液晶光閥式的ccd相機快門的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種相機快門，具體涉及天文觀測用的科學級CCD相機上的一種液晶光閥式的快門，這種用液晶快門代替?zhèn)鹘y(tǒng)機械快門進行曝光量控制的方案，能夠提高快門響應、降低快門效應并延長使用壽命，同時實現(xiàn)頻閃快門和減光快門功能。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，CCD相機是最主要的天文觀測設備，觀測設備中使用的科學級全幀CCD相機都是使用機械快門，將機械門簾安裝在CCD芯片前端阻擋光線，即控制CCD芯片的感光積分時間，反映在圖像上就是信號的強弱。由于機械器件的存在，快門壽命受到極大的限制，在頻繁開合的應用中，機械快門是一個消耗極快的器件，并且價格較高，尋找一個新型的設備取代機械快門具有相當重要的現(xiàn)實意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種液晶光閥是通過電壓控制液晶分子的折射率來實現(xiàn)對光的相位延遲，進而控制通光量。本發(fā)明是通過控制液晶光閥的電壓來實現(xiàn)快門的效果，曝光效果與機械快門相當，但是快門壽命大大延長。
[0004]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0005]液晶光閥式的CCD相機快門，在CCD相機本體上設置液晶光閥，其特征在于，在CCD相機本體上還設有液晶光閥控制板和PC機;其中，所述液晶光閥控制板的串口與所述PC機的串口相連接…進行液晶光閥(快門)控制;所述PC機的USB接口與CXD相機的USB接口相連接進行圖像數(shù)據(jù)采集;所述液晶光閥控制板快上的門觸發(fā)端口與CCD相機快門信號端口相連接;所述液晶光閥控制板的輸出口與所述液晶光閥相連接。
[0006]所述液晶光閥控制板采用芯片SP3232進行串行接口通訊，采用芯片7805進行電源穩(wěn)壓供電，采用芯片LT1084-3.3提供3.3V電源，采用芯片STC89LE516RD+作為主控制器。
[0007]更具體和更優(yōu)化地說，所述液晶光閥控制板的具體電路結(jié)構(gòu)如下，參見圖4:
[0008]電源方面，選用7805芯片進行穩(wěn)壓調(diào)節(jié)，輸出+ 5V電壓，給SP3232通訊芯片、LT1084-3.3電源芯片供電。選用LT1084-3.3芯片進行穩(wěn)壓調(diào)節(jié)，輸出+ 3.3V電壓，給STC89LE516RD+作為主控制器供電。
[0009]通信方面:
[0010]通信芯片采用SP3232，數(shù)據(jù)通過異步串行總線與PC進行通信，采用SP3232來完成單片機TTL電平(高電平定義為+5V，低電平定義為0V)到PC機RS-232電平轉(zhuǎn)換(高電平定義為-12V，低電平定義為+12V)。
[0011]控制器:
[0012]主控制器采用宏晶科技的STC89LE516RD+芯片，它的工作頻率范圍為O?80MHz，64K的FLASH，內(nèi)部RAM大小為1280字節(jié)，并且自身帶有看門狗電路。主控朱器接受PC機通過串口發(fā)過來的開啟、曝光時間及關(guān)閉命令，這些命令按照自己定義的格式進行發(fā)送，命令格式為:命令格式:55wwxxyy zz (55為通訊檢查，ww表示液晶光閥打開的時間計算量，xx表示打開的電壓幅度計算量，yy表示液晶光閥關(guān)閉的時間計算量，zz表示關(guān)閉的電壓幅度計算量)。主控制器接收到這些命令后改變1口的狀態(tài)，控制光閥打開的電壓和時間，從而起到快門的效果。
[0013]本實用新型有益效果:整體結(jié)構(gòu)設計合理實用，構(gòu)思巧妙新穎，安裝簡單方便，成本很低，通過調(diào)節(jié)可以有效控制通光量，啟到快門的作用。本實用新型快門壽命大大延長，能夠達到傳統(tǒng)快門壽命的數(shù)十倍以上。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型液晶光閥與相機結(jié)構(gòu)不意圖；
[0015]圖2為本實用新型液晶光閥與相機連接不意圖；
[0016]圖3為MaxIm軟件設置輸出口圖；
[0017]圖4為本實用新型具體電路圖；采用SP3232進行串行接口通訊，采用7805進行電源穩(wěn)壓供電，采用LT1084-3.3提供3.3V電源，采用STC89LE516RD+作為主控制器。
[0018]圖5為為本實用新型液晶光閥外觀。
【具體實施方式】
[0019]實施例1，液晶光閥式的CCD相機快門，參照圖1:CXD相機本體I，液晶光閥2。圖2中:CXD相機電源3，CXD風扇4，CXD相機USB接口5，CXD相機快門信號端口6，PC機USB接口 7 (與5相連)，液晶光閥控制板快門觸發(fā)端口 8 (與6相連)，P C機串口 9，液晶光閥控制板串口 10(與9相連)，液晶光閥控制板輸出口 11(與2相連)。
[0020]液晶快門的工作原理如下:采集圖像設置曝光時間后，從6上檢測曝光開始觸發(fā)信號。在外部液晶電路控制板上，采用STC89LE516RD+單片機檢測曝光開始觸發(fā)信號，并編程控制單片機輸出電壓去驅(qū)動一個液晶光閥的開關(guān)。此輸出的高低電平的長短可以編程控制，通過串口發(fā)送命令調(diào)節(jié)高低電平的長短。實際使用的液晶光閥當驅(qū)動電平是低是光閥打開，液晶透光即打開快門，驅(qū)動電平是高是光閥關(guān)閉，液晶不透光即關(guān)閉快門。
[0021 ] C⑶相機設置方法如下:
[0022]按照CXD(美國Apogee公司U6CXD相機)出廠的設置，采用MaxIm軟件將輸入輸出口的P2設置成快門輸出(在Use Pin2 as Shutter Output前面打勾)，這樣相機每次曝光，P2口的腳就會有一個電壓從OV變化到3.3V的觸發(fā)信號。
[0023]具體實施方法如下:對STC89LE516RD+單片機進行編程，相機上電之后采集從串口發(fā)出的串行數(shù)據(jù)，規(guī)定的格式如下:采用串口發(fā)送，波特率為9600，命令格式:55wwxxyyzz。
[0024]解釋如下:55為通訊檢查，ww表示有曝光信號時液晶光閥打開的時間除以10(16進制)xx表示打開的電壓大小00表示0￥，64(16進制)(10進制100)表示最大電壓5￥，數(shù)字與電壓呈線性關(guān)系。yy表示有曝光信號時液晶光閥關(guān)閉的時間除以10(16進制):
[0025]zz表示關(guān)閉的電壓大小00表示0V，64( 16進制)(10進制100)表示最大電壓5V，數(shù)字與電壓呈線性關(guān)系。例如需要每打開200ms關(guān)閉200ms貝ljxx=200/10=14(16進制)yy=200/10= 14( 16進制)以最大電壓打開關(guān)閉串口發(fā)送的16進制命令為5514641464。例如要每打開10ms關(guān)閉800ms 貝丨Jxx=100/10=0A(16進制)，yy=800/10=50(16進制)以2V(10進制為40)電壓打開3V( 10進制為60)電壓關(guān)閉。串口發(fā)送的16進制命令為550A28503C。
[0026]設置的最大打開時間為2550ms最大關(guān)閉時間為2550ms。
[0027]當WW=0時表示打開時間為O快門一直處于關(guān)閉狀態(tài)，關(guān)閉的電壓可以通過上述方法設置。當yy=0時表示關(guān)閉時間為O快門一直處于打開狀態(tài)，打開的電壓可以通過上述方法設置。當沒有U6的快門信號時，快門以最大的電壓處于關(guān)閉狀態(tài)。
[0028]設定好串口數(shù)據(jù)之后用串口軟件將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，STC89LE516RD+接收到數(shù)據(jù)后即將時間設置好，然后單片機就等待U6發(fā)出的曝光觸發(fā)信號，當觸發(fā)信號發(fā)出并被單片機P2.2口檢測到之后，單片機按照串口設置的時間數(shù)據(jù)從P2.4口發(fā)出之前設定時間的高低電平，用以控制液晶的開關(guān)。單片機與電腦通過STC-1SP軟件下載程序，并且進行串行通訊。
[0029]具體電路設計如圖4:采用SP3232進行串行接口通訊，采用7805進行電源穩(wěn)壓供電，采用LT1084-3.3提供3.3V電源，采用STC89LE516RD+作為主控制器。
[0030]液晶光閥外觀如圖5。
[0031]以上所述僅為本實用新型的實施例，凡是根據(jù)本實用新型權(quán)利要求書的范圍所作的等同變化與修飾，皆應屬本實用新型的涵蓋范圍。
【主權(quán)項】
1.液晶光閥式的CCD相機快門，在CCD相機本體上設置液晶光閥，其特征在于，在CCD相機本體上還設有液晶光閥控制板和PC機;其中，所述液晶光閥控制板的串口與所述PC機的串口相連接進行液晶光閥控制;所述PC機的USB接口與CCD相機的USB接口相連接進行圖像數(shù)據(jù)采集;所述液晶光閥控制板快上的門觸發(fā)端口與CCD相機快門信號端口相連接;所述液晶光閥控制板的輸出口與所述液晶光閥相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶光閥式的CCD相機快門，其特征在于，所述液晶光閥控制板采用芯片SP3232進行串行接口通訊，采用芯片7805進行電源穩(wěn)壓供電，采用芯片LT1084-3.3提供3.3V電源，采用芯片STC89LE516RD+作為主控制器。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液晶光閥式的CCD相機快門，其特征在于，所述液晶光閥控制板的電路結(jié)構(gòu)如下: 選用7805芯片進行穩(wěn)壓調(diào)節(jié)，輸出+5V電壓，給SP3232通訊芯片、LT1084-3.3電源芯片供電； 選用LT1084-3.3芯片進行穩(wěn)壓調(diào)節(jié)，輸出+3.3V電壓，給STC89LE516RD+作為主控制器供電； 通信芯片采用SP3232，數(shù)據(jù)通過異步串行總線與PC進行通信，采用SP3232來完成單片機TTL電平:高電平定義為+5V，低電平定義為0V;到PC機RS-232電平轉(zhuǎn)換:高電平定義為-12V，低電平定義為+12V: 主控制器采用宏晶科技的STC89LE516RD+芯片，它的工作頻率范圍為O?80MHz，64K的FLASH，內(nèi)部RAM大小為1280字節(jié)，并且自身帶有看門狗電路;主控朱器接受PC機通過串口發(fā)過來的開啟、曝光時間及關(guān)閉命令。
【專利摘要】液晶光閥式的CCD相機快門，在CCD相機本體上設置液晶光閥，其特征在于，在CCD相機本體上設有液晶光閥控制板和PC機（電腦）；其中，所述液晶光閥控制板的串口與所述PC機的串口相連接進行液晶光閥（快門）控制；所述PC機的USB接口與CCD相機的USB接口相連接進行圖像數(shù)據(jù)采集；所述液晶光閥控制板快上的門觸發(fā)端口與CCD相機快門信號端口相連接；所述液晶光閥控制板的輸出口與所述液晶光閥相連接。本實用新型整體結(jié)構(gòu)設計合理實用，構(gòu)思巧妙新穎，安裝簡單方便，成本很低，通過調(diào)節(jié)可以有效控制通光量，啟到快門的作用。本實用新型快門壽命大大延長，能夠達到傳統(tǒng)快門壽命的數(shù)十倍以上。
【IPC分類】H04N5/225
【公開號】CN205249332
【申請?zhí)枴緾N201520983978
【發(fā)明人】劉偉, 張晨
【申請人】中國科學院紫金山天文臺
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2015年12月2日