高速ccd相机系统设计

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1、第30卷第5期红外技术Vb1-30NO．52008年5月InfraredTechnologyMay2O08高速CCD相机系统设计刘伟，姚大志，黄典礼，韦伟(1．中国科学院紫金山天文台，江苏南京210008；2．钟山职业技术学院，江苏南京210049)摘要：采用KAF一1001芯片研制出了高速科学CCD相机。详细介绍了CCD相机的数据采集原理，CPLD在CCD时序中的控制，FX2系列CY7C68013USB芯片在高速CCD相机数据传输上的运用及利用VC++开发的相机图像采集软件。通过对开发的样机所做的实验及数据分析表明，相机性能达到了高速科学CCD相

2、机的要求，并提供了CCD相机的各项技术指标。关键词：电荷耦合器件；CY7C68013；CPLD；图像采集中图分类号：TB852文献标识码：A文章编号：1001—8891(2008)05—0289—05SystemDesignofHigh-speedCCDCameraLIUW_ei，YAODa．zhi，HUANGDian—li，WEIWei2(1．PurpleMountainObservatory，theChineseAcademyofSciences，NanjingJiangsu210008，China；2．ZhongshanVocationalT

3、echnologyCollege，NanjingJiangsu210049，China)Abstract：TwOCCDcamerasweredevelopedsuccessfullyusingKAF一1001CCDchipsbyPurpleMountainObservatory．ThispaperintroducedthedatecollectingsystemoftheCCDcamera，thepixelcollectionanddatatransmissiontimingusingCPLD．CY7C68013USBchipintheusingo

4、fthecameraandtheprogramlanguageVC++indevelopingthesystem．AgreatdealofexperimentsonthesampleCCDcameraindicatedthatthewholesystemmettherequirementsofthehigh—speedscience—gradeCCDcamera，thecamera’StechnicalindexwasalSOanalyzed．Keywords：chargecoupleddevice(CCD)；CY7C68013；CPLD~imag

5、eacquisition包括机械设计、光学镜头、CCD芯片、CCD时序驱引言动电路、图像数据采样与数据存储模块、USB数据采CCD的英文全称是ChargeCoupledDevice(电荷集传输控制模块、温度控制及显示模块、真空制冷模耦合器件)，它是一种半导体装置，能够把光学影像块等等。CCD相机工作流程如图1所示。转化为数字信号，由于CCD具有良好的线形和饱和度，采用CCD芯片制成的相机现在己被广泛应用到天文观测、军事侦察、医疗生化等领域。目前所使用的科学级CCD相机大多依赖进口，其中很多是采用图像采集卡与光纤相结合的数据传输方式，对电脑硬件要求比

6、较高，在移动电脑上更是无法实现。为了提高国内CCD相机的生产水平，通过不断努力，完整的研制出了KAF一1001(1024×1024)高速科学级CCD图1CCD相机工作流程结构框图相机，并与国外相机进行了对比观测实验，其性能达Fig．1BlockdiagramofCCDcamera到了先进国外同类产品的水平。2相机控制系统1CCD相机系统介绍2．1ccD芯片选择CCD相机系统比较复杂，一个完整的CCD相机对于CCD相机来说，CCD芯片决定了相机的性收稿日期：2008—03—12；修订日期：2008—04—12作者简介：刘伟(1980-)，男，汉族，江

7、苏省南京市人，硕士生，主要从事CCD探测器方面的研究。E—mail：purplemt@126．com基金项目：国家自然科学基金近地天体望远镜CCD探测系统资助项目(编号：10227301)289第3O卷第5期红外技术V_0l-3ONo．52008年5月InfraredTechnologyMav2008能。实验中CCD芯片采用日本柯达公司的KAF一1001相机内部必须运行在较低的环∞境№jl温度下洲。实验洲中采乱一用Ⅳ前照式全桢型CCD芯片，其像素为1024(H)×了风扇加TE制冷的组合方式，将含有CCD芯片的腔1024(V)Pixel，两相驱动读出

8、，最大支持5M的采样体抽成10-2Torr的真空，并在其中装入制冷芯片，使频率，既可用于光谱分析，又可用于成像观测【JJ。