Zur Erfüllung der Anforderungen an die großflächige Sichtfelddetektion großer bodengebundener optischer Teleskope wurde ein maßgeschneiderter 16,8-Millionen-Auflösung rückbeleuchteter modularer sCMOS-Bildsensor entwickelt und eine Bildschaltung für die Kamera entworfen. Die Hardware-Design, Funktionsmodul-Design, Datenfluss-Design, Hochdynamiksynthese, Aufzeichung der Belichtungszeitinformationen und synchroner Betriebsentwurf der Schaltung wurden untersucht. Als Kernprozessor der Bildschaltung wurde ein FPGA-Chip gewählt, der modular und hochintegriert ausgelegt ist. Der Datenpuffer verwendet 4 parallel geschaltete DDR-Chips mit einer maximalen Daten-Lese-/Schreibgeschwindigkeit von 102,4 Gb/s. Über den Hochgeschwindigkeits-GTX-Transceiver wurde eine kundenspezifische optische Schnittstelle mit 5 Gb/s Kommunikationsgeschwindigkeit entworfen, die Steuerungs- und Bildübertragungsfunktionen der Kamera ermöglicht. Der interne FPGA-Datenfluss verwendet das AXI-Full-Busprotokoll zur Erzielung von hoher Leistung, hoher Bandbreite und flexibler Verbindungsarchitektur. Im FPGA-Chip wurde eine Hochdynamik-Bildsynthesefunktion für die Echtzeitgenerierung hochauflösender synthetischer Bilder implementiert. Durch den Empfang und die Unterteilung von Zeit- und Lageinformationen wird die Belichtungszeitinformation mit einer Zeitauflösung von 1 μs aufgezeichnet. Nach Tests erreicht das System eine Vollbildaufnahme mit 16,8 Millionen Auflösung bei 4 Bildern/s. Durch die Hochdynamik-Bildsynthese wurde der Dynamikbereich auf 95,52 dB erhöht, was die Anforderungen des Detektorsystems erfüllt.

Großflächige Kamera; Hochdynamik-Synthese; Belichtungszeitinformation; optische Kommunikation