[发明专利]感测图象并产生其单元样本的系统

说明书

本发明涉及光学信息的传感，更准确地说，涉及用以减少由于单一光传感单元与其相邻及相近位置上的单元间的泄漏而引起视频信息拖影的电路和处理。

如果仅是电荷耦合器件（CCD）单元的一维阵列，由CCD图象传感器接收的总能量只能在水平方向引起泄漏或沾染。当将CCD单元排列成行和列时，泄漏将在水平和垂直两个方向发生。作为本文中所用的“泄漏”（“Leakage”）一词，意指在电荷转移到移位寄存器期间，由于CCD单元和其相邻CCD单元间的具有较长波长的信号的水平传播或来自邻近单元的电荷混合，响应从邻近CCD传送到这些CCD单元的能量引起的该CCD上的能量冲击，而对由一个CCD单元产生的电信号沾染所起的作用。直接来自毗连相邻单元的泄漏最大，而随着被读单元与对泄漏有影响的相邻单元之间的距离增大相当迅速地减小。

目前用以增强CCD阵列光学成象的现有的电路一般都是致力于改进阵列的性能，但它们通常只将信号处理局限于CCD单元的单独各列。例如，可参见授予Pines等人的美国专利第4，345，148号。早期为减少在行间电荷转移期间生成的拖影而作的努力包括：生成表示出现有一场的一行中的拖影电荷信号模式的信号模式，并且接着从被读电荷信号行减去该信号模式，如由Levine在美国专利第4，010，319号中所述。更近一些的尝试例如由May所提出的美国专利第4，736，439号用预处理电路以获得一行或多行预定象素邻近阵列的中值，然后从单独象素中减去该读出中值，而Nagumo的美国专利第4，558，366号包括从图象读出阵列的“N”条水平行的信号中导出“n”条水平行的信号，此处“n”大于“N”。由于所拾取的成象光仅相当于在电荷的垂直转移期间混入的不希望有的信号分量，因此，“n”条水平行的信号缺乏信号分量的固有累积。一种补偿电路用以减少由不希望有的寄生的信号分量引起的不合乎需要的信号。然而，这样的电路通常仅对低和高频寄生信号分量的补偿是有效的。

在电荷注入式器件（CID）成像系统中，一部分注入的电荷移动到四周邻近象素，这种现象随着CID成像装置的象素密度增大而加强。美国专利第4，768，098号中Vogelsong提出在二维象素阵列中，通过顺序地从一行中每一象素所读出的电荷存储作为第一视频信号，存储从第二行中每一象素所读出的电荷，存储作为第一视频信号的电荷注入第一行的全部象素中，然后顺序地从第一行的每一象素中重读所存储的电荷作为第二视频信号来减少交叉干扰。从第一视频信号中减去第二视频信号，从而提供一种从外部效果来看基本上没有注入交叉干扰的输出信号。Vogelsong′098贬低那些“借助数学方法实现交扰逆转的减弱交扰效应技术”，其缺点是，要求知道“每个位置上的确切交扰量”（Vogelsong，′098，栏1（Columnl），36行开始）。

新近的其他电路例如Ozawa等人的美国专利第4，543，610号中，交错地读取图象单元的奇数和偶数水平行并通过随即做减法运算，力图消除归因于固态成像单元的垂直拖影。Powell的美国专利第4，442，454号中，在整个图象范围内用一种在行或列上逐象素方式移动的窗口的多阶段过程，并结合信息组重叠变换，再通过对每个重叠窗口中导出值求平均值而获得每一象素的终象值。Powell的美国专利第4，805，031号中，主张将相应于沿预定方向对齐的各象素的象素图象值分组，用变换算法和阀值操作处理象素图象值组以便图象分量和每个象素图象值组的噪声分量分开，以及不断地累积并在每组中对象值分量求平均值。然而，相继各步骤总共达到的校正，是由较早的各校正不良地叠加而成的，因而前面所做的错误校正受到沾染，因为一旦对数据进行初始处理，沾染就开始在从其他成象单元读出的数据附加单元中扩展。在初始处理之后对沾染的校正和补偿是困难的，而就当前可用的技术来说，也仅能达到近似而已。此外，在处理时沾染的扩散有碍于对图象信号顺序拖影沾染的可靠校正。

因此，本发明的目的是为固态图象传感提供一种改进的处理和电路。

另一目的是提供处理和电路以增强最终图象信号的锐度。

再一个目的是提供用以可靠地衰减最终图象信号上电荷泄漏效应的处理和电路。

再一个目的是提供用以补偿来自邻近光敏单元上离子冲击能扩散效应的处理和电路。

再一个目的是提供用以消除来自从固态光敏单元阵列所读出图象电荷信号中“拖影”的处理和电路。

再一个目的是提供用以校正固态光敏单元阵列中归因于对角方向上邻近单元图象电荷信号“拖影”的处理和电路。