專利名稱：工業(yè)用超大靶面的拼接ccd相機的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種CXD相機，具體涉及一種工業(yè)用超大靶面的拼接CXD相機。
背景技術(shù)：
CCD芯片是CCD相機的核心部件，它是將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的光電器件。盡管隨著技術(shù)的發(fā)展，單一的C⑶芯片越做越大，現(xiàn)在已達到IOOum XlOOum,但應用的需求光靠單一芯片的尺寸增大是無法滿足的。要想增大CCD相機的成像面積，在目前技術(shù)條件下，采用CCD芯片拼接的方法是唯一可行的方法，該發(fā)明就是采用拼接CCD技術(shù)，來研制一種超大靶面的科研或工業(yè)用的CXD相機，從而滿足科研和工業(yè)的實際需要。

發(fā)明內(nèi)容
為了滿足工業(yè)與科研對超大圖像面積的CCD相機的需要，本發(fā)明的目的是提供一種工業(yè)用超大圖像面積的四單元拼接CCD相機，該相機能夠突破現(xiàn)有技術(shù)大規(guī)模集成電路生產(chǎn)的技術(shù)限制，制備一種圖像面積超過傳統(tǒng)CCD相機四倍的新結(jié)構(gòu)CCD相機。完成上述發(fā)明任務的方案是一種工業(yè)用超大圖像面積的四單元拼接CXD相機， 相機中設有CCD芯片，其特征在于，所述相機CCD芯片的設置方式是該相機中同時設有四塊大尺寸的CCD芯片，該四塊大尺寸的CCD芯片在相機的焦平面上做直接拼接；該相機中還設有四個USB2. 0通訊芯片，及四個獨立的USB接口 ；所述的四塊大尺寸的CXD芯片分別與該四個USB2. 0通訊芯片連接；所述四個獨立的USB接口分別與外部的數(shù)據(jù)采集設備的四個獨立的USB接口通過USB線一對一的連接。所述的“大尺寸的CCD芯片”，是指采用現(xiàn)有技術(shù)中所能夠得到的、最大尺寸的 CCD芯片。本發(fā)明有以下優(yōu)化方案
1、在所述四片CCD芯片的背面，設置有半導體制冷的低溫面貼，并設有散熱風扇； C⑶芯片在工作過程中會產(chǎn)生很高的溫度，溫度的升高不但對芯片產(chǎn)生傷害還對圖像質(zhì)量產(chǎn)生影響。四片CXD芯片在會產(chǎn)生更多的熱量和更高的溫度。為了解決這個問題，本發(fā)明采用半導體的高溫面加上散熱風扇，這樣C⑶芯片可獲得比常溫還低的工作溫度，保證了圖像的穩(wěn)定性和圖像質(zhì)量。2、所述四片CXD芯片設置在真空室(真空腔體)內(nèi)。本發(fā)明利用真空的原理，將半導體制冷的低溫面貼在CCD芯片的背面，制冷時芯片上會產(chǎn)生冷凝水，要解決這個問題不能讓水分子接觸到CXD芯片上，將CXD芯片放置在一個真空腔體中，真空度保持在10-2 以上就行，這對于C⑶芯片來說既干燥又不受水分子的侵蝕。3、所述放置四片CXD芯片的真空室(真空腔體)四周設有凹槽，該凹槽中設置有由真空橡皮板刻制成的真空密封條，該真空密封條高出所述凹槽ι 1. 5mm。CXD芯片放置在真空腔體中要保持一定的真空度，以前采用圓橡皮〇圈，由于接觸面積太小，密封效果很差，通過多次反復試驗，我們用厚的真空橡皮板，將它切成我們所要的形狀(圓的或者方的)，原來放置橡皮〇圈的凹槽有多寬就切割成多寬，以高出凹槽1 1. 5mm即可，這樣真空橡皮板在凹槽里得到充分的擠壓，使得真空度長時間保持。換言之，本發(fā)明的構(gòu)思是
1、將四個大尺寸的CCD芯片在相機的焦平面上做直接拼接，擴大CCD相機的成像面積，并將四個CXD芯片置于同一個真空腔內(nèi)，進行致冷，保證四個CXD芯片可以均勻致冷， 以提高信號讀出的一致性。2、對四個C⑶芯片進行同時曝光控制，然后利用十六個輸出通道USB 口并行快速讀出。3、四個讀出口的信息在計算機上拼接復原成圖，并消除各芯片通道之間的間隙和接痕。4、高速并行的計算機信息輸入技術(shù)。5、相機研制設計時，我們采用CXD芯片前放(前置放大器)與控制電路硬連接的方式。這種方式有效減少系統(tǒng)噪聲，同時可以使CCD相機結(jié)構(gòu)緊湊，不再需要另外接控制箱。6、特有的真空裝置，可長久保持很好的真空度。本發(fā)明的工業(yè)用超大圖像面積的四單元拼接CCD相機，能夠突破現(xiàn)有技術(shù)大規(guī)模集成電路生產(chǎn)的技術(shù)限制，制備一種圖像面積超過傳統(tǒng)CCD相機四倍的新結(jié)構(gòu)CCD相機。優(yōu)化方案解決了芯片發(fā)熱與結(jié)露等問題，能夠保證相機得到高質(zhì)量的圖像。


圖1為68013與CY7C4285V結(jié)構(gòu)連接圖； 圖2為命令格式對照表；
圖3為三種采樣模式流程圖； 圖4為發(fā)送采集命令流程圖； 圖5為四路USB多線程采集程序流程圖； 圖6為四路USB采集的16通道的圖像。
具體實施例方式實施例1，多路USB采集CXD相機數(shù)據(jù)的方法及其設備，參照圖廣圖3 :
本發(fā)明所采用的CXD芯片是KAF4320，它是四通道的單色高靈敏度芯片。在USB通訊上采用上述所說的CY7C68013進行四路USB采集，每一路采集一個KAF4320CXD芯片的圖像，實際上一幅完整的圖像就是4x4為16個象限的圖像。Cypress公司USB控制器FX2系列的CY7C68013與外設有兩種接口方式可編程接口 GPIF和Slave FIFOs。本發(fā)明所用的是主機方式即可編程控制接口(GPIF)。C⑶產(chǎn)生的圖像信號經(jīng)過外置放大器放大后交給AD9824，AD9824的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)緩存器74LCX574 后進FIF0(CY7C4285V)(由CPLD控制其時序)。68013做為主機，通過編程GPIF波形讀寫外部FIFO的數(shù)據(jù)。68013的GPIF功能可以與FIFO無縫連接，采用這種方案不僅傳輸速度快，而且易于編程。68013與CY7C4285V結(jié)構(gòu)連接關系如圖1。GPIF是端點FIFO的內(nèi)部控制器。在這種方式下，接口內(nèi)核可產(chǎn)生6個控制輸出端(CTL0 CTL5)同時可以接收6個外部輸入(RDY0 RDTO)，可以很方便的進行編程。CY7C68013開發(fā)工具中帶有一個GPIFDesigner，編輯自己需要waveform后，選擇 Tools->Export to GPIF. c File來輸出GPIF. c文件，然后將該文件加入keil c工程和其他文件一起進行編譯。CY7C68013除了負責高速CXD圖像數(shù)據(jù)的采集，同時也負責和上位機之間的命令通訊。主機可以通過CY7C68013向C⑶發(fā)出工作狀態(tài)切換、溫度采集、快門動作等等一系列的指令。首先，CY7C68013要先接收到主機從USB 口發(fā)出來的命令代碼，然后根據(jù)命令代碼的不同來分別定義相機的動作，必須是一一對應的關系，保證相機穩(wěn)定可靠的運行。例如，以下的命令格式(見圖2)。
權(quán)利要求
1.一種工業(yè)用超大圖像面積的四單元拼接CCD相機，相機中設有CCD芯片，其特征在于，所述相機CCD芯片的設置方式是該相機中同時設有四塊大尺寸的CCD芯片，該四塊大尺寸的CXD芯片在相機的焦平面上做直接拼接；該相機中還設有四個USB2. 0通訊芯片，及四個獨立的USB接口 ；所述的四塊大尺寸的CXD芯片分別與該四個USB2. 0通訊芯片連接； 所述四個獨立的USB接口分別與外部的數(shù)據(jù)采集設備的四個獨立的USB接口通過USB線一對一的連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)用超大圖像面積的四單元拼接CCD相機，其特征在于，在所述四片大尺寸的CCD芯片的背面，設置有半導體制冷的低溫面貼，并設有散熱風扇。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工業(yè)用超大圖像面積的四單元拼接CCD相機，其特征在于，所述四片大尺寸的CCD芯片設置在真空室內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工業(yè)用超大圖像面積的四單元拼接CCD相機，其特征在于，所述放置四片大尺寸的CCD芯片的真空室四周設有凹槽，該凹槽中設置有由真空橡皮板刻制成的真空密封條，該真空密封條高出所述凹槽1 1. 5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的工業(yè)用超大圖像面積的四單元拼接CCD相機，其特征在于，所述的四片大尺寸的CCD芯片與外部電路的連接方式是，采用CCD芯片前置放大器與控制電路硬連接的方式。
全文摘要
工業(yè)用超大圖像面積的四單元拼接CCD相機，相機中設有CCD芯片，特征是相機CCD芯片的設置方式是該相機中同時設有四塊CCD芯片，該四塊CCD芯片拼接在一起；該相機中還設有四個USB2.0通訊芯片，及四個獨立的USB接口；所述的四塊CCD芯片分別與該四個USB2.0通訊芯片連接；所述四個獨立的USB接口分別與外部的數(shù)據(jù)采集設備的四個獨立的USB接口通過USB線一對一的連接。本發(fā)明的工業(yè)用超大圖像面積的四單元拼接CCD相機，能夠突破現(xiàn)有技術(shù)大規(guī)模集成電路生產(chǎn)的技術(shù)限制，制備一種靶面超過傳統(tǒng)CCD相機四倍的新結(jié)構(gòu)CCD相機。優(yōu)化方案解決了芯片發(fā)熱與結(jié)露等問題，能夠保證相機得到高質(zhì)量的圖像。
文檔編號H04N5/225GK102231793SQ201110160649
公開日2011年11月2日 申請日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者劉偉, 姚大志, 張仁健 申請人:中國科學院紫金山天文臺