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天体写真用冷却CCDカメラの製作(CCDの制御 構造)

回路ができたら、そこに定められた信号を送りこんであげればよいわけですが、そのまえに今回用いるCCDの構造を理解しておきましょう。

  TC245の中身は、大まかに、下のようになっています。イメージエリアは光を受けるセンサー部分です。ストレージエリアはイメージエリアで貯えた電荷を一時保存しておくところ。末端行というところは、電荷を横へ移動させ、電荷電圧変換器へ送るための部分です。

  撮影を行うとき、CCD内では以下の作業を順番に行ってゆきます

イメージ、ストレージエリア内クリア 放置しておくと、エリア内にノイズが溜まってゆくので、撮影前にイメージ、ストレージエリア内をきれいにします。具体的には、溜まった電荷をすべて下方向に移動させ、捨ててしまいます。
撮影 イメージエリアに光を当てて、電荷を蓄積させます。
ストレージエリアクリア 撮影終了前に、もう一度ストレージエリア内のノイズを捨ててしまいます。
イメージエリア内の電荷をストレージエリアに移動 露光によって得られた電荷を、ひとまずストレージエリアに移動させます。これは、CCDの特性上、電荷の移動中にも光の入射により電荷が蓄積されてしまうという欠点があるため、ひとまず光の当たらないストレージエリアに電荷をすばやく移動させ、その後ゆっくり処理を行えるようにしてあるためです。
ストレージエリアを1ピクセル分下へ移動 ストレージエリア内のデータすべてを1ピクセルだけ下へずらします。一番下にあった電荷は末端行へ入ります。
末端行の電荷を1ピクセル左へ移動 末端行の電荷を1ピクセル左へ移動させると、一番左にあった電荷は電荷電圧変換器に入ります。すると、出力端子から電荷に応じた電圧が出力されます。
AD変換 AD変換器を用いて電圧をデジタルに変換し、メモリーへ収めます。
6に戻る 末端行に入った電荷すべてが出力されるまで繰りかえします。
5に戻る 末端行が空になったら、ストレージエリアの電荷をずらして、末端行へ入れます。ストレージエリアの電荷すべてが出力されるまで繰り返します。

   マイコンがCCDに行う制御を上の手順から整理してみます。すると...

     イメージ、ストレージエリア内クリア

     ストレージエリアクリア

     イメージエリア内の電荷をストレージエリアに移動

     ストレージエリアを1ピクセル分下へ移動

    末端行の電荷を1ピクセル左へ移動

  の5つがあればよいことが判ります。これらをC言語でそれぞれ1つの関数にまとめましょう。

最終更新日: 2003-01-20 00:00:00

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