超高分辨率CCD成像系统的设计

介绍了基于50Mpixel超高分辨率全帧型CCD芯片KAF50100的成像系统设计方法。该系统采用幕帘式焦平面机械快门对CCD进行曝光控制,CCD输出图像信号在专用模拟前端(AFE)芯片AD9845B中进行处理和模数(A/D)转换后,经现场可编程门阵列(FPGA)缓存和排序,通过低压差分信号(LVDS)接口发送至上位机。系统中所有驱动时序和控制信号均由FPGA产生,上位机通过RS422总线对系统进行命令控制。针对KAF50100四路输出不均匀性问题提出了基于最小二乘法拟合的校正方法。实验验证表明,系统可在KAF50100的最大速度模式下工作,像素读出速度为4×18MHz,最大帧速为1frame/s,电路读出随机噪声为2.76@12bit,动态范围为63.4db。该成像系统设计方法可以充分发挥KAF50100的性能,并且具有良好的通用性和扩展性,可以广泛应用于超高分辨率CCD成像系统的设计中,如可见光水下探测、卫星遥感、天文观测等。