CMOS图像传感器在太阳磁场观测中的应用研究

发布时间：2021-10-14 18:01

　　磁场是太阳物理的第1观测量,当前太阳磁场观测研究正迈向大视场、高时空分辨率、高偏振测量精度以及空间观测的时代.中国首颗太阳观测卫星—先进天基太阳天文台（ASO-S）也配置了具有高时空分辨率、高磁场灵敏度的全日面矢量磁像仪（FMG）载荷,针对FMG载荷的需求,讨论了大面阵、高帧频互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS）图像传感器应用于太阳磁场观测的可行性.首先,基于滤光器型太阳磁像仪观测的原理,比较分析了目前CMOS图像传感器（可用的或是可选的两种快门模式）的特点,指出全局快门类型更适合FMG;其次搭建了CMOS传感器实验室测试系统,测量了CMOS图像传感器的像素增益及其分布规律;最后在怀柔太阳观测基地的全日面太阳望远镜上开展了实测验证,获得预期成果.在这些研究基础上,形成了FMG载荷探测器选型方向. 

【文章来源】：天文学报. 2020,61(04)北大核心CSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

太阳磁场观测流程

卷帘快门模式CIS芯片采用卷帘读出模式,每一行像素的曝光与读出都是独立的如图2左图所示为卷帘快门模式的工作流程,虽然每一列的曝光时长相同,但是其曝光起始时间不同,所以每一列捕捉到的图像有时间差,如果被测物体变化较快,如图2右图所示,由于每一行的起始时间不同会形成形变.因此,采用卷帘快门模式的CIS芯片对太阳磁场观测时,在图像的读出时间内,不能进行偏振分析器的调节,结合图1所示的观测流程,卷帘快门模式与太阳磁场观测流程结合后得到的工作流程如图3所示.图3 采用卷帘快门的太阳磁场观测流程图

图2 卷帘快门11-12由于在整个CIS芯片读出时间中,不能改变光路的状态,因此该流程是一个串行观测流程,即使CIS芯片的读出帧频很高,而在实际使用中,观测频率(一帧左旋或者右旋偏振像获得的整个时间)要远远低于CIS芯片的最高帧频.

【参考文献】：
期刊论文
[1]抚仙湖1米新真空太阳望远镜空间二维偏振光谱观测模式的设计与实现[J]. 陈宇超,徐稚,李正刚,袁沭,柳光乾,许骏,金振宇.  天文研究与技术. 2018(04)



本文编号：3436596