近年來,針對(duì)地外生命和地外行星系統(tǒng)的搜索成為了人類太空探索的熱點(diǎn),特別是位于宿主恒星宜居帶、和地球質(zhì)量類似的宜居行星是人類一直追尋探測(cè)的終極目標(biāo)。為了滿足天體測(cè)量方法探測(cè)系外宜居行星的需求,對(duì)星點(diǎn)的質(zhì)心定位精度必須要達(dá)到10微像素（對(duì)應(yīng)1微角秒）,因此微像素質(zhì)心定位技術(shù)是利用天體測(cè)量方法探測(cè)系外宜居行星急需突破的關(guān)鍵技術(shù)之一。本論文對(duì)微像素質(zhì)心定位技術(shù)開展了研究,具體研究?jī)?nèi)容和主要成果如下:首先對(duì)微像素質(zhì)心定位算法和圖像傳感器像素響應(yīng)函數(shù)頻域標(biāo)定技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。對(duì)卷簾快門和干涉條紋不穩(wěn)定性對(duì)圖像傳感器標(biāo)定的影響進(jìn)行了分析并給出了相應(yīng)的解決方案�？紤]了光學(xué)拼接焦平面的影響,分別對(duì)微像素質(zhì)心定位算法和像素響應(yīng)頻域標(biāo)定技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)。針對(duì)像素響應(yīng)頻域標(biāo)定技術(shù)只能得到頻域標(biāo)定結(jié)果的缺陷,提出了一種新標(biāo)定方法,能夠克服這個(gè)缺陷。其次,通過仿真對(duì)微像素質(zhì)心定位技術(shù)所能達(dá)到的精度以及各種誤差源的影響進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示,為了使精度達(dá)到微像素級(jí)別,計(jì)算窗口必須覆蓋光學(xué)系統(tǒng)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的第5級(jí)Airy環(huán);利用像素響應(yīng)頻域標(biāo)定技術(shù)對(duì)像素響應(yīng)進(jìn)行標(biāo)定后,質(zhì)心定位精度可以從0.001像素量級(jí)提升到5微像素... 

【文章來源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心)北京市

【文章頁數(shù)】：141 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

像素內(nèi)量子效率差異性測(cè)量裝置

然后對(duì)圖像傳感器輸出的靜態(tài)干涉條紋圖像進(jìn)行分析，就可以得到每個(gè)像素的位置偏差，具體的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1.2 所示。這項(xiàng)技術(shù)被用于標(biāo)定哈勃太空望遠(yuǎn)鏡上的廣域和行星相機(jī) II（WideField/PlanetaryCameraII，WF/PC II）。CCD 像素位置偏差標(biāo)定對(duì)哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的高精度天體測(cè)量任務(wù)的完成起了決定性作用[16]。由于僅采用了靜態(tài)條紋進(jìn)行測(cè)量，最終該項(xiàng)研究的像素位置偏差實(shí)際測(cè)量精度為 0.011 像素，同時(shí)該方法的預(yù)計(jì)最高精度也僅有 0.001 像素。圖 1. 2 像素位置偏差測(cè)量裝置[15]Fig1.2 The experimental set-up for pixel offset measurements

傅里葉變換的幅度信息，而沒有相位信息，因而無法用調(diào)制傳遞函數(shù)測(cè)量結(jié)果恢復(fù)出像素響應(yīng)函數(shù)的準(zhǔn)確形狀。他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中針對(duì)一種前照式 CCD，利用掃描反射顯微鏡（scanningrefectionmicroscope）對(duì)其像素響應(yīng)函數(shù)進(jìn)行了測(cè)量，測(cè)量裝置如下圖 1.3 所示。掃描反射顯微鏡形成的光斑尺寸只有大約 0.5 微米的大小，光斑掃描范圍覆蓋了待標(biāo)定像素周圍的 9 個(gè)像素。他們的實(shí)驗(yàn)給出了像素內(nèi)部響應(yīng)、像素間串?dāng)_的全面測(cè)量結(jié)果，發(fā)現(xiàn)像素內(nèi)部響應(yīng)、像素間串?dāng)_在空間分布具有不對(duì)稱性，并且均勻性較差，而不同像素內(nèi)部響應(yīng)函數(shù)的形狀在較大尺度上十分相似，在較小的尺度上則有一定差別。由于他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中仍然采用的是點(diǎn)光源，因此標(biāo)定速度有限，無法對(duì)整個(gè) CCD 上的所有像素進(jìn)行標(biāo)定，具有一定的局限性。在 2001 年 Kavaldjiev 等研究者[23]又針對(duì) CCD 像素響應(yīng)函數(shù)的非均勻性對(duì)天文觀測(cè)的影響做了深入研究，他們的研究指出對(duì)于臨近欠采樣的圖像而言，有必要對(duì) CCD 像素響應(yīng)函數(shù)的非均勻性進(jìn)行充分考慮。這項(xiàng)研究表明，要使質(zhì)心定位精度進(jìn)一步提高，有必要對(duì) CCD 像素內(nèi)部響應(yīng)不均勻性進(jìn)行研究。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[2]APS星敏感器關(guān)鍵技術(shù)的研究[D]. 李杰.中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所） 2005
[3]CMOS圖像傳感器在星敏感器中應(yīng)用研究[D]. 劉智.中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所） 2004



本文編號(hào)：3273327