[发明专利]一种USB3.0高速高清工业摄像机

权利要求书

1.一种USB3.0高速高清工业摄像机，包括用于取像的光学镜头，对光学镜头取像进行成像的工业CCD，用于产生驱动工业CCD输出图像信号的CCD驱动信号、接收工业CCD输出的模拟图像信号进行处理以及将模拟图像信号转换成数字图像信号输出的高精度CCD前端，所述的高精度CCD前端包括用于产生CCD驱动信号、CDS时钟和零缓存数据采集控制信号的精密时钟模块、用于将所述的工业CCD输出信号进行阻抗变换和直流电平变换的信号调理模块、用于对经过所述的信号调理模块处理后的CCD输出信号进行相关双采样的CDS、用于对经过所述的CDS相关双采样后的信号进行放大的VGA、用于校正经VGA输出的信号中的暗电流值的暗电平校正电路、用将经暗电平校正后的摄像信号进行模数转换并输出的高精度ADC；所述精密时钟模块的CCD驱动信号输出接口经一驱动电平变换模块与工业CCD驱动信号输入接口连接；

其特征在于，该工业摄像机还包括一USB3.0主控模块；

所述的USB3.0主控模块包括USB3.0微内核处理器、根据USB3.0微内核处理器指令生成摄像机控制信号并输出的摄像控制器、用于缓存图像数据的实时数据存储区、根据精密时钟模块输出的零缓存数据采集控制信号控制所述实时数据存储区写入使能的数据采集状态机、用于与计算机上USB3.0主机控制器传输图像数据的USB3.0实时端点和与计算机进行USB3.0控制传输的端点0；所述USB3.0微内核处理器为USB3.0主控模块的运算处理单元，其通过端点0与计算机上USB3.0主机控制器连接；实时数据存储区的数据输入接口通过数据总线与CCD前端的高精度ADC的数字图像信号输出接口连接，其数据输出接口接所述USB3.0实时端点；所述数据采集状态机与所述精密时钟模块通过零缓存数据采集控制线连接；所述摄像控制器的输出接口通过摄像控制总线向高精度CCD前端输出摄像控制信号。

2.根据权利要求1所述的USB3.0高速高清工业摄像机，其特征在于，

所述的高精度CCD前端还包括用于设置CDS、VGA、精密时钟模块、暗电平校正和高精度ADC的参数的CCD前端控制器；所述摄像控制器的输出接口通过摄像控制总线向CCD前端控制器输出摄像控制信号；

所述的工业CCD像素至少为1M；

所述的高精度CCD前端中的精密时钟模块相位调整精度至少为10ns；

所述的高精度CCD前端中的高精度ADC至少为8位ADC。 

3.根据权利要求1所述的USB3.0高速高清工业摄像机，其特征在于，

所述的工业CCD为行间转移型面阵CCD；

所述的零缓存数据采集控制线包括行转移同步时钟信号线、帧转移同步时钟信号线、正常像素指示信号和数据总线同步时钟信号线；

所述的摄像控制总线包括SPI总线和启动/停止信号线。

4.根据权利要求1所述的USB3.0高速高清工业摄像机，其特征在于，所述的工业CCD由ICX274AL芯片构成；所述的高精度CCD前端由一个内部集成有所述精密时钟模块、CDS、VGA、暗电平校正电路、高精度ADC、CCD前端控制器的AD9927芯片、一个构成所述驱动电平变换模块的74ACT04芯片和所述信号调理模块组成；所述的USB3.0主控模块由CYUSB3014芯片构成。

5.根据权利要求1所述的USB3.0高速高清工业摄像机，其特征在于，所述芯片ICX274AL的第16、8、5、6、7、2、3、4、1脚分别连接芯片AD9927的K4、J3、H3、H4、F3、G4、G3、F4、E4脚；第19、14、20、13、12脚分别连接芯片74ACT04的第2、4、6、8、10脚；所述芯片74ACT04的第1、5、5、9、11脚分别连接芯片AD9927的F2、G1、H2、J1、J2脚；所述芯片AD9927的G11、L9、M10、M11、K7、M12、H11、J11脚分别连接到芯片CYUSB3014的G4、C1、D5、D4、K8、K7、J7、H7脚，所述芯片AD9927的14位数据总线接口连接芯片CYUSB3014的低14位数据总线接口；

所述芯片ICX274AL的第10脚连接到一场效应管的栅极，该场效应管的漏极通过上拉电阻接电源，场效应管的源极分别接下拉电阻到地和电容到所述芯片AD9927的M7脚。