[发明专利]一种可提高成像质量的TDI-CCD像元结构

说明书

技术领域

本发明属于CCD器件制造及应用技术领域，具体涉及一种可提高成像质量的TDI-CCD像元结构。

背景技术

TDI（Time Delay Integration）CCD（时间延迟积分电荷耦合器件）利用多级光敏元对同一运动目标进行多次积分，能增强光信号的采集，其具有低噪声，宽动态范围等优点，广泛应用于成像检测，航空、航天遥感等领域。

TDI-CCD工作原理是：假设TDI-CCD具有m×n个像元，m为水平方向像元数，n为垂直方向的像元数，也是对应的积分级数。成像时，随着成像系统与目标之间的相对运动，TDI-CCD从第n级至第1级逐级对同一目标感光，电荷也逐级累积，当最后一级像元感光结束时，累积电荷输出，完成对该目标的成像。如果像元之间没有非感光区域，则填充因子为100%。传统观点认为，填充因子越高，成像效果越好，灵敏度高。但实际情况是填充因子越高，灵敏度虽然越高，但是成像质量反而变差。

由于理想情况下，获得高质量图像的前提是需要确保TDI-CCD的行转移速度与焦平面上图像的运动速度保持一致，即在一行曝光周期内，TDI-CCD的像元在TDI方向上与目标保持相对静止。但是TDI-CCD的行转移是离散方式，对于传统的填充因子为100%的TDI-CCD而言，这将导致单行像元在一行转移周期内实际收集的是2行像元对应的目标区域光能量，并且该区域内各点得到的曝光时间长度不相等，这种条件下所获得的图像受到了污染，称之为像移。据分析，这种像移曝光量约占获取目标曝光量的1/4。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明在不改变原像元所占面积的情况下，通过缩小TDI方向上像元的感光区域尺寸，提供一种可提高成像质量的TDI-CCD像元结构。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种可提高成像质量的TDI-CCD像元结构，该像元结构上的感光区域满足：

该感光区域TDI方向上的宽度小于或等于像元结构TDI方向上的宽度的25%。

在上述技术方案中，该感光区域的宽度为TDI方向上的像元结构的长度的12.5%。

本发明具有以下的有益效果：

本发明的一种可提高成像质量的TDI-CCD像元结构，在不改变原像元所占面积的情况下，使TDI-CCD在TDI方向上相邻像元之间的非感光区域占原像元面积的75%以上，即缩小TDI方向上像元的感光区域尺寸，具有这种形状像元的TDI-CCD，可以有效地提高成像质量。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是m×n级填充因子为100%的TDI-CCD结构示意图；

图2是填充因子为100%的单像元结构示意图；

图3是本发明的单像元结构示意图；

图4是本发明的m×n级TDI-CCD结构示意图。

具体实施方式

本发明的发明思想为：

本发明的可提高成像质量的TDI-CCD像元结构，在不改变原像元所占面积的情况下，通过使TDI-CCD在TDI方向上相邻像元之间的非感光区域占原像元面积的75%以上，即缩小TDI方向上像元的感光区域尺寸，来有效地提高成像质量。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图，对本发明作一步详细说明。

图1是m×n级填充因子为100%的TDI-CCD结构示意图，由m×n个像元101组成，如图2所示，像元201的尺寸为b×c，整个像元表面均为感光区域。减少TDI方向上的感光区域，如图3所示，像元感光区301的尺寸为a×c，像元的非感光区302的尺寸为（b–a）×c。则改善后的m×n级的TDI-CCD结构示意图如图4所示。

当a=b/4时，单像移量将减少为1/16，有效图像曝光量是原来的5/16；当a=b/8时，像移量将减少为1/32，有效图像曝光量是原来的31/192。本发明的TDI-CCD像元结构能有效地提高成像质量。

在本具体实施方式中，只需满足感光区域在TDI方向上的宽度a小于等于25%×b即可实现本发明的发明目的，在此不再赘述。

在上述具体实施方式中：

所述TDI-CCD：时间延迟积分电荷耦合器件；

所述像元：TDI-CCD中最小的感光单元；

所述TDI方向：像元的一个方向，为TDI-CCD的像元阵列垂直方向，也是像元电荷逐行转移方向，与像在CCD像面上的移动方向保持一致；