[發明專利]模塊化高幀頻大面陣CCD成像系統

有效

• 申請號: 201310138164.6
• 申請日: 2013-04-19
• 公開（公告）號: CN103248833A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 張達
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: H04N5/335
• 分類號: H04N5/335;H04N5/341
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 南小平

技術領域

本發明涉及一種模塊化高幀頻大面陣CCD成像系統，屬于CCD成像技術領域。

背景技術

高幀頻大面陣CCD成像系統在航空、航天領域諸如光譜遙感、測繪普查、環境監測等方面應用廣泛。對于高幀頻大面陣CCD成像應用中，現有面陣CCD成像系統結構形式，如圖1所示，受前端空間限制，面陣CCD多個輸出通過預放調理后輸出的模擬視頻信號通過多根同軸電纜傳輸至模/數轉換單元，分別經過多個模/數轉換器變成多路并行數字信號，經過控制及數據處理單元整合后形成并行數據流，通過數傳接口采用多路LVDS電纜以并行LVDS或Cameralink接口形式輸出。CCD需要的多路驅動信號通過驅動單元采用多路雙絞信號電纜輸出至CCD。現有面陣CCD成像系統互聯復雜、線纜繁多、體積功耗較大，且不同應用需根據需求全新設計。對于高幀頻大面陣CCD成像應用，上述缺點更為突出。隨著遙感應用指標的不斷提高，已無法滿足實際需要，模塊化、集成化是目前相關領域的發展方向，相應也就要求高幀頻大面陣CCD成像系統具有模塊化、集成化、小型化的特點，便于使用的靈活性、通用性和可更換性。

發明內容

本發明為解決現有面陣CCD成像系統互聯復雜、線纜繁多、體積功耗較大，且不同應用需根據需求全新設計的問題，提供了模塊化高幀頻大面陣CCD成像系統。

模塊化的高幀頻大面陣CCD成像系統，該系統包括CCD前端預放模塊、CCD驅動及偏置電源模塊和CCD控制及處理模塊；

三個模塊采用疊層結構組合，形成立體結構；

CCD前端預放模塊接收CCD驅動及偏置電源模塊輸出的驅動信號和偏置、供電電源，同時輸出模擬視頻信號給CCD控制及處理模塊；CCD驅動組件和偏置電源模塊接收CCD控制及處理模塊的時序信號及電源基準，同時提供CCD前端預放模塊輸出給CCD控制及處理模塊的多通道模擬視頻信號接口；CCD控制及處理模塊與外部控制平臺進行數據傳輸和通訊控制，同時接收通過CCD驅動組件和偏置電源模塊轉接輸入的來自CCD前端預放模塊的多通道模擬視頻信號。

附圖說明

圖1為現有面陣CCD成像系統的結構框圖。

圖2為本發明所述模塊化高幀頻大面陣CCD成像系統的結構框圖。

圖3為本發明所述模塊化高幀頻大面陣CCD成像系統的各模塊與功能單元的信號流程關系圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步詳細說明。

如圖2所示，本發明所述模塊化高幀頻大面陣CCD成像系統主要由CCD前端預放模塊、CCD驅動及偏置電源模塊和CCD控制及處理模塊三個模塊構成，三個模塊通過連接器采用疊層方式相互連接組合形成立體結構。每一模塊根據需要便于更換和升級。

如圖3所示，本發明所述模塊化高幀頻面陣CCD成像系統包含的三個模塊每兩者之間互有關聯，CCD前端預放模塊接收CCD驅動和偏置電源模塊提供的驅動信號和電源電壓，同時輸出模擬視頻信號給CCD控制及處理模塊；CCD驅動組件和偏置電源模塊接收CCD控制及處理模塊的時序信號及電源基準，同時提供CCD前端預放模塊輸出給CCD控制及處理模塊的多通道模擬視頻信號接口；CCD控制及處理模塊與外部控制平臺進行數據傳輸和通訊控制，同時接收通過CCD驅動組件和偏置電源模塊轉接輸入的來自CCD前端預放模塊的多通道模擬視頻信號。

CCD前端預放模塊由高幀頻面陣CCD和前端預放組件構成，CCD驅動及偏置電源模塊由CCD驅動組件和偏置電源組件構成，CCD控制及處理模塊由時序控制及接口組件和視頻信號處理組件（多通道輸入）構成，其中時序控制及接口組件由FPGA、電源接口、光纖接口、Cameralink接口、控制接口和輸入/輸出接口等部分構成。各組件采用MCM技術集成設計。

模塊化高幀頻大面陣CCD成像系統的各模塊內部組件的信號流程是：

CCD前端預放模塊中，高幀頻大面陣CCD用于接收CCD驅動組件輸出的CCD驅動信號，接收偏置電源組件提供的各種偏置電源；前置預放組件接收高幀頻面陣CCD輸出的模擬視頻信號，匹配放大后經CCD驅動及偏置電源模塊的多通道模擬視頻信號接口輸出至CCD控制及處理模塊，同時接收偏置電源組件提供的供電電源。

CCD驅動及偏置電源模塊中，CCD驅動組件接收時序控制和接口組件產生的時序信號，通過驅動變換產生具有特定電壓偏置的驅動信號輸出至高幀頻大面陣CCD；偏置電源組件接收時序控制和接口組件輸出的電源基準，提供高幀頻大面陣CCD、CCD驅動組件、前端預放組件所需的偏置電源和供電電源；

CCD控制及處理模塊中，時序控制及接口組件的FPGA產生高幀頻大面陣CCD信號的工作時序信號，發送給CCD驅動組件；同時可根據需要與控制平臺通過輸入/輸出接口以LVDS形式接收或輸出同步、觸發信號；時序控制及接口組件由FPGA輸出控制信號給模擬視頻信號處理組件（多通道輸入），接收模擬視頻信號處理組件產生的串行圖像數據，并與模擬視頻信號處理組件交換控制參數，完成圖像數據的整合及格式化打包。通過光纖和Cameralink接口兩種方式輸出處理后的圖像數據給控制平臺。通過控制接口與外部控制平臺通過RS422方式進行通訊控制以及遙測參數傳遞。電源接口提供電源基準至偏置電源組件。模擬視頻信號處理組件（多通道輸入）接收輸入的面陣CCD多通道模擬視頻信號，進行模/數轉換形成數字量后以串行數據形式輸出給時序控制及接口組件的FPGA，同時與FPGA進行控制參數傳遞。