一種幀轉(zhuǎn)移ccd電子快門的實現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種幀轉(zhuǎn)移CCD電子快門的實現(xiàn)方法，包括以下步驟：控制幀轉(zhuǎn)移時鐘信號連續(xù)執(zhí)行四次以上的幀轉(zhuǎn)移操作，以將成像區(qū)在上一幀圖像讀出時長時間曝光積累的無用電荷快速向下轉(zhuǎn)移，經(jīng)存儲區(qū)送入水平讀出寄存器；幀轉(zhuǎn)移的同時，控制水平讀出寄存器保持連續(xù)讀出狀態(tài)，讀出電路保持復(fù)位狀態(tài)，以此將從存儲區(qū)不斷轉(zhuǎn)入的無用電荷全部送到讀出電路復(fù)位掉；如果要求的曝光時間為零，則在清理完水平讀出寄存器后，直接讀出存儲區(qū)內(nèi)曝光時間為零的圖像；否則曝光指定時間后再幀轉(zhuǎn)移并讀出圖像。本發(fā)明通過連續(xù)多次的“幀轉(zhuǎn)移-讀出復(fù)位”操作可以保證徹底清空成像區(qū)和存儲區(qū)，不會有電荷殘留到讀出的圖像里。
【專利說明】-種順轉(zhuǎn)移CCD電子快口的實現(xiàn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光電探測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體設(shè)及一種帖轉(zhuǎn)移CCD電子快口的實現(xiàn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前紫外/極紫外波段的應(yīng)用已經(jīng)對CCD的曝光時間提出了短至毫秒級的需求， 系統(tǒng)定標(biāo)更是需要零曝光時間的圖像來表征系統(tǒng)偏置或校正Smear現(xiàn)象。用機械快口配合 全帖轉(zhuǎn)移CCD可W實現(xiàn)十毫秒級的曝光時間，但其控制精度低、系統(tǒng)復(fù)雜且可靠性差。使 用帖轉(zhuǎn)移CCD可W省去機械快口，它通過帖轉(zhuǎn)移操作將成像區(qū)的曝光電荷快速轉(zhuǎn)移到存儲 區(qū)，同時實現(xiàn)成像區(qū)的清空/復(fù)位。連續(xù)兩次帖轉(zhuǎn)移之間的時間間隔就是曝光時間，對沒有 電子快口的帖轉(zhuǎn)移CCD而言，該是控制曝光時間的唯一方法。但常用的驅(qū)動時序設(shè)計流程 能實現(xiàn)的最短曝光時間是完全讀出一帖圖像所需要的時間，顯然無法滿足應(yīng)用需求。現(xiàn)有 的帖轉(zhuǎn)移CCD短曝光時間實現(xiàn)方法均是針對帶有電荷傾倒功能的帖轉(zhuǎn)移CCD，先將成像區(qū) 的無用電荷快速帖轉(zhuǎn)移到存儲區(qū)，然后再單獨或在讀出帖轉(zhuǎn)移時將存儲區(qū)內(nèi)的該些無用電 荷逐行傾倒掉，W此縮短兩次帖轉(zhuǎn)移之間的時間間隔，該樣就可W將最短曝光時間降低一 個數(shù)量級，直至零曝光時間。但對沒有電荷傾倒功能的普通帖轉(zhuǎn)移CCD，目前卻缺乏有效的 短曝光時間實現(xiàn)方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有方法的不足，通過驅(qū)動時序的特殊設(shè)計在沒 有電子快口和電荷傾倒溝道的普通帖轉(zhuǎn)移CCD上實現(xiàn)了所有電荷存儲單元同時清空/復(fù)位 的功能，提供了一種帖轉(zhuǎn)移CCD電子快口的實現(xiàn)方法。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案說明如下；
[0005] 一種帖轉(zhuǎn)移CCD電子快口的實現(xiàn)方法，包括W下步驟：
[0006] 步驟i ;控制帖轉(zhuǎn)移時鐘信號連續(xù)執(zhí)行四次W上的帖轉(zhuǎn)移操作，W將成像區(qū)在上 一帖圖像讀出時長時間曝光積累的無用電荷快速向下轉(zhuǎn)移，經(jīng)存儲區(qū)送入水平讀出寄存 器；
[0007] 步驟ii ;帖轉(zhuǎn)移的同時，控制水平讀出寄存器保持連續(xù)讀出狀態(tài)，讀出電路保持 復(fù)位狀態(tài)，W此將從存儲區(qū)不斷轉(zhuǎn)入的無用電荷全部送到讀出電路復(fù)位掉；
[000引步驟iii ;如果要求的曝光時間為零，則在清理完水平讀出寄存器后，直接讀出存 儲區(qū)內(nèi)曝光時間為零的圖像；否則曝光指定時間后再帖轉(zhuǎn)移并讀出圖像。
[0009] 在上述技術(shù)方案中，步驟i中帖轉(zhuǎn)移操作連續(xù)垂直轉(zhuǎn)移的像元行數(shù)為：成像區(qū)像 元行數(shù)與存儲區(qū)像元行數(shù)之和的2倍及W上。
[0010] 本發(fā)明的積極效果：
[0011] 1、利用所有帖轉(zhuǎn)移CCD都有的水平讀出寄存器和讀出電路結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了電荷復(fù)位 的功能，并將其工作的時機安排在與復(fù)位帖轉(zhuǎn)移同時進行，在一個工作狀態(tài)里同時完成了 整個CCD所有電荷存儲單元的清空/復(fù)位，完美地實現(xiàn)了電子快口的功能，使普通帖轉(zhuǎn)移 CCD可W實現(xiàn)短至零的曝光時間；
[0012] 2、連續(xù)多次的"帖轉(zhuǎn)移-讀出復(fù)位"操作可W保證徹底清空成像區(qū)和存儲區(qū)，不會 有電荷殘留到讀出的圖像里。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明設(shè)計的CCD工作狀態(tài)組成圖?？梢娍吹奖景l(fā)明的設(shè)計僅在典型設(shè)計 的基礎(chǔ)上增加了一個多次"帖轉(zhuǎn)移-讀出復(fù)位"狀態(tài)，即增加了電子快口的功能，CCD的工作 流程從簡單的兩段式"曝光一讀出"變化為依然簡單的=段式"復(fù)位一曝光一讀出"。
[0014] 圖2是本發(fā)明一實例實現(xiàn)電子快口和零曝光時間的驅(qū)動時序功能仿真波形。其中 在"帖轉(zhuǎn)移-讀出復(fù)位"結(jié)束并清理完水平讀出寄存器后，直接讀出存儲區(qū)內(nèi)曝光時間為零 的圖像。

【具體實施方式】
[0015] 下面通過實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0016] 本發(fā)明解決問題的技術(shù)方案如下；
[0017] 設(shè)成像區(qū)有Ni行像元，存儲區(qū)有Ns行像元。具體步驟描述如下：
[001引步驟一：復(fù)位帖轉(zhuǎn)移（W復(fù)位為目的）?？刂铺D(zhuǎn)移時鐘信號連續(xù)執(zhí)行四次W上 的帖轉(zhuǎn)移操作，即連續(xù)垂直轉(zhuǎn)移2(Ni+Ns)行W上，W將成像區(qū)在上一帖圖像讀出時長時間 曝光積累的無用電荷快速向下轉(zhuǎn)移，經(jīng)存儲區(qū)送入水平讀出寄存器；同時控制水平讀出寄 存器保持連續(xù)讀出狀態(tài)，讀出電路保持復(fù)位狀態(tài)，W此將從存儲區(qū)不斷轉(zhuǎn)入的無用電荷全 部送到讀出電路復(fù)位掉。連續(xù)多次的"帖轉(zhuǎn)移-讀出復(fù)位"操作可W保證徹底清除成像區(qū) 和存儲區(qū)內(nèi)的電荷；
[0019] 步驟二：此時在成像區(qū)和存儲區(qū)內(nèi)存儲的都是曝光時間為零的圖像，如果要求的 曝光時間為零，轉(zhuǎn)到步驟五；否則，轉(zhuǎn)到步驟=;
[0020] 步驟S ;曝光?？臻e曝光指定時間，所有時鐘控制信號保持默認(rèn)電平；
[0021] 步驟四：讀出帖轉(zhuǎn)移（W讀出為目的）?？刂铺D(zhuǎn)移時鐘信號執(zhí)行一次帖轉(zhuǎn)移操 作，將成像區(qū)曝光積累的電荷快速轉(zhuǎn)移到存儲區(qū)；同時控制水平讀出寄存器保持連續(xù)讀出 狀態(tài)，讀出電路保持復(fù)位狀態(tài)，W將從存儲區(qū)不斷轉(zhuǎn)入的無用電荷全部讀出復(fù)位掉；
[0022] 步驟五；水平讀出寄存器清空。繼續(xù)控制水平讀出寄存器連續(xù)讀出兩行W上，讀出 電路保持復(fù)位狀態(tài)，W徹底清除水平讀出寄存器內(nèi)可能殘留的無用電荷；
[0023] 步驟六：讀出?？刂拼鎯^(qū)、水平讀出寄存器和讀出電路逐行逐個像元地讀出一帖 圖像。
[0024] 實施例：
[0025] e2v公司的帖轉(zhuǎn)移CCD47-20,成像區(qū)有1027行像元，存儲區(qū)有1033行像元。實現(xiàn) 零曝光時間的驅(qū)動時序控制流程如下：
[0026] 1、控制帖轉(zhuǎn)移時鐘信號101、102、103、S0I、S02和S03連續(xù)垂直轉(zhuǎn)移 2X (1027+103：3) =4120行，同時控制水平讀出時鐘信號民01、艮02和艮03保持連續(xù)讀出 狀態(tài)，讀出電路的復(fù)位脈沖信號0R保持為復(fù)位的高電平狀態(tài)，W此將成像區(qū)在上一帖圖像 讀出時長時間曝光積累的無用電荷快速向下轉(zhuǎn)移，經(jīng)存儲區(qū)送入水平讀出寄存器，再水平 轉(zhuǎn)移到讀出電路后復(fù)位掉。
[0027] 2、此時在成像區(qū)和存儲區(qū)內(nèi)存儲的都是曝光時間為零的圖像，如果要求的曝光時 間為零，轉(zhuǎn)到步驟5 ;否則，轉(zhuǎn)到步驟3 ;
[002引 3、空閑曝光指定時間，所有時鐘控制信號保持默認(rèn)電平；
[0029] 4、控制帖轉(zhuǎn)移時鐘信號101、102、103、S0U S02和S03連續(xù)垂直轉(zhuǎn)移1033 行，即執(zhí)行一次讀出帖轉(zhuǎn)移操作，將成像區(qū)曝光積累的電荷快速轉(zhuǎn)移到存儲區(qū)；同時控制水 平讀出時鐘信號民01、民02和民03保持連續(xù)讀出狀態(tài)，讀出電路的復(fù)位脈沖信號0民保 持為復(fù)位的高電平狀態(tài)，W將從存儲區(qū)不斷轉(zhuǎn)入的無用電荷全部讀出復(fù)位掉；
[0030] 5、控制水平讀出時鐘信號民01、民02.和民03連續(xù)讀出兩行W上，讀出電路的復(fù) 位脈沖信號0R俱持為復(fù)位的高電平狀態(tài)，W徹底清除水平讀出寄存器內(nèi)可能殘留的無用 電荷；
[003U 6、控制行轉(zhuǎn)移時鐘信號S0K S02、S03、水平讀出時鐘信號民01、民02、 民03和讀出電路的復(fù)位脈沖信號0民逐行逐個像元地讀出一帖圖像。
[0032] 顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對 于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可W做出其它不同形式的變化或 變動。該里無需也無法對所有的實施方式予W窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或 變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。
【權(quán)利要求】
1. 一種幀轉(zhuǎn)移CCD電子快門的實現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟i :控制幀轉(zhuǎn)移時鐘信號連續(xù)執(zhí)行四次以上的幀轉(zhuǎn)移操作，以將成像區(qū)在上一幀 圖像讀出時長時間曝光積累的無用電荷快速向下轉(zhuǎn)移，經(jīng)存儲區(qū)送入水平讀出寄存器； 步驟ii :幀轉(zhuǎn)移的同時，控制水平讀出寄存器保持連續(xù)讀出狀態(tài)，讀出電路保持復(fù)位 狀態(tài)，以此將從存儲區(qū)不斷轉(zhuǎn)入的無用電荷全部送到讀出電路復(fù)位掉； 步驟iii :如果要求的曝光時間為零，則在清理完水平讀出寄存器后，直接讀出存儲區(qū) 內(nèi)曝光時間為零的圖像；否則曝光指定時間后再幀轉(zhuǎn)移并讀出圖像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的幀轉(zhuǎn)移CCD電子快門的實現(xiàn)方法，其特征在于， 步驟i中幀轉(zhuǎn)移操作連續(xù)垂直轉(zhuǎn)移的像元行數(shù)為：成像區(qū)像元行數(shù)與存儲區(qū)像元行數(shù) 之和的2倍及以上。
【文檔編號】H04N5/232GK104486556SQ201410797057
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月19日
【發(fā)明者】馬慶軍, 宋克非, 邵英秋 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所