[发明专利]亮源及其周边暗源目标的观测方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电探测与成像技术领域，尤其是一种能用拼接CCD成像系统同时观测亮源及其附近周边暗源目标的成像技术方法。

背景技术

CCD是一种光电转换器件，从上世纪70年代以来，作为光学图像的电子传感器，被广泛应用于各类光电探测与成像系统中。在2个或更多个观测目标亮度差别不大时，或者它们的亮度差别稍大但其在视场中的距离较远时，目前CCD都能同时获得这些目标的高质量图像，但是如果要观测到亮源周边的暗源目标，目前大多数的普通CCD相机是难以做到的。这是因为暗源目标需要较长时间的曝光（积分）才能成像，亮源在同样的曝光时间内则必然饱和并溢出，从而淹没其附近的暗源目标图像；而这样的观测目标和需求，如太阳系中大行星及其周边卫星的观测、太阳系外的恒星及其周边行星的观测、夜晚强光附近的其它光学或红外目标等，又确实存在。                                                 

为了完成这一特殊类型的观测任务，需要设计新的观测方法、采用新的技术手段及其相应的成像终端设备。在2000年第45卷第3期《科学通报》（英文版）上，叶彬浔、初一发表的论文“亮源周边暗源目标的成像新方法”一文，提出了一种CCD分离读出技术（SRT），其基本思想是将一片CCD的光敏面分成两个区，将亮源导入靠近读出放大器的区域，对其短曝光并以开窗方式快速读出；而将暗源目标导入远离读出放大器的另一个区，对其长曝光后以通常方式读出。由于当时客观条件的限制，SRT只在较小的范围获得了成功的应用，部分解决一些亮源周边暗源目标的成像问题。由于其CCD成像和读出必须使用原相机系统的硬件（同一片CCD、同一套读出电路），成像方法和图像质量受到很大的制约；此外，观测方向限制较大，需要随时调整成像终端的观测角度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种亮源及其周边暗源目标的观测方法；可以同时获得亮源和其周边暗源目标的高质量图像；为不同亮度的天体测量（如测光和测距）或目标监控提供方便。

本发明采用的技术方案是：首先将4片CCD的光敏成像区相互靠近，拼接在相机杜瓦瓶内的一块制冷铜板上；其次在控制器的协调控制下，一片CCD对亮源进行连续的短时间曝光、成像、读出和叠加，同时，其余三片CCD对暗源目标进行长时间曝光、成像和读出；最后将4片CCD上的图像在相机控制器中合成，得到1幅包含亮源和暗源的CCD图像。

所述4片CCD的曝光、成像和读出可以由相机控制器单独控制；相机控制器的CCD读出通道是独立的，图像数据位宽可以自由设置；4片CCD均是帧转移或行间转移的2边可拼接CCD器件；相机采用杜瓦瓶或其它密封体对安装于其内部的4片拼接CCD器件进行制冷；所观察的亮源和其周边暗源目标，并不限于天文观测中的天体对象，也可以是夜晚出现在空中或地面的光学或红外亮源和暗源目标。

本发明有益效果是：对于亮度差别不大的观测对象，本发明就是一个大成像面的CCD相机，一个一机多用的拼接CCD成像系统；可以同时获得亮源和其周边暗源目标的高质量图像；为不同亮度的天体测量（如测光和测距）或目标监控提供方便。

附图说明

图1是本发明4片CCD的拼接示意图；

图2是本发明需要观测的亮源和多个暗源目标位置示意图；

图3是本发明观测亮源和暗源目标1、5的方法示意图；

图4是本发明观测亮源和暗源目标2、4的方法示意图；

图5是本发明中杜瓦瓶逆时针旋转45度时观测亮源和暗源目标3、5的方法示意图；

图6是本发明中杜瓦瓶逆时针旋转45度时观测亮源和暗源目标2、6的方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体过程：