弹道相机面阵CCD焦平面的拼接及测试技术研究

摘要

随着科技的不断发展，弹道相机也在向高分辨率和大视场方向不断发展。为了提高光学系统分辨率和扩大视场，需要对现有的CCD进行拼接，即CCD拼接技术，CCD的拼接技术也成为了弹道相机研究的关键技术之一。CCD拼接的方式主要有外拼接和内拼接。外拼接是通过外视场分光的方法，多个光学系统和CCD器件独立成像，分别占据视场的一部分而组成整个视场。外视场拼接优点是光学系统结构简单，成像质量好，缺点是存在视差和死区。内拼接主要有机械拼接和光学拼接。机械拼接是将CCD器件首尾搭接。由于普通CCD器件都有封装结构，有一定的几何尺寸，直接拼接时CCD器件之间会产生缝隙，成像时有盲区，使数据丢失。光学拼接是通过光学系统分光的方法进行CCD拼接，主要有光束分光和光路分光两种形式。光束分光的成像系统是一种两次成像的系统，将一次像面上的光分成多束，再通过透镜将各束光分别成像在第二像面上从而组成大视场。光路分光是通过分光棱镜把光路分成多路，利用棱镜的分光形成一对光程相等的共轭面，把CCD放在这一对等光程的共轭面上，进行搭接从而组成大视场。分光棱镜可采用半透半反式或全透全反式。全透全反式光能利用率高，但这种方法大部分像元会受渐晕影响使信噪比下降。半反半透分光棱镜光能利用率低，但易于拼接和装配，具有很高的精度，成本低，在现有技术条件下容易实现。面阵CCD拼接相比线阵CCD拼接来说难度增大，需要在两个方向进行搭接，需要合理的焦平面结构设计和较好的装调方法，以及特殊的测试设备。