地上大型光学望遠鏡の広視野探査のニーズに対応するために、1680万画素の裏面照射型拼接可能なsCMOSイメージセンサーをカスタマイズし、カメライメージング回路を設計した。この回路設計におけるハードウェア設計、機能モジュール設計、データフロー設計、高ダイナミック合成、露光時刻情報記録および同期動作設計について研究を行った。イメージング回路はコアプロセッサとしてFPGAチップを選択し、モジュール化・高集積設計を採用した。データバッファは4枚の並列DDRチップを用い、最大データ読み書き速度は102.4 Gb/sである。GTX高速トランシーバを通じて5 Gb/sの通信速度のカスタム光通信インターフェースを設計し、カメラ制御および画像伝送機能を実現した。FPGA内部のデータフローはAXI-Fullバスプロトコルを使用し、高性能・高帯域幅・柔軟なインターコネクトアーキテクチャを実現した。FPGA内に高ダイナミックイメージ合成功能を設計し、リアルタイムに高ビット深度合成画像を生成する。受信した時刻および姿勢情報を細分化することで、画像露光時刻情報を記録し、その時間分解能は1マイクロ秒である。試験の結果、本システムは1680万画素のフルフレーム4フレーム/秒のイメージングを実現した。高ダイナミック合成によりダイナミックレンジは95.52 dBに向上し、検出器システムの適用要求を満たした。

大視野カメラ;高ダイナミック合成;露光時刻情報;光通信