专利名称：一种高分辨率的ccd相机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高分辨率的CCD相机，尤其是具高分辨率、高图像质量、抗干扰能力强等特点，属于工业相机技术领域。
背景技术：
CCD和CMOS传感器是目前最常见的数字图像传感器，广泛应用于数码相机、数码摄像机、照相手机和摄像头 等产品上，由于CMOS传感器的每个像素都比CCD传感器复杂，其像素尺寸很难达到CCD传感器的水平，而且CMOS每个感光二极管都需搭配一个放大器，如果以百万像素计，那么就需要百万个以上的放大器，而放大器属于模拟电路，很难让每个放大器所得到的结果保持一致，因此与只有一个放大器放在芯片边缘的CCD传感器相比，CMOS传感器的噪点就会增加很多，影响图像品质。因此CMOS传感器一般适用于较低分辨率和低图像质量要求的民用摄像产品中，综上所述对于高分辨率和高图像品质工业级应用场合，CMOS传感器在改善分辨率与灵敏度方面的不足很难使其满足要求。
发明内容为了避免CMOS传感器在改善分辨率与灵敏度方面的不足，本实用新型采用了具有高分辨率的CCD传感器，设计了满足较高分辨率和较高图像品质的工业级要求的CCD相机。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是本高分辨率的CCD相机由CCD传感器、低噪声放大器、AD采集芯片、时序驱动电路、直流偏置电路、FPGA控制器和多种接口及连接线组成，以上部分按设计要求分配在四块120x100毫米的PCB电路板上，四块PCB电路板之间主要通过40PIN的ATA接口及其连接线形成一个整体，并将其放置在一个体积为140x120x100毫米的方盒中，便于安装、使用；时序驱动电路对FPGA控制器输出的时序脉冲进行驱动，为CCD传感器提供所需的8路时序信号，根据CCD传感器对时序信号的要求范围，共设计三种时序电路形式分别对这8路时序信号进行驱动，并且在这三种驱动电路的输出端加入吸收回路削减过冲现象的影响，增强了相机的稳定性能；直流偏置电路为CCD传感器提供必要的直流信号使其满足工作条件；CCD传感器采集的图像数据分为左右两侧图像信号分别输出，两路低噪声放大电路对左右两侧的图像信号放大，使其满足AD采集芯片的采集范围，AD采集芯片将采集到的图像信号转换成数字差分信号通过连接线输出给FPGA控制器；FPGA控制器主要完成三部分的工作1.为CXD传感器和AD采集芯片等提供时序控制信号；2.接收AD采集芯片的数字差分信号，并对信号进行分析处理；3.通过cameralink接口与显示装置互连,通过PCIE TO SATA interface接口与存储设备互连,从而实现具有高分辨率的CCD相机功能。本实用新型的有益效果是，本CCD相机具有体积小、便于安装调试、分辨率高、图像质量高、抗干扰能力强等优点，适合应用于工业和航空摄像等领域。以下结合附图
对本实用新型进一步说明。图I是本实用新型的功能框图。图2是本实用新型的结构图。图3是本实用新型的具体电路图。图3 (a) CXD传感器电路 图3 (b) 3种时序驱动电路图3 (C) 5路直流偏置电路图3(d)低噪声放大电路图3 (e)模数转换电路图3 (f) FPGA控制器电路图中I.C⑶传感器，2.低噪声放大器，3. AD采集芯片，4. FPGA控制器，5.时序驱动电路模块，6.直流偏置电路模块，7. cameralink接口，8. PCIE TO SATAinterface接口，9.同轴连接线，10.第一连接线，11.第二连接线，12.第三连接线
具体实施方式
在图I中，CXD传感器I主要采用KAF-50100CXD传感器及其外围电路组成，FPGA控制器4通过第二连接线11将8路时序控制信号输出给时序驱动电路模块5，时序驱动电路模块5主要对FPGA控制器4输出的时序信号进行驱动，使其满足CCD传感器I的时序信号范围，直流偏置电路模块6通过第三连接线12为CCD传感器I提供5路必要的直流信号使其满足工作条件，低噪声放大电路2主要采用0P213FS低噪声放大器对CCD传感器I输出的图像信号进行放大，使其满足AD采集芯片3的采集要求，并通过同轴连接线9与AD采集芯片3相连接防止信号的干扰而失真，AD采集芯片3将经低噪声放大器2放大后的图像信号转换成数字差分信号通过第一连接线10输出给FPGA控制器4，经过FPGA控制器4对信号的分析处理，最终通过cameralink接口 7传递给显示装置显示该图像。并且还可以通过PCIE TO SATAinterface接口 8输出到各种存储设备。图3为本实用新型的具体电路图。因8路时序信号只需三种驱动电路形式，故只列举这三种电路，并且各接口电路可能根据实际情况作出调整，故未给出电路图。CCD传感器I主要采用具有50M分辨率的KAF-50100CXD传感器；FPGA控制器4主要采用Altera公司的EP1C3T144C8核心控制芯片，该芯片不仅接收AD采集芯片3输出的数字差分信号而且通过DS90C032将LVDS信号转换为TTL信号从而为CXD传感器I和AD采集芯片3等提供时序信号；为保证图像的高分辨率和转换速率，AD采集芯片3采用AD9978双通道14位串行输出专用CXD模数转换芯片；时序驱动电路模块5采用三种形式1.主要由I个MMBT3640和I个MMBT2369ALT所组成的驱动电路对H1L_TTL和RCLK_TTL信号驱动；2.主要由4个MMBT3640和4个MMBT2369ALT所组成的驱动电路对H1A_TTL和H2_TTL信号驱动；3.主要由I个IRF7309芯片所组成的驱动电路对V1_TTL、V2_TTL、FDG_TTL和PFG_TTL信号驱动；并且在三种形式电路的输出端放置吸收电路削弱过冲现象的影响，从而增强相机的稳定性和抗干扰能力。
权利要求1.一种高分辨CCD相机，包括CCD传感器、低噪声放大器、AD采集模块、时序驱动电路、直流偏置电路、FPGA控制器和多种接口及连接线，其特征在是平均分配在四块120x100毫米的PCB板上，四块PCB板之间主要通过ATA接口及连接线放置在一个体积为140x120x100毫米的方盒中。
2.根据权利要求I所述的一种高分辨CCD相机，其特征是CCD传感器所需的8路时序信号，是由三种时序电路形式分别对这8路时序信号进行驱动，并且在这三种驱动电路的输出端加入吸收回路削减过冲现象的影响，增强了相机的稳定性能。
3.根据权利要求I所述的一种高分辨CCD相机，其特征在是AD采集芯采用AD9978双通道14位串行专用CCD数模转换芯片，并且低噪声放大器与AD转换芯片间采用同轴线相连。
4.根据权利要求I所述的一种高分辨CCD相机，其特征是CCD传感器采用具有50M分辨率的KAF-50100CCD传感器，并为其搭建外部电路。
专利摘要本实用新型涉及一种高分辨率的CCD相机，它是由CCD传感器、低噪声放大器、AD采集芯片、时序电路、直流偏置电路、FPGA控制器和多种接口及连接线组成。以上部分按设计要求分配在四块120x100毫米的PCB电路板上，通过连接线放置在一个体积为140x120x100毫米的方盒中，CCD传感器采用具有50M分辨率的KAF-50100，由8路具有吸收回路的时序电路和5路直流偏置电路提供工作所需的控制信号，2路输出分别与2路低噪声放大器相连；信号经过放大后利用同轴线输出到AD采集芯片；经AD采集芯片转换后，以串行方式输出到FPGA控制器；FPGA控制器不仅要对接收到信号进行处理，还要为AD采集芯片和CCD传感器提供所需的时序信号；最后通过各种接口与其他设备相连，从而实现具有高分辨率的CCD相机功能。
文档编号H04N5/372GK202364289SQ201120432510
公开日2012年8月1日 申请日期2011年11月4日 优先权日2011年11月4日
发明者佟秋薇, 刘杰, 刘瑞, 刘霄, 张灿, 李志敏, 石会鹏, 褚丹丹, 赛景波, 鲍春萍 申请人:北京工业大学