[发明专利]一种无电子快门帧转移面阵CCD的曝光时间调节方法

摘要

一种无电子快门帧转移面阵CCD的曝光时间调节方法，涉及光电探测技术领域，它解决现有帧转移面阵CCD无法实现或需使用机械快门才能实现曝光时间小于帧读出时间的问题，本发明的每个帧周期分为五阶段：一、感光区无用电荷的帧转移阶段；二、时间可控的曝光阶段；三、感光区有用电荷的帧转移且同时把原存储区中的相同行无用电荷倾泻掉的阶段；四、倾泻原存储区中剩余的无用电荷和感光区过渡行电荷的阶段；五、存储区有用电荷帧读出阶段；本发明方法通过改变感光区的两次帧转移间隔来控制曝光时间，不需机械快门，也不需对原硬件电路进行修改，可实现曝光时间微秒级精细控制。

主权项

一种无电子快门帧转移面阵CCD的曝光时间调节方法，其特征是，该方法由以下步骤实现：步骤一、帧转移感光区无用电荷：相机内部控制器在接收到相机外部控制器发出的摄像开始命令或相机内部控制器内的摄像开始计数器计时到，所述相机内部控制器产生感光区垂直转移时序脉冲信号和存储区的垂直转移时序脉冲信号，所述感光区垂直转移时序脉冲信号和存储区的垂直转移时序脉冲信号的个数分别为n；相机内部控制器同时产生连续无消隐的水平转移时序脉冲信号和处于无效电平状态的倾泻栅时序信号；所述感光区垂直转移时序脉冲信号和存储区的垂直转移时序脉冲信号分别经感光区垂直转移驱动电路和存储区垂直转移驱动电路后输出n个感光区垂直转移驱动信号和n个存储区垂直转移驱动信号；所述无消隐的水平转移时序脉冲信号经水平驱动电路后输出无消隐的水平转移驱动信号，处于无效电平状态的倾泻栅时序信号经倾泻栅驱动电路后变为无效状态的固定电平；步骤二、时间可控曝光：所述相机内部控制器根据从相机外部控制器得到的有效曝光时间参数，进行曝光时间计时；在曝光时间计时到之前，相机内部控制器分别产生处于消隐阶段的感光区垂直转移时序脉冲信号、处于消隐阶段的存储区的垂直转移时序脉冲信号和处于无效电平状态的倾泻栅时序信号，同时产生连续无消隐的水平转移时序脉冲信号；所述感光区垂直转移时序脉冲信号和存储区的垂直转移时序脉冲信号分别经感光区垂直转移驱动电路和存储区垂直转移驱动电路后输出处于消隐阶段的固定电平，所述处于无效电平状态的倾泻栅时序信号经倾泻栅驱动电路输出后处于无效状态的固定电平，所述的连续无消隐的水平转移时序脉冲信号经水平驱动电路后输出无消隐的水平转移驱动信号；步骤三、帧转移感光区有用电荷同时倾泻存储区中相同行无用电荷：所述相机内部控制器分别产生感光区垂直转移时序脉冲信号和存储区垂直转移时序脉冲信号，所述感光区垂直转移时序脉冲信号和存储区的垂直转移时序脉冲信号的个数分别为n；相机内部控制器同时产生处于消隐阶段的水平转移时序脉冲信号和处于有效电平状态的倾泻栅时序脉冲信号；所述感光区垂直转移时序脉冲信号和存储区的垂直转移时序脉冲信号分别经感光区垂直转移驱动电路和存储区垂直转移驱动电路后输出n个感光区垂直转移驱动信号和n个存储区垂直转移驱动信号；所述的处于消隐阶段的水平转移时序脉冲信号经水平驱动电路输出处于消隐阶段的固定电平，处于有效电平状态的倾泻栅时序脉冲信号经倾泻栅驱动电路发出处于有效状态的固定电平；步骤四、倾泻存储区中剩余无用电荷和感光区过渡行电荷：相机内部控制器产生存储区的垂直转移时序脉冲信号，所述时序脉冲信号的个数为p‑n+l；相机内部控制器同时产生处于消隐阶段的感光区的垂直转移时序脉冲信号、处于消隐阶段的水平转移时序脉冲信号和处于有效电平状态的倾泻栅时序脉冲信号；所述存储区垂直转移时序脉冲信号经存储区垂直转移驱动电路后输出n个垂直转移驱动信号，感光区的垂直转移时序脉冲信号经感光区垂直转移驱动电路输出处于消隐阶段的固定电平，所述的处于消隐阶段的水平转移时序脉冲信号经水平驱动电路后输出处于消隐阶段的固定电平；所述的处于有效电平状态的倾泻栅时序脉冲信号经倾泻栅驱动电路发出处于有效状态的固定电平；步骤五、帧读出存储区有用电荷：所述相机内部控制器产生存储区的垂直转移时序脉冲信号，所述时序脉冲信号的个数为n‑l；相机内部控制器同时产生处于消隐阶段的感光区的垂直转移时序脉冲信号、产生处于无效电平状态的倾泻栅时序脉冲信号和处于连续无消隐的水平转移时序脉冲信号；所述存储区的垂直转移时序脉冲信号经存储区垂直转移驱动电路后输出n‑l个垂直转移驱动信号，感光区的垂直转移时序脉冲信号经感光区垂直转移驱动电路后输出处于消隐阶段的固定电平，所述的处于无效电平状态的倾泻栅时序脉冲信号经倾泻栅驱动电路输出处于无效状态的固定电平，所述处于连续无消隐的水平转移时序脉冲信号经水平驱动电路后输出无消隐的水平转移驱动信号；水平转移寄存器逐个转移出的n‑l行有用电荷经预放器后传送至视频信号处理器进行视频处理，然后以数字图像信号传送至相机内部控制器进行数据整合，经数据接口电路输出数据；实现帧转移面阵CCD的曝光时间调节；所述n为感光区像元数的行数，l为n行中最下面的无用的过渡行，p为挡光存储区像元数的行数，n和p为正整数，l为正整数或零，且p＞n＞l。