[发明专利]用于提高基于电荷耦合器件的光谱仪的动态范围的装置与方法

摘要

本发明涉及一种用于提高CCD传感器的动态范围而基本不会增大噪声的装置、方法和软件产品。一开始，将N×M像素CCD传感器的区域细分成两个区域，在每一列内具有(M－a)个像素的用于输出具有低噪声的大幅度信号的大区域，和在每一列内具有a个像素的用于输出动态范围提高的小幅度信号的较小区域。在累积时间内，通过经过a或M－a次垂直移位来移动像素内的电荷，来将一个区域的行内的电荷同时移至水平移位寄存器内。然后通过N次水平移位将水平移位寄存器内的电荷移出该水平移位寄存器。接下来，通过经过另外a或M－a次垂直移位来移动像素电荷，来将CCD的区域内的剩余电荷读出到水平移位寄存器内。然后通过N次水平移位来将那些电荷读出水平移位寄存器。在光谱仪应用中，两个区域的数据被以来自较大区域的行的大幅度通道的形式，以及来自较小区域的行的小幅度通道的形式读出。

主权项

1.一种用于提高从成象传感器读取的数据的动态范围的方法，所述成象传感器包括N个直线(linear)纤维阵列，该N个直线阵列中的每一个具有M个电荷耦合像素，每个像素电荷耦合，并且还耦合到N个寄存器之一，该方法包括：在该N个直线像素阵列的至少一个像素内累积电荷；通过使来自该成象传感器的N个直线像素阵列的第一区域的电荷沿该N个直线像素阵列中的每一个移动到该N个寄存器中的每一个中，将来自该第一区域的电荷组合在该N个寄存器内，该N个直线像素阵列的所述第一区域具有至少一条像素线，并且该第一区域的所述至少一条像素线通常朝向该N个直线像素阵列的正交方向；沿直线路径从该N个寄存器移动电荷；将从该N个寄存器移出的来自该N个直线像素阵列的第一区域的至少一部分的电荷表示为N个第一区域数据信号的对应部分；通过使来自该N个直线像素阵列的第二区域的所述至少一条像素线的电荷沿该N个直线像素阵列中的每一个移动到该N个寄存器中的每一个中，将该第二区域的电荷组合在该N个寄存器内，所述第一区域具有至少一条像素线，并且该第二区域的所述至少一条像素线通常朝向该N个直线像素阵列的正交方向；沿直线路径从该N个寄存器移动电荷；将从该N个寄存器移出的来自该N个直线像素阵列的第二区域的至少一部分的电荷表示为N个第二区域数据信号的对应部分；