液晶光阀式的ccd相机快门的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种相机快门，具体涉及天文观测用的科学级CCD相机上的一种液晶光阀式的快门，这种用液晶快门代替传统机械快门进行曝光量控制的方案，能够提高快门响应、降低快门效应并延长使用寿命，同时实现频闪快门和减光快门功能。
【背景技术】
[0002]目前，CCD相机是最主要的天文观测设备，观测设备中使用的科学级全帧CCD相机都是使用机械快门，将机械门帘安装在CCD芯片前端阻挡光线，即控制CCD芯片的感光积分时间，反映在图像上就是信号的强弱。由于机械器件的存在，快门寿命受到极大的限制，在频繁开合的应用中，机械快门是一个消耗极快的器件，并且价格较高，寻找一个新型的设备取代机械快门具有相当重要的现实意义。
【发明内容】
[0003]本实用新型针对现有技术存在的上述不足，提供一种液晶光阀是通过电压控制液晶分子的折射率来实现对光的相位延迟，进而控制通光量。本发明是通过控制液晶光阀的电压来实现快门的效果，曝光效果与机械快门相当，但是快门寿命大大延长。
[0004]本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现:
[0005]液晶光阀式的CCD相机快门，在CCD相机本体上设置液晶光阀，其特征在于，在CCD相机本体上还设有液晶光阀控制板和PC机;其中，所述液晶光阀控制板的串口与所述PC机的串口相连接…进行液晶光阀(快门)控制;所述PC机的USB接口与CXD相机的USB接口相连接进行图像数据采集;所述液晶光阀控制板快上的门触发端口与CCD相机快门信号端口相连接;所述液晶光阀控制板的输出口与所述液晶光阀相连接。
[0006]所述液晶光阀控制板采用芯片SP3232进行串行接口通讯，采用芯片7805进行电源稳压供电，采用芯片LT1084-3.3提供3.3V电源，采用芯片STC89LE516RD+作为主控制器。
[0007]更具体和更优化地说，所述液晶光阀控制板的具体电路结构如下，参见图4:
[0008]电源方面，选用7805芯片进行稳压调节，输出+ 5V电压，给SP3232通讯芯片、LT1084-3.3电源芯片供电。选用LT1084-3.3芯片进行稳压调节，输出+ 3.3V电压，给STC89LE516RD+作为主控制器供电。
[0009]通信方面:
[0010]通信芯片采用SP3232，数据通过异步串行总线与PC进行通信，采用SP3232来完成单片机TTL电平(高电平定义为+5V，低电平定义为0V)到PC机RS-232电平转换(高电平定义为-12V，低电平定义为+12V)。
[0011]控制器:
[0012]主控制器采用宏晶科技的STC89LE516RD+芯片，它的工作频率范围为O?80MHz，64K的FLASH，内部RAM大小为1280字节，并且自身带有看门狗电路。主控朱器接受PC机通过串口发过来的开启、曝光时间及关闭命令，这些命令按照自己定义的格式进行发送，命令格式为:命令格式:55wwxxyy zz (55为通讯检查，ww表示液晶光阀打开的时间计算量，xx表示打开的电压幅度计算量，yy表示液晶光阀关闭的时间计算量，zz表示关闭的电压幅度计算量)。主控制器接收到这些命令后改变1口的状态，控制光阀打开的电压和时间，从而起到快门的效果。
[0013]本实用新型有益效果:整体结构设计合理实用，构思巧妙新颖，安装简单方便，成本很低，通过调节可以有效控制通光量，启到快门的作用。本实用新型快门寿命大大延长，能够达到传统快门寿命的数十倍以上。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型液晶光阀与相机结构不意图；
[0015]图2为本实用新型液晶光阀与相机连接不意图；
[0016]图3为MaxIm软件设置输出口图；
[0017]图4为本实用新型具体电路图；采用SP3232进行串行接口通讯，采用7805进行电源稳压供电，采用LT1084-3.3提供3.3V电源，采用STC89LE516RD+作为主控制器。
[0018]图5为为本实用新型液晶光阀外观。
【具体实施方式】
[0019]实施例1，液晶光阀式的CCD相机快门，参照图1:CXD相机本体I，液晶光阀2。图2中:CXD相机电源3，CXD风扇4，CXD相机USB接口5，CXD相机快门信号端口6，PC机USB接口 7 (与5相连)，液晶光阀控制板快门触发端口 8 (与6相连)，P C机串口 9，液晶光阀控制板串口 10(与9相连)，液晶光阀控制板输出口 11(与2相连)。
[0020]液晶快门的工作原理如下:采集图像设置曝光时间后，从6上检测曝光开始触发信号。在外部液晶电路控制板上，采用STC89LE516RD+单片机检测曝光开始触发信号，并编程控制单片机输出电压去驱动一个液晶光阀的开关。此输出的高低电平的长短可以编程控制，通过串口发送命令调节高低电平的长短。实际使用的液晶光阀当驱动电平是低是光阀打开，液晶透光即打开快门，驱动电平是高是光阀关闭，液晶不透光即关闭快门。
[0021 ] C⑶相机设置方法如下:
[0022]按照CXD(美国Apogee公司U6CXD相机)出厂的设置，采用MaxIm软件将输入输出口的P2设置成快门输出(在Use Pin2 as Shutter Output前面打勾)，这样相机每次曝光，P2口的脚就会有一个电压从OV变化到3.3V的触发信号。
[0023]具体实施方法如下:对STC89LE516RD+单片机进行编程，相机上电之后采集从串口发出的串行数据，规定的格式如下:采用串口发送，波特率为9600，命令格式:55wwxxyyzz。
[0024]解释如下:55为通讯检查，ww表示有曝光信号时液晶光阀打开的时间除以10(16进制)xx表示打开的电压大小00表示0￥，64(16进制)(10进制100)表示最大电压5￥，数字与电压呈线性关系。yy表示有曝光信号时液晶光阀关闭的时间除以10(16进制):
[0025]zz表示关闭的电压大小00表示0V，64( 16进制)(10进制100)表示最大电压5V，数字与电压呈线性关系。例如需要每打开200ms关闭200ms贝ljxx=200/10=14(16进制)yy=200/10= 14( 16进制)以最大电压打开关闭串口发送的16进制命令为5514641464。例如要每打开10ms关闭800ms 贝丨Jxx=100/10=0A(16进制)，yy=800/10=50(16进制)以2V(10进制为40)电压打开3V( 10进制为60)电压关闭。串口发送的16进制命令为550A28503C。
[0026]设置的最大打开时间为2550ms最大关闭时间为2550ms。
[0027]当WW=0时表示打开时间为O快门一直处于关闭状态，关闭的电压可以通过上述方法设置。当yy=0时表示关闭时间为O快门一直处于打开状态，打开的电压可以通过上述方法设置。当没有U6的快门信号时，快门以最大的电压处于关闭状态。
[0028]设定好串口数据之后用串口软件将数据发送出去，STC89LE516RD+接收到数据后即将时间设置好，然后单片机就等待U6发出的曝光触发信号，当触发信号发出并被单片机P2.2口检测到之后，单片机按照串口设置的时间数据从P2.4口发出之前设定时间的高低电平，用以控制液晶的开关。单片机与电脑通过STC-1SP软件下载程序，并且进行串行通讯。
[0029]具体电路设计如图4:采用SP3232进行串行接口通讯，采用7805进行电源稳压供电，采用LT1084-3.3提供3.3V电源，采用STC89LE516RD+作为主控制器。
[0030]液晶光阀外观如图5。
[0031]以上所述仅为本实用新型的实施例，凡是根据本实用新型权利要求书的范围所作的等同变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。
【主权项】
1.液晶光阀式的CCD相机快门，在CCD相机本体上设置液晶光阀，其特征在于，在CCD相机本体上还设有液晶光阀控制板和PC机;其中，所述液晶光阀控制板的串口与所述PC机的串口相连接进行液晶光阀控制;所述PC机的USB接口与CCD相机的USB接口相连接进行图像数据采集;所述液晶光阀控制板快上的门触发端口与CCD相机快门信号端口相连接;所述液晶光阀控制板的输出口与所述液晶光阀相连接。2.根据权利要求1所述的液晶光阀式的CCD相机快门，其特征在于，所述液晶光阀控制板采用芯片SP3232进行串行接口通讯，采用芯片7805进行电源稳压供电，采用芯片LT1084-3.3提供3.3V电源，采用芯片STC89LE516RD+作为主控制器。3.根据权利要求1或2所述的液晶光阀式的CCD相机快门，其特征在于，所述液晶光阀控制板的电路结构如下: 选用7805芯片进行稳压调节，输出+5V电压，给SP3232通讯芯片、LT1084-3.3电源芯片供电； 选用LT1084-3.3芯片进行稳压调节，输出+3.3V电压，给STC89LE516RD+作为主控制器供电； 通信芯片采用SP3232，数据通过异步串行总线与PC进行通信，采用SP3232来完成单片机TTL电平:高电平定义为+5V，低电平定义为0V;到PC机RS-232电平转换:高电平定义为-12V，低电平定义为+12V: 主控制器采用宏晶科技的STC89LE516RD+芯片，它的工作频率范围为O?80MHz，64K的FLASH，内部RAM大小为1280字节，并且自身带有看门狗电路;主控朱器接受PC机通过串口发过来的开启、曝光时间及关闭命令。
【专利摘要】液晶光阀式的CCD相机快门，在CCD相机本体上设置液晶光阀，其特征在于，在CCD相机本体上设有液晶光阀控制板和PC机（电脑）；其中，所述液晶光阀控制板的串口与所述PC机的串口相连接进行液晶光阀（快门）控制；所述PC机的USB接口与CCD相机的USB接口相连接进行图像数据采集；所述液晶光阀控制板快上的门触发端口与CCD相机快门信号端口相连接；所述液晶光阀控制板的输出口与所述液晶光阀相连接。本实用新型整体结构设计合理实用，构思巧妙新颖，安装简单方便，成本很低，通过调节可以有效控制通光量，启到快门的作用。本实用新型快门寿命大大延长，能够达到传统快门寿命的数十倍以上。
【IPC分类】H04N5/225
【公开号】CN205249332
【申请号】CN201520983978
【发明人】刘伟, 张晨
【申请人】中国科学院紫金山天文台
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年12月2日