专利名称：工业用超大靶面的拼接ccd相机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种CXD相机，具体涉及一种工业用超大靶面的拼接CXD相机。
背景技术：
CCD芯片是CCD相机的核心部件，它是将光信号转换成电信号的光电器件。尽管随着技术的发展，单一的C⑶芯片越做越大，现在已达到IOOum XlOOum,但应用的需求光靠单一芯片的尺寸增大是无法满足的。要想增大CCD相机的成像面积，在目前技术条件下，采用CCD芯片拼接的方法是唯一可行的方法，该发明就是采用拼接CCD技术，来研制一种超大靶面的科研或工业用的CXD相机，从而满足科研和工业的实际需要。
发明内容
为了满足工业与科研对超大图像面积的CCD相机的需要，本发明的目的是提供一种工业用超大图像面积的四单元拼接CCD相机，该相机能够突破现有技术大规模集成电路生产的技术限制，制备一种图像面积超过传统CCD相机四倍的新结构CCD相机。完成上述发明任务的方案是一种工业用超大图像面积的四单元拼接CXD相机， 相机中设有CCD芯片，其特征在于，所述相机CCD芯片的设置方式是该相机中同时设有四块大尺寸的CCD芯片，该四块大尺寸的CCD芯片在相机的焦平面上做直接拼接；该相机中还设有四个USB2. 0通讯芯片，及四个独立的USB接口 ；所述的四块大尺寸的CXD芯片分别与该四个USB2. 0通讯芯片连接；所述四个独立的USB接口分别与外部的数据采集设备的四个独立的USB接口通过USB线一对一的连接。所述的“大尺寸的CCD芯片”，是指采用现有技术中所能够得到的、最大尺寸的 CCD芯片。本发明有以下优化方案
1、在所述四片CCD芯片的背面，设置有半导体制冷的低温面贴，并设有散热风扇； C⑶芯片在工作过程中会产生很高的温度，温度的升高不但对芯片产生伤害还对图像质量产生影响。四片CXD芯片在会产生更多的热量和更高的温度。为了解决这个问题，本发明采用半导体的高温面加上散热风扇，这样C⑶芯片可获得比常温还低的工作温度，保证了图像的稳定性和图像质量。2、所述四片CXD芯片设置在真空室(真空腔体)内。本发明利用真空的原理，将半导体制冷的低温面贴在CCD芯片的背面，制冷时芯片上会产生冷凝水，要解决这个问题不能让水分子接触到CXD芯片上，将CXD芯片放置在一个真空腔体中，真空度保持在10-2 以上就行，这对于C⑶芯片来说既干燥又不受水分子的侵蚀。3、所述放置四片CXD芯片的真空室(真空腔体)四周设有凹槽，该凹槽中设置有由真空橡皮板刻制成的真空密封条，该真空密封条高出所述凹槽ι 1. 5mm。CXD芯片放置在真空腔体中要保持一定的真空度，以前采用圆橡皮〇圈，由于接触面积太小，密封效果很差，通过多次反复试验，我们用厚的真空橡皮板，将它切成我们所要的形状(圆的或者方的)，原来放置橡皮〇圈的凹槽有多宽就切割成多宽，以高出凹槽1 1. 5mm即可，这样真空橡皮板在凹槽里得到充分的挤压，使得真空度长时间保持。换言之，本发明的构思是
1、将四个大尺寸的CCD芯片在相机的焦平面上做直接拼接，扩大CCD相机的成像面积，并将四个CXD芯片置于同一个真空腔内，进行致冷，保证四个CXD芯片可以均勻致冷， 以提高信号读出的一致性。2、对四个C⑶芯片进行同时曝光控制，然后利用十六个输出通道USB 口并行快速读出。3、四个读出口的信息在计算机上拼接复原成图，并消除各芯片通道之间的间隙和接痕。4、高速并行的计算机信息输入技术。5、相机研制设计时，我们采用CXD芯片前放(前置放大器)与控制电路硬连接的方式。这种方式有效减少系统噪声，同时可以使CCD相机结构紧凑，不再需要另外接控制箱。6、特有的真空装置，可长久保持很好的真空度。本发明的工业用超大图像面积的四单元拼接CCD相机，能够突破现有技术大规模集成电路生产的技术限制，制备一种图像面积超过传统CCD相机四倍的新结构CCD相机。优化方案解决了芯片发热与结露等问题，能够保证相机得到高质量的图像。
图1为68013与CY7C4285V结构连接图； 图2为命令格式对照表；
图3为三种采样模式流程图； 图4为发送采集命令流程图； 图5为四路USB多线程采集程序流程图； 图6为四路USB采集的16通道的图像。
具体实施例方式实施例1，多路USB采集CXD相机数据的方法及其设备，参照图广图3 :
本发明所采用的CXD芯片是KAF4320，它是四通道的单色高灵敏度芯片。在USB通讯上采用上述所说的CY7C68013进行四路USB采集，每一路采集一个KAF4320CXD芯片的图像，实际上一幅完整的图像就是4x4为16个象限的图像。Cypress公司USB控制器FX2系列的CY7C68013与外设有两种接口方式可编程接口 GPIF和Slave FIFOs。本发明所用的是主机方式即可编程控制接口(GPIF)。C⑶产生的图像信号经过外置放大器放大后交给AD9824，AD9824的数据经过数据缓存器74LCX574 后进FIF0(CY7C4285V)(由CPLD控制其时序)。68013做为主机，通过编程GPIF波形读写外部FIFO的数据。68013的GPIF功能可以与FIFO无缝连接，采用这种方案不仅传输速度快，而且易于编程。68013与CY7C4285V结构连接关系如图1。GPIF是端点FIFO的内部控制器。在这种方式下，接口内核可产生6个控制输出端(CTL0 CTL5)同时可以接收6个外部输入(RDY0 RDTO)，可以很方便的进行编程。CY7C68013开发工具中带有一个GPIFDesigner，编辑自己需要waveform后，选择 Tools->Export to GPIF. c File来输出GPIF. c文件，然后将该文件加入keil c工程和其他文件一起进行编译。CY7C68013除了负责高速CXD图像数据的采集，同时也负责和上位机之间的命令通讯。主机可以通过CY7C68013向C⑶发出工作状态切换、温度采集、快门动作等等一系列的指令。首先，CY7C68013要先接收到主机从USB 口发出来的命令代码，然后根据命令代码的不同来分别定义相机的动作，必须是一一对应的关系，保证相机稳定可靠的运行。例如，以下的命令格式(见图2)。
权利要求
1.一种工业用超大图像面积的四单元拼接CCD相机，相机中设有CCD芯片，其特征在于，所述相机CCD芯片的设置方式是该相机中同时设有四块大尺寸的CCD芯片，该四块大尺寸的CXD芯片在相机的焦平面上做直接拼接；该相机中还设有四个USB2. 0通讯芯片，及四个独立的USB接口 ；所述的四块大尺寸的CXD芯片分别与该四个USB2. 0通讯芯片连接； 所述四个独立的USB接口分别与外部的数据采集设备的四个独立的USB接口通过USB线一对一的连接。
2.根据权利要求1所述的工业用超大图像面积的四单元拼接CCD相机，其特征在于，在所述四片大尺寸的CCD芯片的背面，设置有半导体制冷的低温面贴，并设有散热风扇。
3.根据权利要求2所述的工业用超大图像面积的四单元拼接CCD相机，其特征在于，所述四片大尺寸的CCD芯片设置在真空室内。
4.根据权利要求3所述的工业用超大图像面积的四单元拼接CCD相机，其特征在于，所述放置四片大尺寸的CCD芯片的真空室四周设有凹槽，该凹槽中设置有由真空橡皮板刻制成的真空密封条，该真空密封条高出所述凹槽1 1. 5mm。
5.根据权利要求1-4之一所述的工业用超大图像面积的四单元拼接CCD相机，其特征在于，所述的四片大尺寸的CCD芯片与外部电路的连接方式是，采用CCD芯片前置放大器与控制电路硬连接的方式。
全文摘要
工业用超大图像面积的四单元拼接CCD相机，相机中设有CCD芯片，特征是相机CCD芯片的设置方式是该相机中同时设有四块CCD芯片，该四块CCD芯片拼接在一起；该相机中还设有四个USB2.0通讯芯片，及四个独立的USB接口；所述的四块CCD芯片分别与该四个USB2.0通讯芯片连接；所述四个独立的USB接口分别与外部的数据采集设备的四个独立的USB接口通过USB线一对一的连接。本发明的工业用超大图像面积的四单元拼接CCD相机，能够突破现有技术大规模集成电路生产的技术限制，制备一种靶面超过传统CCD相机四倍的新结构CCD相机。优化方案解决了芯片发热与结露等问题，能够保证相机得到高质量的图像。
文档编号H04N5/225GK102231793SQ201110160649
公开日2011年11月2日 申请日期2011年6月15日 优先权日2011年6月15日
发明者刘伟, 姚大志, 张仁健 申请人:中国科学院紫金山天文台