[發明專利]一種CCD曝光時間控制方法

有效

• 申請號: 201711462756.8
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108174116B
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 陳小來;劉強;皮海峰;溫志剛;張昕;魏文鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: H04N5/235
• 分類號: H04N5/235;H04N5/378
• 代理公司: 61211 西安智邦專利商標代理有限公司
• 代理人: 王少文<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明涉及一種CCD器件曝光控制方法。在CCD器件無電子快門時，不能實現CCD器件曝光幀頻與曝光時間的獨立控制，從而限制了CCD器件的應用效能。本發明提出了一種CCD器件曝光控制方法，可以在使用無電子快門CCD器件時實現軟件電子快門，解決了CCD器件幀頻與曝光時間不能獨立控制的技術難題。

技術領域

本發明涉及一種光電探測器控制技術，尤其涉及一種CCD探測器曝光控制技術。

背景技術

光電耦合器件(CCD)是被廣泛應用于科研、監控、安防、機載及空間應用光電探測儀器的半導體成像器件。CCD器件分為前照式和背照式兩種，背照式器件由于有更高的量子效率而廣泛應用。CCD器件有隔行輸出、全幀輸出和全轉移輸出3中輸出模式，在高性能探測中多數使用全轉移輸出模式。全轉移輸出器件內為3部分，分別為感光區、存儲區和水平轉移區。

CCD器件工作時需要由數字邏輯器件產生驅動時序，控制電荷從感光區轉移到存儲區(幀轉移過程)，從存儲區轉移到水平轉移區輸出(水平轉移過程)。

對于沒有電子快門的CCD器件，如果不使用機械快門，則器件的幀頻與曝光時間通常不能分別控制；即降低幀頻就會提高曝光時間，有可能出現輸出飽和。因此對于動態范圍較大的成像儀器，通常設計了機械快門，或使用有電子快門的CCD器件。

電子快門在部分高幀頻大面陣探測器中由于設計難度大而沒有實現，因此在部分應用中為了實現系統指標選用的器件不具備電子快門，而系統應用中又需要實現快門功能；使得為實現系統指標需要增加機械快門，從而給系統設計增加難度、提高成本。

發明內容

本發明目的是提供一種CCD曝光時間控制方法，其解決了背景技術中無電子快門CCD器件曝光時間調整的技術問題。

本發明的技術解決方案是：

一種CCD曝光時間控制方法，用于幀轉移CCD探測器，每個曝光周期包括以下步驟：

1)信號產生：本次曝光周期開始時，數字邏輯器件同步輸出感光區幀轉移信號A、存儲區幀轉移信號B和水平讀出信號C；

2)感光區幀轉移期間：感光區幀轉移信號A將前一周期曝光產生的電荷轉移到存儲區，存儲區幀轉移信號B將存儲區電荷轉移到水平讀出區，水平讀出信號C將水平讀出區信號轉移輸出；

3)感光區無效轉移期間：感光區無效轉移期間，感光區幀轉移信號A將感光區內的無效電荷轉移到存儲區，存儲區幀轉移信號B將存儲區內前一周期曝光產生的電荷轉移到水平讀出區，再由水平讀出信號C轉移輸出；

4)有效曝光期間：有效曝光期間開始時，CCD器件開始有效曝光，直至本次曝光周期結束；

有效曝光期間內，數字邏輯器件停止輸出感光區幀轉移信號A，存儲區幀轉移信號B和水平讀出信號C保持輸出直至將存儲區內電荷全部讀出；其中將存儲區內電荷全部讀出的具體步驟為：存儲區幀轉移信號B、水平讀出信號C先將存儲區內前一幀周期曝光產生電荷全部讀出；再將感光區無效轉移器件轉移到存儲區內的無效電荷讀出，此部分電荷讀出后拋棄不用。

進一步地，上述數字邏輯器件包括FPGA、CPLD或ASIC。

進一步地，上述數字邏輯器件可實現高速并行數字邏輯輸出。

進一步地，上述幀轉移CCD探測器是無電子快門的幀轉移CCD探測器。

進一步地，上述幀轉移是將CCD器件感光區內電荷轉移到存儲區內的驅動信號輸出操作。

進一步地，上述水平讀出信號是將CCD器件存儲區內的電荷信號從讀出抽頭水平讀出的驅動信號輸出操作。

本發明具有如下優點：

1、使用軟件控制可實現曝光時間與幀頻的獨立控制；