一种基于三片sCMOS探测器的拼接结构制造技术

技术编号:19946958 阅读:34 留言:0更新日期:2019-01-03 03:47
本发明专利技术公开了一种基于三片sCMOS探测器的拼接结构,将三片sCMOS探测器按品字形结构进行视场的空间交错拼接;以品字形上方1号探测器为基准,具体以1号探测器行像素为Y方向基准,列像素为X方向基准调整1号探测器的位置;再以1号探测器为基准,根据拼接要求调整品字形左下方2号探测器在x、y方向的位置;再以调整好的1号、2号探测器为基准,根据拼接要求调整好品字形右下方3号探测器在x、y方向的位置;将调整好的三个探测器进行固定,完成三片sCMOS探测器的拼接。上述拼接结构能解决图像探测方面幅宽不足的弊端,通过拼接极大地扩展了视场,实现了较宽的光谱响应范围、较高的光谱响应以及超低的读出噪声。

A Mosaic Structure Based on Three-chip sCMOS Detector

The invention discloses a splicing structure based on three pieces of sCMOS detectors, which splices three pieces of sCMOS detectors in the space of field of view according to the type structure; takes detector No. 1 above the type shape as the reference, specifically takes detector No. 1 row pixels as the Y direction reference, column pixels as the X direction reference to adjust the position of detector No. 1; and then takes detector No. 1 as the reference, adjusts the position of detector No. 1 according to the splicing requirements. The position of No. 2 detector on the left and lower part of Pingzi in the direction of X and y, and then the position of No. 1 and No. 2 detector on the right and lower part of Pingzi in the direction of X and y are adjusted according to the splicing requirements, and the three adjusted detectors are fixed to complete the splicing of three sCMOS detectors. The above mosaic structure can solve the problem of insufficient width in image detection. By mosaic, the field of view is greatly expanded, and the wide spectral response range, high spectral response and ultra-low readout noise are realized.

【技术实现步骤摘要】
一种基于三片sCMOS探测器的拼接结构
本专利技术涉及探测器
,尤其涉及一种基于三片sCMOS探测器的拼接结构。
技术介绍
随着科学技术的发展,高分辨率卫星影像日益为普通百姓所熟悉,而且正在成为人们生活的一部分,而探测器选型以及如何获取大画幅、高帧频图像成为其中亟待解决的问题,这直接关系到相机的体积、重量以及实现难度。现有技术虽然已经对扩大相机视场的相关方案进行了研究,但是对于可以实现较宽的光谱响应范围、较高的光谱响应以及超低的读出噪声的CMOS探测器拼接并无相关记载,而在航空航天领域,对于这种通过高性能指标探测器来实现大画幅高帧频图像采集的需求日益显著。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于三片sCMOS探测器的拼接结构,该拼接结构能解决图像探测方面幅宽不足的弊端,通过拼接极大地扩展了视场,实现了较宽的光谱响应范围、较高的光谱响应以及超低的读出噪声,满足工程设计需求。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的:一种基于三片sCMOS探测器的拼接结构,将三片sCMOS探测器按品字形结构进行视场的空间交错拼接;其中,以品字形上方1号探测器为基准,具体以1号探测器行像素为Y方向基准,列像素为X方向基准调整1号探测器的位置,将所述1号探测器右上角可见像元点定义为坐标原点A2(0,0,0),并记录拼接数据,且Z方向为像面离焦量;然后定义并记录所述1号探测器其余三个方向的可见像元点坐标为A1,A0,A3;再以所述1号探测器为基准,利用三坐标测量仪根据拼接要求调整品字形左下方2号探测器在x、y方向的位置,并记录调整后的2号探测器四个方向上的可见像元点坐标,分别为B0,B1,B2,B3;再以调整好的1号、2号探测器为基准,利用三坐标测量仪根据拼接要求调整好品字形右下方3号探测器在x、y方向的位置,并记录调整后的3号探测器四个方向上的可见像元点坐标,分别为C0,C1,C2,C3;将调整好的三个探测器进行固定,完成三片sCMOS探测器的拼接。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出,上述拼接结构能解决图像探测方面幅宽不足的弊端,通过拼接极大地扩展了视场,实现了较宽的光谱响应范围、较高的光谱响应以及超低的读出噪声,满足工程设计需求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例,对于本领域的普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例提供的基于三片sCMOS探测器的拼接结构整体示意图;图2为本专利技术实施例所述三片sCMOS探测器的拼接过程示意图;图3为本专利技术实施例所述探测器视场拼接过程的右视图;图4为本专利技术实施例所述探测器视场拼接过程的下视图;图5为本专利技术实施例所提供的拼接后探测器工程应用的电路框图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术的保护范围。下面将结合附图对本专利技术实施例作进一步地详细描述,如图1所示为本专利技术实施例提供的基于三片sCMOS探测器的拼接结构整体示意图,将三片sCMOS探测器按品字形结构进行视场的空间交错拼接;其中,H2、L2所围成的矩形为探测器区间,H1、L1所围成的矩形阴影区域为光学系统设计的像面所覆盖的有效区域。如图2所示为本专利技术实施例所述三片sCMOS探测器的拼接过程示意图,其中:以品字形上方1号探测器为基准,具体以1号探测器行像素为Y方向基准,列像素为X方向基准调整1号探测器的位置,将所述1号探测器右上角可见像元点定义为坐标原点A2(0,0,0),并记录拼接数据,且Z方向为像面离焦量;然后定义并记录所述1号探测器其余三个方向的可见像元点坐标为A1,A0,A3;再以所述1号探测器为基准,利用三坐标测量仪根据拼接要求调整品字形左下方2号探测器在x、y方向的位置,并记录调整后的2号探测器四个方向上的可见像元点坐标,分别为B0,B1,B2,B3;再以调整好的1号、2号探测器为基准,利用三坐标测量仪根据拼接要求调整好品字形右下方3号探测器在x、y方向的位置,并记录调整后的3号探测器四个方向上的可见像元点坐标,分别为C0,C1,C2,C3;将调整好的三个探测器进行固定,完成三片sCMOS探测器的拼接。具体实现中,所要满足的拼接要求包括离焦量和靶面倾斜角度,其中:1)离焦量对于整个系统而言,若CCD探测器像元大小为B,相对孔径为1/f#,则允许的离焦量为δC′CD=±B*f#,计算所得离焦量拼接要求为:δR′=±2λf#2其中,λ为中心波长。2)靶面倾斜角度为保证沿光轴方向,探测器靶面偏离小于离焦量,则在垂直于拼接面的两个方向的倾斜都必须严格限制,图3为本专利技术实施例所述探测器视场拼接过程的右视图,图4为探测器视场拼接过程的下视图,则由图中结合关系可以得到靶面倾斜角度的拼接要求为:β1=δR′/H1β2=δR′/L1其中,β1是俯仰方向的倾斜角;β2是翻滚方向的倾斜角;H1为拼接有效区域的高度;L1为拼接有效区域的长度,且H1、L1所围成的矩形阴影区域为光学系统设计的像面所覆盖的有效区域。基于上述的拼接要求,利用三坐标测量仪就可以完成2、3号探测器的位置调整,最终实现三片sCMOS探测器的拼接。具体实现中,还可以对三片sCMOS探测器下方的玻璃钢垫进行研磨,保证三片sCMOS探测器平面度符合拼接要求。完成拼接后,还可以在三坐标显微镜下对拼接后的探测器上的数据点进行复测,记录最终数据。下面以具体的实例对上述拼接后探测器的工程应用进行举例说明:如图5所示为本专利技术实施例所提供的拼接后探测器工程应用的电路框图,图中包括sCMOS通道控制模块、sCMOS通道和数传单元,其中:sCMOS通道控制模块、sCMOS通道通过板间连接器进行连接,共同安装于一个箱体内;sCMOS通道用于可见光图像数据的采集和传输,由拼接后的三路sCMOS探测器组成,包括三个通道口,通过电子学系统由拼接后的三路sCMOS探测器进行数据采集,将数据通过数传单元直接传输给大容量存储单元,实现大画幅、高帧频图像探测;sCMOS通道控制模块用于为相机系统提供电源,并对sCMOS通道进行控制。由此可见,上述方案解决了图像探测方面幅宽不足的弊端,极大地扩展了视场,实现了较宽的光谱响应范围、较高的光谱响应以及超低的读出噪声,满足了工程设计需求,使其在相机上的应用得以实现。值得注意的是,本专利技术实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术,例如改变图中探测器的相对位置和数量、改变拼接用的仪器等手段。以上所述,仅为本专利技术较佳的具体实施方式,但本专利技术的保护范围并不局限于此,任何熟悉本
的技术人员在本专利技术披露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此,本专利技术的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于三片sCMOS探测器的拼接结构,其特征在于,将三片sCMOS探测器按品字形结构进行视场的空间交错拼接;其中,以品字形上方1号探测器为基准,具体以1号探测器行像素为Y方向基准,列像素为X方向基准调整1号探测器的位置,将所述1号探测器右上角可见像元点定义为坐标原点A2(0,0,0),并记录拼接数据,且Z方向为像面离焦量;然后定义并记录所述1号探测器其余三个方向的可见像元点坐标为A1,A0,A3;再以所述1号探测器为基准,利用三坐标测量仪根据拼接要求调整品字形左下方2号探测器在x、y方向的位置,并记录调整后的2号探测器四个方向上的可见像元点坐标,分别为B0,B1,B2,B3;再以调整好的1号、2号探测器为基准,利用三坐标测量仪根据拼接要求调整好品字形右下方3号探测器在x、y方向的位置,并记录调整后的3号探测器四个方向上的可见像元点坐标,分别为C0,C1,C2,C3;将调整好的三个探测器进行固定,完成三片sCMOS探测器的拼接。

【技术特征摘要】
1.一种基于三片sCMOS探测器的拼接结构,其特征在于,将三片sCMOS探测器按品字形结构进行视场的空间交错拼接;其中,以品字形上方1号探测器为基准,具体以1号探测器行像素为Y方向基准,列像素为X方向基准调整1号探测器的位置,将所述1号探测器右上角可见像元点定义为坐标原点A2(0,0,0),并记录拼接数据,且Z方向为像面离焦量;然后定义并记录所述1号探测器其余三个方向的可见像元点坐标为A1,A0,A3;再以所述1号探测器为基准,利用三坐标测量仪根据拼接要求调整品字形左下方2号探测器在x、y方向的位置,并记录调整后的2号探测器四个方向上的可见像元点坐标,分别为B0,B1,B2,B3;再以调整好的1号、2号探测器为基准,利用三坐标测量仪根据拼接要求调整好品字形右下方3号探测器在x、y方向的位置,并记录调整后的3号探测器四个方向上的可见像元点坐标,分别为C0,C1,C2,C3;将调整好的三个探测器进行固定,完成三...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈鑫雯吕群波方煜赵娜谭政刘扬阳王建威孙建颖张丹丹李伟艳裴琳琳
申请(专利权)人:中国科学院光电研究院
类型:发明
国别省市:北京,11

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