DESIGN AND DEVELOPMENT OF MULTI-PURPOSE CCD CAMERA SYSTEM WITH THERMOELECTRIC COOLING I. HARDWARE

We designed and developed a multi-purpose CCD camera system for three kinds of CCDs; KAF-0401E($768{\times}512$), KAF-1602E($1536{\times}1024$), KAF-3200E($2184{\times}1472$) made by KODAK Co.. The system supports fast USB port as well as parallel port for data I/O and control signal. The packing is based on two stage circuit boards for size reduction and contains built-in filter wheel. Basic hardware components include clock pattern circuit, A/D conversion circuit, CCD data flow control circuit, and CCD temperature control unit. The CCD temperature can be controlled with accuracy of approximately $0.4^{\circ}C$ in the max. range of temperature, ${\Delta}33^{\circ}C$. This CCD camera system has with readout noise $6\;e^-$, and system gain $5\;e^-/ADU$. A total of 10 CCD camera systems were produced and our tests show that all of them show passable performance.

열전냉각방식의 범용 CCD 카메라 시스템 개발 I. 하드웨어

천체관측용 고효율 CCD 카메라 시스템과 제어소프트웨어의 독자개발의 시도로 KODAK사의 KAF-0401E($768\;{\times}\;512$), KAF-1602E($1536\;{\times}\;1024$), KAF-3200E($2184\;{\times}\;1472$) 등 세 종류의 CCD를 바꾸어 가며 장착할 수 있는 범용 CCD 카메라 시스템을 개발하였다. 기본적인 자료 입출력과 제어는 병렬 포트뿐만 아니라 입출력 속도가 상대적으로 바른 USB 포트로도 가능하도록 만들었다. ${\pm}18V$를 전원공급기로부터 공급받아 ${\pm}15V$와 +5V로 정류시켜서 시스템의 전원으로 사용하고 열전냉각소자 및 셔터는 ${\pm}12V$와 +5V로 동작되도록 하였다. 개발된 CCD 카메라는 전자회로기판을 2단으로 구성해서 공간 효율을 높였고, 전자회로의 구성은 컴퓨터에서 만들어진 클락 신호를 입력받아 CCD 동작을 위한 신호패턴을 만들어 주는 부분, CCD로부터 받은 신호를 증폭해서 디지털 신호로 바꿔주는 부분, 이 신호를 4비트씩 나누어서 병렬 포트에 전달하는 CCD 제어 부분과, 온도 센서의 신호를 디지털 신호로 바꾸어서 컴퓨터로 전달하는 온도제어 부분으로 이루어져 있다. 최대 냉각능력은 상온대비 ${\Delta}33^{\circ}C$이고, 이 온도 범위에서 약 $0.4^{\circ}C$의 정밀도로 제어 할 수 있다. 제작된 CCD 카메라 시스템의 읽기잡음은 $6e^-$이고, 이득은 $5e^-/ADU$이다. 모두 10대의 카메라가 만들어졌으며, CCD 카메라들은 작동시험에서 모두 만족한 결과를 얻었다.