面阵探测器子阵列分割与并行输出技术研究

【摘要】近些年来,随着科学技术的不断发展革新,面阵探测器成为现代光电成像系统的核心元器件之一,在很大程度上决定着光电成像系统的性能指标。现代科学技术的发展要求光电成像系统能工作在运动的载体上,且要获得高品质的动态图像,这就要求空间分辨率和时间分辨率都要不断的提高。提高空间分辨率的主要途径是增加面阵探测器的像元数,而提高时间分辨率则要求信号的传输速率高或者减少像元数的输出。为更好的适应现代光电成像技术的发展趋势,本文提出了分割的思想,引入并行输出的概念,旨在不破环硬件器件的前提下,提高输出效率,成功的解决了数据输出瓶颈。电荷耦合器件(CCD)与CMOS图像传感器相比较,具有光谱响应宽、动态范围大、灵敏度高以及电荷转移效率快的优点,因此,CCD被广泛的用作于成像光谱仪焦平面探测器。本文引入了子阵列的概念,将CCD焦平面分割成2块,每块子阵列的信号独立输出,互不影响,输出信号并行输出,提高了探测器的帧频。首先本文介绍了CCD的工作原理及性能指标,选择有电子快门的行间转移型(KAI-0340)作为要研究的探测器,并给出了驱动时序电路的设计方法。其次,研究芯片驱动时序关系资料,选择现场可编程门阵列(FPGA)作为设计的平台,采用硬件语言、VerilogHDL对驱动时序进行了描述,并用QuartusⅡ软件对所描述的驱动时序进行了仿真。最后,运用Prote199设计了原理图和PCB图,并制作了电路板,通过对电路板的调试,驱动时序电路产生的驱动信号能够满足(KAI-0340)正常工作的要求。总结了驱动时序电路设计,分析了不足,为进一步的研究提供了方向。
【作者】杨少华；
【导师】韩军；
【作者基本信息】西安工业大学，光学工程，2014，硕士
【关键词】面阵CCD；行间转移；驱动时序；现场可编程门阵列(FPGA)；

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