TDICCD的视场拼接

    1 引 言

    CCD已被广泛地应用于航空航天光学遥感器领域。随着遥感卫星应用技术的发展,宽视场、高分辨率相机已成为发展趋势。当单片CCD的像元总长度不能满足相机成像的视场覆盖宽度时,需要将多片CCD连接成一个宽视场探测器,称为CCD的拼接。CCD拼接是CCD相机研制的一项专用技术。CCD拼接包括机械拼接、光学拼接和视场拼接等多种方式。

    高分辨率相机一般采用长焦距、反射式光学系统,相对传统的透射式相机系统来说具有谱段宽、质量轻的优点。反射式光学系统将成为今后的发展方向[1]。由于反射系统不产生色差,为满足高分辨率相机宽视场要求,需要对CCD进行视场拼接,而视场拼接不会引入附加的色差,因而视场拼接方式将成为今后高分辨率相机发展的一个重要组成部分。

    TDICCD是一种面阵结构、线阵输出的新型CCD,具有多重级数延时积分的功能,在低照度情况下具有较好的成像性能。从其结构来看,像元在线阵方向和积分级数方向呈矩形分布。因此,TDIC-C视场拼接的技术特点及难点在于:对TDICCD进行拼接时,应当采用适合于面阵CCD的精度要求和工艺过程。

    在借鉴CCD光学拼接技术的基础上,经过认真的技术分析和工艺编排,完成了视场拼接工作,拼接精度满足了技术要求。

    2 CCD的拼接技术

    CCD拼接是将多片CCD连接成一个等效的宽视场CCD探测器,以满足相机视场覆盖宽度的需要。CCD拼接包括机械拼接、光学拼接和视场拼接等多种方式。

    光学拼接是利用拼接棱镜时的分光效应,将像平面分割成空间分离的两个像面,用以安置多个CCD,并使每相邻两片CCD首尾像元精密重叠,在像方空间内形成宽视场的探测器。光学拼接法的精度较高,但拼接棱镜时会产生色差,一般多用于透射 式光学系统,可以使拼接的棱镜与透镜组合进行色差校正。光学拼接示意图如图1所示。

    图1中,拼接的棱镜是由两块45b的棱镜胶合而成的,胶合面中心区域镀有反射膜,三片CCD分别粘贴在拼接棱镜的两个面上,从入射光方向看,三片CCD形成一个等效的长线阵CCD探测器。

    机械拼接是将几个CCD在首尾处用机械方式连结在一起,结构紧凑,但需要对CCD进行特殊加工,而且每个连结处会损失几个像元,并存在接缝。在成像时,接缝处会出现空白,降低局部像质。

    视场拼接是利用电子学对接的方法,在有足够的电子学延迟的条件下,将CCD装配成双列交错式焦面的形式,即第二列填充由第一列形成的间隙,首尾的像元分别对齐,但在图像的运动方向上两列错开一定位置。它的优点是由于没有棱镜,所以没有引入附加的色差,视场拼接示意图如图2所示。