[发明专利]一种快速传输CCD感应电荷的驱动方法

说明书

技术领域

本技术涉及光电转换元件CCD(Charge Coupled Device)，特别涉及一种能够实现CCD感应电荷快速传输的方法。

背景技术

目前，数码相机、数码摄像机、手机摄像装置、监控器材等数码影像器材在人们的生活中扮演者越来越重要的角色。与传统的影像装置不同，数码影像器材是将图像的光信号转化成电信号，将图像信息以电信号的方式储存。在数码影像装置工作过程中，最关键的步骤是将图像的光信号转化成电信号，这一过程是通过光电转换元件实现的。光电转换器件是由成千上万的像素单元阵列组成的。光电转换的过程中，一整幅图像的连续光信号被分割成以像素为单位的小单元进行转换，每个像素包含对应区域的图像信息，便于数字化存储。对于同一幅画面，光电转换器件的像素数越多，画面就越精细，同时用于表示这幅画面的信息量就越大。

目前常用的光电转换器件主要有CCD和CMOS(Complementary MetalOxide Semiconductor)两种。CMOS虽然具有耗电量小、电荷传输速度快等诸多优点，但是它的噪声过多、灵敏度低，因此大多高品质的输入设备采用CCD为光电转换器件。

受CCD自身的物理结构限制，感应光信号产生的电荷不能直接输出CCD，而是需要经过垂直移位寄存器和水平移位寄存器两次转移。传统的CCD每列都对应一个垂直移位寄存器，却只在阵列外围有一个水平移位寄存器。光信号在感应区产生感应电荷后，所有感应电荷首先转移到垂直移位寄存器，接着每个列寄存器每次都将最外面的一个像素电荷转移到水平移位寄存器，然后水平移位寄存器将一行电荷依次转移出CCD。直到一整行转移完，每个垂直移位寄存器再各自转移一个像素电荷到水平移位寄存器。由上可知，行、垂直移位寄存器电荷转移过程不能同时进行，以至于转移CCD内的感应电荷需要耗费较长时间。且像素越多，信息量越大，耗费的时间就越长。随着技术的发展，CCD的像素数越来越高，电荷传输所需要的时间便会越来越长，严重影响了数码设备的性能。因此，提高CCD电荷转移速度，是该领域亟待解决的难题之一。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种快速传输CCD感应电荷的驱动方法。

本发明一种快速传输CCD感应电荷的驱动方法：将整个CCD划分为左右两部分分别进行驱动，左半部分电荷进行竖直传输的同时，右半部分进行水平传输；光电转换及电荷转移具体步骤如下：

步骤1：CCD接收图像光信号，所有像素产生感应电荷；

步骤2：所有感应电荷从感应区转移到垂直移位寄存器；

步骤3：左右两边各个垂直移位寄存器内感应电荷，间隔地进入最下方的水平移位寄存器，通过水平移位寄存器将各行电荷以像素为单位，从水平移位寄存器两端转移出CCD。

步骤4：一整幅画面的感应电荷完成后，CCD进行新一幅画面的接收，重复步骤1至步骤3的过程。

其中步骤3中电荷转移的具体实施步骤为：

步骤1：左边各个垂直移位寄存器将对应于第1行各个像素的电荷，垂直转移到水平移位寄存器左半部分；

步骤2：右边各个垂直移位寄存器将对应于第1行各个像素的电荷，垂直转移到水平移位寄存器右半部分；与此同时，水平移位寄存器左半部分，将其内部感应电荷以像素为单位，从水平移位寄存器左端转移出CCD；

步骤3：左边各个垂直移位寄存器将对应于第2行各个像素的电荷，垂直转移到水平移位寄存器左半部分；与此同时，水平移位寄存器右半部分，将其内部感应电荷以像素为单位，从水平移位寄存器右端转移出CCD；

步骤4：右边各个垂直移位寄存器将对应于第2行各个像素的电荷，垂直转移到水平移位寄存器右半部分；与此同时，水平移位寄存器左半部分，将其内部感应电荷以像素为单位，从水平移位寄存器左端转移出CCD；

步骤5：依此类推，按照步骤2至步骤4的方法，左端垂直转移的同时右端水平转移，右端垂直转移的同时左端水平转移，两个过程交替进行，直至传输完整幅画面的感应电荷。

本发明的有益效果是：

若假设垂直转移时间为T_V，水平转移的时间为T_H。传统CCD中T_V＞2×T_H，因此与传统CCD驱动相比，本项技术节约的电荷传输时间百分比为：