[发明专利]基于交替变频驱动技术的无电子快门CCD积分时间调节方法

说明书

技术领域

本发明属于CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)应用的技术领域，特别涉 及一种无电子快门CCD光积分时间的调节方法。

背景技术

在摄影、医疗、工业测量、机器视觉等等领域，大量用到图像传感器CCD，以完成 图像拍摄的任务。要正常完成图像拍摄任务，一个先决条件是，CCD必须进行适度的曝 光，以获得清晰的图像，曝光不足和过度曝光都无法得到清晰的图像，这通常是通过控制 目标光照亮度和CCD的曝光时间(即光积分时间)来实现的。但多数情况下，目标的光 照亮度是无法控制的，这就只能控制CCD的积分时间。因此，在实际使用中，为了适应 外界光强的变化，对CCD的光积分时间做相应的调整，以使CCD在最佳的积分时间内 形成清晰的图像，就成为CCD应用的关键问题。

不管是线阵CCD还是面阵CCD，都分为有电子快门和无电子快门两类。对于有电子 快门的CCD，由于电子快门的控制信号可以独立于帧图像读取时间进行独立调节，因而 积分时间的调节非常灵活，基本上不会在积分时间调节问题上碰到难题。

但对于无电子快门的CCD来说，其积分时间却受到帧图像读取时间的制约。现以无 电子快门的线阵CCD为例来说明这种限制。图1是无电子快门线阵CCD的典型驱动时 序，其中SH为帧图像转移信号(将帧图像从感光阵列转移到移位寄存器)，PHI为像素 移位输出信号(将移位寄存器内的光电荷信号逐位移位输出)，OS为输出的图像信号，A 为积分时间，B为帧图像读取时间。CCD按照图1所示的驱动信号模式循环工作。在每 个帧周期，系统都读取由驱动信号PHI移位输出CCD的前一个帧周期形成的图像信号， 同时CCD也进行光积分以形成下一帧图像。从图1可以看出，在这种工作模式下，积分 时间A必须大于帧图像读取时间B。而帧图像读取时间B内的驱动信号是用于移位输出 图像信号的有效驱动，其驱动数目是不变的，这就使积分时间的调节方向和范围受到了限 制。

不少的期刊文章、学位论文、专利等反映了人们对无电子快门CCD积分时间调节方 法的研究。总结这些研究成果，对无电子快门CCD积分时间的调节方法不外乎以下两种：

1、保持整个工作过程中所有帧周期内CCD驱动信号频率不变，调节帧周期内有效 驱动信号后面的空驱动数目(即对线阵CCD，在每个周期内有效帧图像信号的末尾增加 像素移位输出脉冲的空驱动数目；对于帧转移型或行间转移型面阵CCD，在每个行转移 的有效信号末尾增加空白列的空驱动数目，或者在有效帧图像的末尾增加空白行的空驱动 数目)；

2、保持所有帧周期内图像移位输出信号的驱动数目不变(通常只设置很少的几个空 驱动，甚至不设空驱动)，整体调节CCD驱动信号的频率。