专利汇可以提供一种通用型EMCCD单板相机系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种通用型EMCCD单板相机系统,包括镜头、计算机、EMCCD器件 背板 和 底板 ,底板包括系统供电单元、FPGA控制单元、串口控制单元、DDR2存储单元、转移时钟驱动单元、倍增时钟驱动单元、低通滤波单元、两路相关双 采样 A/D转换单元、电平转换单元、Cameralink输入 接口 单元、Cameralink输出接口单元。本发明采用单板驱动,相较于之前多板系统,避免了板间时序 相位 关系的错位麻烦,相较于相机而言又可满足多种芯片的测试应用,满足工业级别测试系统的需求;针对不同型号的EMCCD, 软件 上更改时许驱动, 硬件 上只需要设计不同的EMCCD底座即可。,下面是一种通用型EMCCD单板相机系统专利的具体信息内容。
1.一种通用型EMCCD单板相机系统,其特征在于包括镜头(1)、计算机(2)、EMCCD器件背板(3)和底板(4),所述底板(4)包括系统供电单元(4-1)、FPGA控制单元(4-2)、串口控制单元(4-3)、转移时钟驱动单元(4-5)、倍增时钟驱动单元(4-6)、低通滤波单元(4-7)、两路相关双采样A/D转换单元(4-8)、电平转换单元(4-9)、Cameralink输出接口单元(4-10),所述系统供电单元(4-1)分别与各单元连接,提供稳定的电压;FPGA控制单元(4-2)分别与转移时钟驱动单元(4-5)、倍增时钟驱动单元(4-6)、电平转换单元(4-9)、CameraLink接口单元(4-10)和串口控制单元(4-3)连接;
所述EMCCD器件背板(3)包括EMCCD传感器芯片(3-1)、偏置电压单元(3-2)和模拟信号读出单元(3-3),EMCCD器件背板(3)通过接插件与底板(4)上的系统供电单元(4-1)、转移时钟驱动单元(4-5)、倍增时钟驱动单元(4-6)、低通滤波单元(4-7)连接,低通滤波单元(4-7)接收模拟信号读出单元(3-3)输出的模拟信号后与相关双采样A/D转换单元(4-8)连接进行模数转换,再经过电平转换单元(4-9),最后传输到FPGA控制单元(4-2);EMCCD器件背板(3)通过固定结构与镜头(1)连接;
所述计算机(2)包括显示单元(2-1)、串口软件单元(2-2)和图像采集卡单元(2-3),该串口软件单元(2-2)与串口控制单元(4-3)连接,用于发送指令;图像采集卡单元(2-3)与Cameralink输出接口单元(4-10)连接,用于接收图像数据。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于作为电子学系统直接成像的过程为:将用Verilog硬件语言编写适配具体EMCCD传感器芯片(3-1)的驱动程序烧录到FPGA控制单元(4-2)中,FPGA控制单元(4-2)产生EMCCD传感器芯片(3-1)工作所需不同的时序控制信号,一部分时序控制信号通过转移时钟驱动单元(4-5),一部分通过倍增时钟驱动单元(4-6),得到适配EMCCD传感器芯片(3-1)的驱动信号;EMCCD传感器芯片(3-1)接收到正确的驱动信号和直流偏置后产生代表图像数据的点荷包,经过转移、转换输出为模拟图像数据信号,具体为微弱的模拟电平信号;模拟电平信号先经过模拟信号读出单元(3-3)提高驱动能力,再连接到低通滤波单元(4-7)进行滤波去噪和放大后,进入相关双采样A/D转换单元(4-8)进行采样和模数转换,再经过电平转换单元(4-9)送入FPGA控制单元(4-2)进行缓存,FPGA控制单元(4-2)将缓存的数据依次读出至Cameralink输出接口单元(4-10),Cameralink输出接口单元(4-10)与计算机(2)用线缆相连,最后成像。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于作为电子学系统成像需要控制相机系统的各项参数和工作模式,即FPGA控制单元(4-2)通过串口控制单元(4-3)接受计算机(2)的指令,来控制像素速率、积分时间、倍增增益、输出通道选择参数;串口控制单元(4-3)采用RS232协议,串口控制单元(4-3)发送指令缓存在FPGA控制单元(4-2)内,FPGA控制单元(4-
2)读取该指令,更改不同寄存器的值。
4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于还包括DDR2存储单元(4-4)和Cameralink输入接口单元(4-11)作为演示成像的相机系统,DDR2存储单元(4-4)与FPGA控制单元(4-2)连接,用于存储图像数据;Cameralink输入接口单元(4-11)与FPGA控制单元(4-2)连接,用于接收外部输入数据流;FPGA控制单元(4-2)将EMCCD图像数据存储至DDR2存储单元(4-4),通过对DDR2存储单元(4-4)的控制,完成对视频数据信号的读写;由外部视频数据信号通过Cameralink输入接口单元(4-11)输入到FPGA控制单元(4-2),由FPGA控制单元(4-2)存储至DDR2存储单元(4-4),通过对DDR2存储单元(4-4)的控制,完成对视频数据信号的读写。
5.根据权利要求1所述的系统,其特征在于系统供电单元(4-1)包括四个部分,系统采用LDO的方式供电,供电电源V1部分通过LDO电源芯片供FPGA控制单元(4-2)使用;+3.3V还要供CameraLink输入接口单元(4-11)、CameraLink输出接口单元(4-10)、串口控制单元(4-
3)、电平转换单元(4-9)使用;+3.3V和+1.8V通过TPS51200产生+0.9V给DDR2存储单元(4-4)使用;供电电源V2部分通过LDO电源芯片给转移时钟驱动单元(4-5)和相关双采样A/D转换单元(4-8)供电;供电电源V3部分经过磁珠电容组成的π型滤波器给倍增时钟驱动单元(4-
6)高压运放部分供电;供电电源V4部分通过MSK5230产生+28V给偏置电压单元(3-2)部分供电,经电阻分压后供EMCCD传感器芯片(3-1)使用。
6.根据权利要求1所述的系统,其特征在于转移时钟驱动单元(4-5)使用的核心芯片是EL7457,该EL7457接受FPGA控制单元(4-2)产生的时序脉冲信号进行电平转换过后输出为满足EMCCD传感器芯片(3-1)要求的转移时钟驱动信号;通过4片EL7457引出16路转移时钟驱动信号,其中8路在电平转换单元后加了向下的钳位电路,另外8路无负电压钳位。
7.根据权利要求1所述的系统,其特征在于倍增时钟驱动单元(4-6)包括DAC部分、低压滤波运放部分、高压运放部分和钳位电路部分,FPGA控制单元(4-2)产生DAC需要的14对差分数据信号、1对差分时钟信号和1个单端控制信号,DAC接收到后将数字信号转换为模拟的类正弦波信号;低压滤波运放部分将该信号平滑处理后给高压运放部分,做放大处理,得到满足EMCCD传感器工作幅值要求的倍增驱动信号;在经过一个可调节的向上钳位电路后传送至EMCCD器件背板(3)驱动EMCCD传感器芯片(3-1)。
8.根据权利要求1所述的系统,其特征在于转移时钟驱动单元(4-5)和倍增时钟驱动单元(4-6)通过连接器连接到背板(3),产生的时序驱动信号直接供给EMCCD传感器芯片(3-
1),供电电源V4产生的+28V通过连接器连接到背板(3),再经过电阻分压产生EMCCD传感器芯片(3-1)所需的不同的偏置电压,EMCCD传感器芯片(3-1)在时钟驱动信号和偏置电压驱动信号的作用下,产生光生电子,从其内部的读出寄存器输出模拟的图像信号,该图像信号给到模拟信号读出单元(3-3),提高驱动能力后输出给到底板(4)上的低通滤波单元(4-7);
模拟信号读出单元(3-3)采用ADI公司用于CCD输出的运放ADA4800。
9.根据权利要求1所述的系统,其特征在于低通滤波单元(4-7)采用两个二阶有源低通滤波器级联组成四阶低通滤波器的结构;工作时,EMCCD传感器芯片(3-1)输出的视频模拟信号经过提高驱动能力的ADA4800后输入低通滤波单元(4-7);所述低通滤波单元(4-7)采用LMH6715芯片,该芯片由两个相同的运算放大器构成,每部分搭配合适的阻容构成低通滤波器,信号从低通滤波单元(4-7)完成阻抗转换和滤波放大功能后输出,进入相关双采样A/D转换单元(4-8)。
10.根据权利要求1所述的系统,其特征在于Cameralink输出接口单元(4-10)采用Base模式传输数据,使用编码芯片DS90CR287将FPGA控制单元(4-2)缓存的14位数据信号为符合Cameralink协议的5对差分信号输出;Cameralink输入接口单元(4-11)采用Base模式传输数据,使用解码芯片DS90CR288将外部输入的五对差分信号解码为14位的单端数据信号给FPGA控制单元(4-2)缓存。
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