剪切散斑技术在三维物体表面变形检测中产生问题的原因,采用3CCD图像传感器替代单CCD图像传感器,引入同态滤波降噪处理图像,设计一种相位干涉技术,结合Canny检测算法,实现电子剪切散斑去噪优化检测。实验结果表明,应用3CCD传感器结合去噪技术的电子剪切散斑智能检测方法,图像散斑指数更低、峰值信噪比更高、检测时间更短,分别为0.0234、19.5 dB、16.2 ms,并且三维物体表面变形测量误差在0.09 mm内,该方法有效提高了图像质量,从而提高了实际应用价值。

第二届中国数字经济产业发展大会(CCDE 2024)将于3月23日在苏州召开

由CCF主办的第二届中国数字经济产业发展大会(CCDE 2024)将于3月23日在苏州国际会议酒店举办。大会以“创新融合突破”为主题,精心设置“1+8+1”场活动(1个主论坛+8个平行分论坛+1场大会展览),邀请了孙凝晖院士、赵沁平院士、蒋昌俊院士、沈昌祥院士、卢锡城院士、郑纬民院士、陆军院士等专家学者,与政府、产业、高校及科研院所的千余位代表,围绕数据要素、信创与安全、大模型:算法与应用、数字金融、智能网联汽车、数字文化、智能建造、数字贸易与数字经济高质量发展等主题展开探讨。

偏振-微光一体化EMCCD相机的设计与开发

多维度的信息获取是微光夜视探测技术未来的发展方向,偏振成像是光电探测领域中的一种维度,偏振相机的研制是研究偏振成像技术的前提。基于集成偏振阵列结构的电子倍增CCD(electron multiplying CCD, EMCCD)器件,集合EMCCD微光探测的优势和偏振维度的探测功能,论述了偏振-微光一体化相机的硬件电路设计和开发方案,完成偏振维度信息与光强度信息一机同步采集作业,并通过FPGA对原始数据进行偏振运算与图像传输处理。搭建测试系统,对设计与开发的偏振样机进行性能测试。实验结果表明,在温度273 K、读出频率2 MHz条件下,器件的读出噪声为8.81e-,动态范围约为74 dB,样机的消光比可达50.95,透过率可达60.16%,并可实时地选择性输出偏振度图像、偏振角图像、光强度与偏振融合图像,极大地提高了夜间环境下对目标的识别探测能力。

一种基于CCD的卷绕机对齐度测量补偿方法

采用CCD实现电芯对齐度检测,设计了一种动态补偿的方法,解决了卷绕机电芯生产过程中因为电芯多层卷绕厚度变化,导致图像成像解析度变化测量结果产生偏差的问题。通过实际验证,结果表明该方法能够有效地提升CCD测量结果同三次元的相关性,将GRR提升到10%以内。

基于CCD图像处理的智能车系统设计

随着科技革命和产业变革的蓬勃发展,汽车智能化成为一种发展趋势。其中,道路自动识别是汽车智能化的重要特征,是当前的研究热点。基于此,以TSL1401型CCD和STC16F40K128单片机为目标系统,将图像数据处理技术应用于四轮小车的寻迹行驶,并以一套模拟道路验证系统的道路自动识别和轨迹引导功能。实验结果表明,四轮小车能够识别环岛、十字路口、三角路口等情况,识别结果能够引导小车快速运行。

大动态高灵敏1024×1024 EMCCD研制

随着硅材料质量的提升和半导体工艺技术的发展,低温制冷下电荷耦合器件(CCD)的暗电流已经可以忽略,此时放大器成了主要的噪声源,限制了对微弱信号的检测。采用电子倍增技术,通过对电荷包在进入输出节点前进行放大,可有效抑制放大器的噪声。然而,电荷包放大后容易饱和,会限制器件的动态范围。本研究采用浮置栅放大器对电荷包进行无损检测。根据检测结果,大的电荷包直接输出,小的电荷包通过电子倍增放大后再输出,获得高灵敏度的同时兼顾了大的动态范围。根据实际测试结构,在10^(-4)Lx光照下得到了良好的微光成像效果,同时动态范围可达15万倍。

基于行过扫数据降低大面阵CCD图像噪声算法研究

针对全帧转移大面阵电荷耦合器件(CCD)多帧图像数据随时间漂移的现象和测试电路引入的噪声,导致无法准确评估CCD器件的参数,文章提出一种基于行过扫数据校正算法。行有效像元数据与对应行垂直过扫数据同时输出,通过有效像元数据减去垂直过扫数据均值,对图像数据漂移的现象进行抑制。测试电路中模拟模块与数字模块同时作用于单行有效像元数据与垂直过扫数据,通过有效像元数据减去垂直过扫数据均值,消除测试电路引入的噪声。实验结果表明,经过该算法校正后的器件读出噪声减小了20%,暗场差值图像中超过15e^(-)和25e^(-)的比例减小了25%。该算法适用于大面阵CCD器件,可校正测试系统引入的测试误差,提高全帧转移大面阵CCD器件测试效率。

新颖CCD图像传感器最新发展及应用

本文概述了EMCCD、Super HAD CCD、ITO-CCD、ISIS-CCD、RGBE-CCD、FoveonX3全色CCD图像传感器等CCD图像传感器的最新发展现状,同时也介绍了CCD图像传感器的原理、特点、发展趋势及面临的众多挑战。

纳秒脉冲激光诱导CCD探测器铝层金属液-固相变时间特性研究

从理论仿真计算方面开展了脉冲激光诱导CCD探测器铝层金属温升变化的液-固相变时间特性研究。通过傅里叶热传导方程计算仿真了纳秒激光诱导CCD探测器铝层金属材料的温升曲线,获得了铝层金属材料液-固相变起始时刻和液-固相变时间长度随激光脉冲峰值功率和激光入射角度的变化规律。理论计算结果表明,随着入射激光脉冲峰值功率增加,激光诱导CCD探测器铝层表面的最高温度逐渐升高,铝层材料的液-固相变起始时刻往后延迟,且液-固相变时间长度增加;随激光入射角度的增大,铝层表面的最高温度逐渐降低,液-固相变起始时刻不断前移,而液-固相变时间长度逐渐变短。研究结果表明,激光脉冲峰值功率密度和激光入射角对激光诱导CCD探测器的液-固相变时间特性有重要影响,对揭示纳秒激光诱导CCD探测器的热损伤机制有重要的理论意义。

激光入射角度对CCD探测器损伤特性的影响

开展了激光入射角度对高重频纳秒激光诱导CCD探测器损伤特性研究。通过傅里叶热传导方程理论计算了CCD探测器表面的温升曲线,发现随着激光入射角度变大,激光辐照区域中心点位置的最高温度逐渐降低,且液-固相变凝固时间缩短,降低了CCD探测器的损伤可能。实验结果表明,随着入射激光功率的增加,激光诱导CCD探测器表面损伤形貌的横向尺寸和纵向尺寸都逐渐变大。随着激光入射角度变大,激光诱导CCD探测器形貌损伤面积增大,并且形貌损伤阈值增加。这是由于激光入射角度增大导致了CCD探测器表面辐照的激光光斑面积变大,使探测器表面的激光功率密度降低,从而造成CCD探测器的激光损伤阈值增大。

南京大学65 cm反射式望远镜CCD相机的性能研究

2021年6月,使用南京大学本科实验教学的65 cm反射式望远镜系统,对其后端的电荷耦合器件(Charge-Coupled Device,CCD)的性能采用圆顶平场法进行了实际测定,得到了CCD相机的快门函数;同时用平场序列曝光,检测了CCD相机的线性。CCD相机的读出值从0到61900模数转换单位(Analog-Digital Unit,ADU)非线性小于1%,同时CCD相机的增益为1.02e^(-)/adu,读出噪音为13e^(-)。但对于恒星这样的点光源的观测,当像元的数值高于38000 adu时产生溢出。因此,在使用本CCD相机做点光源观测研究时,需要选择恰当的曝光时间,避免星像溢出。实际天文观测中,利用此研究得到的快门函数可以对观测图像进行校准,有效提高测光精度。

新颖CCD图像传感器最新发展及应用

本文概述了EMCCD、Super HAD CCD、ITO-CCD、ISIS-CCD、RGBE-CCD、FoveonX3全色CCD图像传感器等CCD图像传感器的最新发展现状,同时也介绍了CCD图像传感器的原理、特点、发展趋势及面临的众多挑战。