高帧频低拖尾帧转移CCD驱动技术

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高帧频低拖尾帧转移CCD驱动技术

陈剑武, 曹开钦, 孙德新, 刘银年

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陈剑武, 曹开钦, 孙德新, 刘银年. 高帧频低拖尾帧转移CCD驱动技术[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(1): 123001-0123001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0123001

引用本文:

陈剑武, 曹开钦, 孙德新, 刘银年. 高帧频低拖尾帧转移CCD驱动技术[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(1): 123001-0123001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0123001

Chen Jianwu, Cao Kaiqin, Sun Dexin, Liu Yinnian. Driving techniques for high-frame-rate frame transfer CCDs with low smear[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(1): 123001-0123001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0123001

Citation:

Chen Jianwu, Cao Kaiqin, Sun Dexin, Liu Yinnian. Driving techniques for high-frame-rate frame transfer CCDs with low smear[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(1): 123001-0123001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0123001

高帧频低拖尾帧转移CCD驱动技术

doi: 10.3788/IRLA201645.0123001

陈剑武^1,2,3,
曹开钦^1,2,
孙德新^1,2,
刘银年^1,2

1.
中国科学院上海技术物理研究所,上海 200083;
2.
中国科学院红外探测与成像技术重点实验室,上海 200083;
3.
中国科学院大学,北京 100049

基金项目:

国家高技术研究发展计划(2014AA123202)

作者简介:
陈剑武(1987-),男,博士生,主要从事光电成像技术方面的研究。Email:chenjwu2@mail3.sysu.edu.cn

中图分类号: TN29

Driving techniques for high-frame-rate frame transfer CCDs with low smear

1.
Shanghai Institute of Technical Physics,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200083,China;
2.
Key Laboratory of Infrared System Detection and Imaging Technology,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200083,China;
3.
University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

摘要: 帧转移CCD在先进高光谱遥感技术中具有非常重要的应用价值,而拖尾问题是其在高光谱成像等高帧频应用中存在的最大障碍之一。为了减小拖尾的影响,建立了驱动器、PCB传输线及CCD内部结构一体化的驱动信号传输模型,比传统模型能更准确地预测CCD内部和外部的驱动信号波形;仿真对比了各种典型参数对CCD驱动信号波形的影响,仿真与实测结果具有很好的一致性。根据仿真结果进行了高帧频帧转移CCD驱动电路的优化设计,实现了100 ns的行转移时间,在500 fps的帧频下获得了拖尾系数小于1%的驱动效果,为进一步提高CCD的工作帧频提供了保障。
- 低拖尾 /
- 高帧频 /
- 帧转移CCD
Abstract: Frame transfer CCDs play a very important role in hyperspectral remote sensing, while smear has become one of the greatest obstacles for frame transfer CCDs used in hyperspectral imaging and other applications with high frame rate. In order to reduce the smear effect, a clock propagation model consisting of the driver, transmission line and the internal structure of the CCD were established, which better predict the clock waveforms inside and outside of the CCD. The effect on the clock waveforms with typical values of the parameters was simulated, and the simulation and measured results shown great consistency. The driving electronics was optimized based on the simulation, resulting in a line transfer time of as short as 100 ns, which is equal to a smear factor of within 1% under a frame rate of 500 fps, showing the ability of frame transfer CCDs to operate at higher frame rates.
- low smear /
- high frame rate /
- frame transfer CCD

[1]	Zhao Yuan, Wang Fei, Zhang Yu, et al. Elimination of smearing in scanner performance real time evaluation device[J]. Infrared and Laser Engineering, 2006, 35(S): 508-511. (in Chinese)
[2]	Keith Powell, Deeph Chana, David Fish, et al. Restoration and frequency analysis of smeared CCD images[J]. Applied Optics, 1999, 38(8): 1343-1347.
[3]	Zhang Yu, Wang Wenhua, Li Guoning, et al. Real-time correction method of smear phenomenon based on interline transfer area CCD[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(7): 1952-1958. (in Chinese)
[4]	Arai T, Hayashida T, Kitamura K, et al. Development of ultra-high-speed CCD with maximum frame rate of 2 million frames per second[C]//SPIE, 2011, 7934: 79340J.
[5]	Wang Yan, He Zhikuan. Design of high-speed driving circuit for large area array full frame transfer CCD[C]//SPIE, 2011, 8194: 819411.
[6]	Guerin D C, Fisher J, Graham E R, et al. The enhanced MODIS airborne simulator hyperspectral imager[C]//SPIE, 2011, 8048: 80480L.
[7]	Feautrier P, Gach J L, Balard P, et al. OCam with CCD220, the fastest and most sensitive camera to date for AO wavefront sensing[J]. Publications of the Astronomical Society of the Pacific, 2011, 123(901): 263-274.
[8]	Rubinstein J, Penfield P, Horowitz M A. Signal delay in RC tree networks[J]. IEEE Transactions on Computer-aided Design, 1983, CAD-2(3): 202-211.
[9]	Janesick J R. Scientific charge coupled device[C]//SPIE Press Monograph, 2001: 273-300.

[1]	严明, 白琼, 李刚, 李斌康, 杨少华, 郭明安, 张雪莹. 瞬态成像模式下高帧频CMOS图像传感器性能研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(8): 20210694-1-20210694-9. doi: 10.3788/IRLA20210694
[2]	李延伟, 高清京, 魏浩东, 李江涛. 高帧频宽温度范围红外点源干扰装置设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(11): 20210218-1-20210218-8. doi: 10.3788/IRLA20210218
[3]	宋健, 郝小鹏, 丁雷, 李凯, 孙建平. 真空低背景红外高光谱亮温计量标准装置研制 . 红外与激光工程, 2019, 48(10): 1004001-1004001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.1004001
[4]	黄战华, 陈勃昊, 刘堃, 蔡怀宇, 张尹馨. 长波红外激光目标仿真中拖尾现象的消除方法 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 704004-0704004(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0704004
[5]	黄达, 黄树彩, 赵炜, 陆屹, 曹文焕. 导弹尾焰光谱的模糊识别 . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1026001-1026001(6). doi: 10.3788/IRLA201847.1026001
[6]	葛诗雨, 沈华, 朱日宏, 汤亚洲, 矫岢蓉, 舒剑. 高精度测量高功率光纤激光器低反光纤光栅反射率的方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(11): 1117005-1117005(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1117005
[7]	张猛蛟, 蔡毅, 叶梁, 陈远金, 徐春叶, 王岭雪. 利用抗光晕通道倾泻电荷的帧转移EMCCD电子快门方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(6): 620001-0620001(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0620001
[8]	张颖新, 王云萍, 侯军燕. 高帧频DMD红外景象仿真设备电路与光学系统设计 . 红外与激光工程, 2017, 46(4): 404003-0404003(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0404003
[9]	徐超, 何利民, 王霞, 金伟其. 红外偏振成像系统高速处理模块设计 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 204002-0204002(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0204002
[10]	张达, 李巍. 高集成度多光谱TDI CCD焦平面系统 . 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1018006-1018006(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1018006
[11]	高晓丹. 光纤尾纤波分复用滤光膜的研制 . 红外与激光工程, 2015, 44(3): 955-958.
[12]	任航. 改进的航空全帧型面阵CCD相机电子式像移补偿方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(5): 1558-1563.
[13]	秦兰琦, 汪洪源, 张爱红, 范志刚. 导弹尾焰流场特性建模与仿真 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 3877-3882.
[14]	张志波, 童中翔, 王超哲, 李建勋, 贾林通. 外形包络面的尾焰红外图像仿真 . 红外与激光工程, 2014, 43(6): 1788-1793.
[15]	王攀, 丁瑞军, 叶振华. 短波红外焦平面弱信号读出的高帧频模拟链路设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1370-1374.
[16]	李亚鹏, 何斌, 付天骄. 行间转移型面阵CCD成像系统设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2602-2606.
[17]	葛伦, 华卫红, 王红岩, 杨子宁, 韩海涛. 铷蒸气激光器中的碰撞能量转移效应 . 红外与激光工程, 2013, 42(2): 334-338.
[18]	路远, 冯云松, 凌永顺, 乔亚. 飞行器尾焰红外辐射及其被动测距 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1660-1664.
[19]	任航. 通用的全帧型面阵CCD时序发生器设计方法 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1842-1847.
[20]	任航. 高分辨率大面阵CCD相机高帧频设计及其非均匀性的校正 . 红外与激光工程, 2013, 42(6): 1491-1497.

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高帧频低拖尾帧转移CCD驱动技术

doi: 10.3788/IRLA201645.0123001

1. 中国科学院上海技术物理研究所,上海 200083;

2. 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室,上海 200083;

3. 中国科学院大学,北京 100049

作者简介:
陈剑武(1987-),男,博士生,主要从事光电成像技术方面的研究。Email:chenjwu2@mail3.sysu.edu.cn

收稿日期: 2015-05-20
修回日期: 2015-06-24
刊出日期: 2016-01-25

基金项目:

国家高技术研究发展计划(2014AA123202)

中图分类号: TN29

关键词:

低拖尾 /
高帧频 /
帧转移CCD

摘要: 帧转移CCD在先进高光谱遥感技术中具有非常重要的应用价值,而拖尾问题是其在高光谱成像等高帧频应用中存在的最大障碍之一。为了减小拖尾的影响,建立了驱动器、PCB传输线及CCD内部结构一体化的驱动信号传输模型,比传统模型能更准确地预测CCD内部和外部的驱动信号波形;仿真对比了各种典型参数对CCD驱动信号波形的影响,仿真与实测结果具有很好的一致性。根据仿真结果进行了高帧频帧转移CCD驱动电路的优化设计,实现了100 ns的行转移时间,在500 fps的帧频下获得了拖尾系数小于1%的驱动效果,为进一步提高CCD的工作帧频提供了保障。

English Abstract

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