基于激光应用的高速相机设计

为满足激光应用系统中高分辨率、高帧频、大动态范围要求,使用常规CCD作为探测器设计了一种高速相机成像系统。介绍了行间转移面阵CCD芯片KAI-2020D的工作原理、时序信号的产生及驱动、双路图像数据的整合及输出电路设计;采用高度集成视频处理芯片产生各高速时序信号并使用高速驱动器以满足水平转移信号驱动要求;采用控制器内部的存储器实现图像数据的整合和异步降频等信号处理;通过电子快门实现曝光时间的数字控制以克服CCD固有动态范围不满足入射光强变化范围要求。实验结果表明:该相机系统的曝光时间5级可调,单级曝光时间为100~2000 μs,信噪比大于40 dB,动态范围不低于58 dB,基本满足激光应用系统的要求。