专利名称：高帧频光敏二极管阵列电子相机的利记博彩app
技术领域：
本发明属于高速摄像技术领域，尤其涉及帧频高于60帧/秒的光敏二极 管阵列数字式电子数字相机。
背景技术：
高速相机是研究高速运动过程的一种行之有效的仪器，与一般摄像机根 本的区别在于能跟踪并记录快速变化的发生和发展过程。科学研究中许多物 理、化学、生物变化过程都是很快的，如高速飞行体、高速机械运动和核爆 炸、高温等离子区和真空放电、高能粒子径迹记录、物质的分解和化合、植 物的光合作用等。目前的高幀频相机多是光学机械式相机和像增强器电子相 机。而数字式电子相机主流产品的帧速低于60帧/秒，帧频高于60帧/秒的 大多数是电荷耦合器件Charge fo叩led Qevice，以下简称CCD)相机和 互补型金属氧化物半导体(Complementary ^etal-Qxide- Semiconductor Transistor以下简称CM0S)相机。其中，CM0S相机分辨较高，灵敏度较低； CCD相机灵敏度较高，而分辨率相对较低，且不抗光暈。光敏二极管阵列 (fhoto 2iode ^rray以下简称PDA)图像传感器具有介于CCD和CMOS图像 传感器之间的灵敏度，象素率相对较低。PDA图像传感器是由离散的光敏二 极管排成的几何阵列，与CCD器件相比，离散的光敏二极管图像传感器不需 要表面电极，因此没有光信号损失和干涉图样，硅光敏二极管的固有灵敏度 可以充分发挥出来，同样因为光敏二极管阵列器件为离散的光敏元阵列，不 存在相互之间的串扰，图像信号的几何失真非常小，能更真实地反映被测目
3标的图像信息，同时PDA图像传感器还具有最优的抗辐射性能，适用于恶劣
的环境。
发明内容
为了解决普通数字式电子相机不能达到高速摄影的需要以及解决能在 强辐射条件下应用和在强曝光时无光暈的高帧频相机的需要，本发明基于
PDA图像传感器，研制了 PDA图像传感器的时序电路、时序驱动电路、直流
偏置电路、视频处理电路、视频传输电路、视频存储与釆集电路，提供一种 分辨率为100 x 100象素，帧频为1000帧/秒的高帧频PDA电子相机，能适
用于强辐射条件和强曝光的环境中。 本发明的技术解决方案是
一种高帧频光敏二极管阵列电子相机，包括相机前端部分和相机后端部 分，所述相机前端部分1包括镜头2、 PDA图像传感器11和电源，其特征在
于还包括用于连接相机前端部分和相机后端部分的光缆；所述相机前端部 分还设置有时序发生电路9、 PDA时序驱动电路IO、视频处理电路12、数据 编码电路13和数据发送电路14;所述相机后端部分6包括数据接收及解码 电路7、计算机及数据釆集卡5;所述电源用于向各电路供电，所述时序发生 电路用于向PDA时序驱动电路、视频处理电路、数据编码电路和数据发送电 路提供各种时钟序列；所述PDA时序驱动电路用于向PDA图像传感器提供时 序驱动，所述PDA图像传感器用于敏感镜头的光学信号并以视频信号输出； 所述视频处理电路用于接收PDA图像传感器输出的视频信号并进行处理；所
述数据编码电路用于将视频处理电路处理后的视频信号进行编码；所述数据
发送电路用于将数据编码电路输出的视频信号发送到光缆3上；所述数据接 收及解码电路用于接收光缆3送入的视频信号并进行解码处理；所述计算机及数据采集卡用于将数据接收及解码电路输出的视频信号釆集并存储。 上述电源为电源偏置调整电路8。上述光缆3为单模光缆。
本发明技术方案的优点
1、 本发明实现了象素为100 x 100、帧速率为1000帧/秒的高帧频PDA 电子相机，可适用于强辐射、有毒、有害、危险等恶劣环境中研究高速运动 和变化事件的数字相机。尤其在高速飞行体、高速机械运动、核爆炸、高温 等离子区和真空放电、高能粒子径迹记录、物质的分解和化合、植物的光合 作用以及体育运动等方面具有广泛的应用。
2、 本发明PDA图像传感器的图像通过单模光缆远程传输并记录，所以
具有优良的抗辐射性能，强曝光时无光暈及几何失真等优越的图像性能，具
备图像远程实时釆集功能。
附图及其说明
附图l是本发明电子相机的结构示意附图2是本发明电子相机的电路原理框附图标记1-相机前端部分，2-镜头，3-光缆，5-计算机及数据采集卡， 6-相机后端部分，7-数据接收及解码电路，8-电源偏置调整电路，9-时序发 生电路，IO-PDA时序驱动电路，ll-PDA图像传感器，12-视频处理电路，13-数据编码电路，14-数据发送电路。
具体实施例方式
本发明釆用PDA图像传感器建立了高帧频PDA电子相机，参见附
图1， 其包括相机前端部分、相机后端部分、单模光缆，相机前端部分l包括镜头 2、 PDA图像传感器11、时序发生电路9、 PDA时序驱动电路10、视频处理 电路12、数据编码电路13和数据发送电路14和电源偏置调整电路8，相机后端部分6包括数据接收及解码电路7、计算机及数据采集卡5;镜头固定 在相机前端部分上，内面正对PDA图像传感器的成像窗口；单模光缆连在相 机箱体的另外一端；单模光缆和数据接收及解码电路相连，数据接收及解码 电路用50位的数据扁平线与计算机及数据釆集卡连接；PDA图像传感器板 插在管座上，时序产生电路板、PDA时序驱动电路板、视频处理电路与数据 发送电路板层叠起来与电源偏置调整电路板分别插在PDA图像传感器板上。
附图2中相机前端部分和相机后端部分6通过单模光缆连接。电源调整 电路给各个电路提供不同的电压，因此连接到所有的电路上；时序产生电路 分别提供PDA时序驱动电路、视频处理电路、数据编码电路和数据发送电路 的各种时钟，因而与它们分别连接；PDA时序驱动电路连接到PDA图像传感 器上，PDA图像传感器输出的视频信号连接到视频处理电路上，视频处理电 路处理后的数字视频信号连接到数据发送电路上；数据接收及解码电路连接 到计算机及数据釆集卡上，应用软件安装到计算机上工作。
PDA时序发生电路产生PDA图像传感器所需要的各种电荷转移与信号拾 取的时钟脉冲序列以及视频处理所需要的各种同步信号、釆样信号等；PDA 图像传感器所需要的各种电荷转移与信号拾取的时钟脉冲序列经PDA时序 驱动电路变为PDA所需的不同摆幅的时钟脉冲序列；电源偏置调整电路提供 PDA图像传感器需要的各类直流偏置电压；PDA图像传感器在各类直流偏置 电压和不同摆幅的时钟脉冲序列的激励下将镜头所成像的光生电荷分奇偶 象素不断的分别从奇偶输出口转移出来形成奇偶视频信号，奇偶视频信号分 别经过视频处理电路进行反相功率放大、模数转换后与各种同步信号进行 4:1的数字信号复合，将奇偶场视频信号编码成完整的帧视频信号，帧视频 信号经数据编码和数据传输电路转换成光信号由光纤传输到相机后端部分；相机后端部分由数据接收及解码电路和、计算机及数据采集卡、vc+^开发的 视频釆集软件组成；数据接收及解码电路将接收到的光信号进行转换成TTL 信号，然后解码出视频信号和各类同步信号，计算机及数据釆集卡在视频釆
集软件的控制下进行视频釆集。从而获取高帧频的图像照片。
PDA图像传感器釆用美国EG&G Reticon公司100 (V) xlOO(H)象素的光 敏二极管阵列RA0100A。时序产生电路釆用Xilinx公司的现场可编程门阵 列XC4003-5、 40MHz晶振及ATMEL公司的AT28C64B E2PR0M。 PDA时序驱动 电路采用Elantec公司的CMOS驱动器EL7202;视频处理电路釆用Philips Semiconductors的TDA8703模数转换器件；数据编码电路采用Xilinx公司 的复杂可编程门阵列XC95108;数据数据发送电路釆用CYPRESS公司的 CY7B923，光发射器釆用安捷伦公司生产的HFCT-5208M;数据接收及解码电 路釆用CYPRESS公司的CY7B933，光接收器釆用安捷伦公司生产的 HFCT-5208M。
权利要求
1、一种高帧频光敏二极管阵列电子相机，包括相机前端部分(1)和相机后端部分(6)，所述相机前端部分包括镜头(2)、PDA图像传感器(11)和电源，其特征在于所述的相机还包括用于连接相机前端部分和相机后端部分的光缆(3)；所述相机前端部分还设置有时序发生电路(9)、PDA时序驱动电路(10)、视频处理电路(12)、数据编码电路(13)和数据发送电路(14)；所述相机后端部分(6)包括数据接收及解码电路(7)、计算机及数据采集卡(5)；所述电源用于向各电路供电，所述时序产生电路用于向PDA时序驱动电路、视频处理电路、数据编码电路和数据数据发送电路提供各种时钟序列；所述PDA时序驱动电路用于向PDA图像传感器提供时序驱动，所述PDA图像传感器用于敏感镜头的光学信号并以视频信号输出；所述视频处理电路用于接收PDA图像传感器输出的视频信号并进行处理；所述数据编码电路用于将视频处理电路处理后的视频信号进行编码；所述数据发送电路用于将数据编码电路输出的视频信号发送到光缆上；所述数据接收及解码电路用于接收光缆(3)送入的视频信号并进行解码处理；所述计算机及数据采集卡用于将数据接收及解码电路输出的视频信号采集并存储。
2、 根据权利要求1所述的相机，其特征在于所述电源为电源偏置调 整电路(8)。
3、 根据权利要求1或2所述的相机，其特征在于所述光缆(3)为单 模光缆。全文摘要
本发明涉及一种光敏二极管阵列数字式电子数字相机，基于PDA图像传感器，研制了PDA图像传感器的时序电路、时序驱动电路、直流偏置电路、视频处理电路、视频传输电路、视频存储与采集电路，提供一种分辨率为100×100象素，帧频为1000帧/秒的高帧频PDA电子相机，能适用于强辐射条件和强曝光的环境中。本发明了解决普通数字式电子相机不能达到高速摄像的需要，以及解决能在强辐射条件下应用和在强曝光时无光晕的高帧频相机的需要。其具有广泛的应用，优良的抗辐射性能，强曝光时无光晕及几何失真等优越的图像性能，具备图像远程实时采集功能。
文档编号H04N7/22GK101500154SQ200910021208
公开日2009年8月5日 申请日期2009年2月20日 优先权日2009年2月20日
发明者兵 冯, 孙凤荣, 李斌康, 王奎禄, 郭明安, 阮林波, 陈彦丽 申请人:西北核技术研究所