基于背照式CCD的微弱目标成像系统设计-激光与红外.PDF

第４２卷　 第３期 　　　　　　　　　　　　　　　激 光 与 红 外 Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．３ 　 ２０１２年３月　　 　 　　　　　　　　　　　ＬＡＳＥＲ　＆　ＩＮＦＲＡＲＥＤ Ｍａｒｃｈ，２０１２ 　　文章编号：１００１５０７８（２０１２）０３０３１４０５ ·光电技术与系统· 基于背照式 ＣＣＤ的微弱目标成像系统设计 １，２ １ １ １，２ 张　鑫 ，王晓东 ，曲洪丰 ，薛盼盼 （１．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 １３００３３；２．中国科学院研究生院，北京 １０００３９） 摘　要：为了对微弱目标进行探测，提出一种采用背照式ＣＣＤ４７－１０为传感器的成像系统设 计方案。通过对ＣＣＤ４７－１０的工作原理和性能参数进行分析，完成电源模块、驱动模块、信号 处理模块、数据传输模块的硬件设计。使用ＶＨＤＬ语言完成ＦＰＧＡ中的逻辑电路设计，使用 ＶＣ＋＋完成上位机软件设计。最后通过搭建实验系统，在微弱光下对光栅进行成像，并分析 图像信噪比。实验结果表明，设计的系统在对微弱目标成像时信噪比为７２，能够满足对微弱 目标探测的应用要求。 关键词：微弱目标探测；背照式ＣＣＤ；成像电路设计；信噪比 中图分类号：ＴＮ３８６．５；ＴＮ９１１．７３　 文献标识码：Ａ 　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１５０７８．２０１２．０３．０１６ ＩｍａｇｉｎｇｃｉｒｃｕｉｔｄｅｓｉｇｎｆｏｒｗｅａｋｔａｒｇｅｔｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎＢＣＣＤ １，２ １ １ １，２ ＺＨＡＮＧＸｉｎ ，ＷＡＮＧＸｉａｏｄｏｎｇ，ＱＵＨｏｎｇｆｅｎｇ，ＸＵＥＰａｎｐａｎ （１．ＣｈａｎｇｃｈｕｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｐｔｉｃｓ，ＦｉｎｅＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＰｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００３３，Ｃｈｉｎａ； ２．ＧｒａｄｕａｔｅＳｃｈｏｏｌｏｆｔｈｅＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００３９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｄｅｔｅｃｔｗｅａｋｔａｒｇｅｔｓ，ａｄｅｓｉｇｎｓｃｈｅｍｅｏｆｉｍａｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｂａｃｋｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄＣＣＤ（ＢＣＣＤ） ４７－１０ｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．ＢｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＣＣＤ４７－１０，ｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｃｉｒｃｕｉｔｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｉｔｉｓ ｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｐｏｗｅｒｍｏｄｕｌｅ，ｄｒｉｖｅｒｍｏｄｕｌｅ，ｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｍｏｄｕｌｅａｎｄｄａｔａｔｒａｎｓｆｅｒｍｏｄｕｌｅ．ＶＨＤＬｌａｎｇｕａｇｅｉｓｕｓｅｄ ｔｏｄｅｓｉｇｎｔｈｅｌｏｇｉｃｃｉｒｃｕｉｔ．ＴｈｅＰＣｓｏｆｔｗａｒｅｉｓｐｒｏｇｒａｍｍｅｄｂｙＶＣ＋＋．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｙｓｔｅｍｉｓｓｅｔｕｐｔｏ ｉｍａｇｅｇｒａｔｉｎｇｉｎｄｉｍｌｉｇｈｔａｎｄｔｈｅｓｉｇｎａｌｔｏｎｏｉｓｅｒａｔｉｏ（ＳＮＲ）ｉｓ７２．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｎｍｅｅｔｔｈｅｒｅ ｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｗｅａｋｔａｒｇｅｔｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｅａｋｔａｒｇｅｔｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｂａｃｋｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄＣＣＤ；ｉｍａｇｉｎｇｃｉｒｃｕｉｔｄｅｓｉｇｎ；ｓｉｇｎａｌｔｏｎｏｉｓｅｒａｔｉｏ １　引　言 度［１－２］。但是以往由于半导体材料和工艺限制，背 ＣＣＤ是ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅ