采用CCD成像仪的时间延迟与积分扫描制造技术

一种在时间延迟积分(TDI)模式下操作焦平面阵列的方法，该方法包括：在TDI积分过程中对多个行进行移位，其中移位的行数少于焦平面阵列的总行数；以及读出行数等于焦平面阵列的总行数减去移位的行数的多个行，留下部分积分行。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】采用CCD成像仪的时间延迟与积分扫描相关申请的交叉引用本申请要求序列号为61/713，474、申请日为2012年10月12日的美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请的内容在此通过引用的方式并入本文。
本专利技术涉及图像扫描领域，特别涉及采用CCD成像仪的时间延迟与积分(TDI)扫描。
技术介绍
行间CXD成像仪可在TDI模式下操作，举例来说，正如美国专利4，922，337中所定义的那样，如在传统的TDI相机中对不停止运动的移动物体进行曝光，同时还可以进行传统的视频直播或对静止物体长时间曝光，这在传统的TDI相机中是不实际的。因此，例如，可以通过持续移动实现大面积高速扫描，然后再通过相同的相机和设备返回到非常小的高倍放大的静止感兴趣区域。当行间CXD操作在TDI模式下用于进行多个，即是少于总行数TOTAL_ROWS的N行的TDI转移时，结束时将出现仅部分曝光的N行后置行。在读出过程中，将TOTAL_ROWS行全部转出，从而需要对应TOTAL_ROWS行的读出时间，但只有TOTAL_ROWS-N行的图像是有用的。因此，读出和丢弃N行浪费了时间，减慢了 TDI扫描流程。在大部分扫描应用中，都渴望能在给定的曝光时间内更快速地获取图像。DVC公司为OEM客户开发出采用行间系统的TDI系统。然而，其没有试图去调整部分曝光的N行，且整个TDI移位序列都由一个内部时基控制。TDI移位不会单独响应外部控制信号，因此不能响应物体的移动来对该TDI移位进行精确控制。如上所述，另一个TDI系统，带TDI选项的滨松公司(Hamamatsu)的ORCA R2，不允许读出之前进行TDI。该产品只允许连续TDI，其中跨越CCD阵列的全长(全部行数，其中TOTAL_ROWS约等于1040)输送电荷。该方法可以避免出现N行部分曝光的问题，这是因为以连续的形式来曝光和读取所有的行。但是，该方案存在很大的局限性，包括较长的约为120毫秒的最低曝光时长以及固定的、非常大量的TDI转移。
技术实现思路
众所周知，对于给定TDI转移所生成的每个部分曝光后置行，设备的另一端会同步记录相应的空行，类似于输送带。以现有技术记录曝光不足的像素会增加读出时间，从而增加给定面积的扫描时间。提出的方法通过只读出(记录)TOTAL_ROWS-N有效行的方式解决了这个问题，使部分曝光行N从后置侧移至前导侧或设备的读出侧，然后再移出。在那时停止读出，可减少读出时间，从而可更快地进入下一个待扫描的视场。当TDI序列恢复时，在进行TDI转移的同时从设备中同步地对部分曝光行进行记录。通过这种方式，可在减少有效行读出时间的同时，实现对无效行的有需要的丢弃。本专利技术的实施例提供了一种在部分行间电荷转移读出序列之前操作CCD传感器实现同步时间延迟积分(TDI)扫描的方法，其中，部分行间电荷转移读出序列将自N个TDI转移开始时的不可避免的、部分积分的后置行留存在行间CCD寄存器中。然后，这些留存在设备中的部分积分后置行将作为前导行，丢弃在随后的TDI积分序列中。通过在系列的TDI曝光中免去这些部分积分行的读出，由此减少了读出时间，从而在给定曝光下相应加快扫描的速度。一种替代方法是读出有效行之后恢复部分积分行上的TDI序列，从而重新获得部分积分行并保留CCD传感器的全部原始分辨率。【附图说明】图1为根据本专利技术实施例的采用行间TDI的第一个移动平台图像序列的示意图；图2为系统框图和根据本专利技术实施例在平台上投射时的移动平台连续捕捉示意图；图3为本专利技术实施例中的拜耳(Bayer)色彩阵列的示意图；图4为一个典型4抽头C⑶的框图；图5为沿两个方向从右读出寄存器读出电荷的4抽头CXD的框图；图6为沿两个方向从左读出寄存器读出电荷的4抽头CXD的框图；图7为沿一个方向从右读出寄存器读出电荷的4抽头CXD的框图；图8为沿一个方向从左读出寄存器读出电荷的4抽头CXD的框图；图9为根据本专利技术实施例的用于准备恢复后置行的TDI的阵列的示意图；图10为根据本专利技术实施例的第一次恢复TDI移位后的阵列的示意图；图11为根据本专利技术实施例的完成恢复TDI移位后的阵列的示意图；图12为根据本专利技术实施例的平台移动和TDI控制器流程的示意图；图13为根据本专利技术实施例的向前和向后方向扫描的示意图。【具体实施方式】根据本专利技术的原理对说明性的实施例所进行的描述旨在要结合附图来进行阅读，其将被视作整个书面说明书的一部分。在公开的本专利技术的实施例的描述中，任何方向或方位的引用仅仅旨在便于说明，而并非旨在以任何方式限制本专利技术的范围。相关术语(如，“下部的”、“上部的”、“水平的”、“垂直的”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“顶部”和“底部”)及其派生词(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等)应当被解释为下文所述的或在讨论中的附图所示的方位。这些相关术语仅为方便说明之用，而不能要求设备按照特定方位进行构造或操作，除非有明确说明。除非另有明确规定，否则术语，如“附着”、“粘贴”、“连接”、“耦合”、“互连”和类似术语是指多个结构通过介入结构直接地或间接地相互固定或附着的关系，以及可移动或刚性的附着或关系。此外，通过结合示例性实施例说明本专利技术的特征和优点。因此，本专利技术不应被确切地限制于对可单独存在或在其它特征组合中存在的特征的一些可能的非限制性组合进行说明的示例性实施例；本专利技术的范围由所附权利要求界定。正如当前预期，本文描述了实践本专利技术的最佳模式或多个模式。本说明书并非旨在从限制层面上进行理解，而是通过结合附图提供仅作解说之用的专利技术示例，以告知本领域的普通技术人员本专利技术的优点和构造。在附图的不同视图中，相同的附图标记指代相同或相似的部件。TDI (时间延迟与积分，亦称时间延迟积分)是为了跟随焦平面上图像的运动并由此在相对移动过程中逐步积分电荷而响应外部信号的沿CCD寄存器移动电荷的方法一一假如图像准确地平行于移位寄存器而进行移动。该方法与可能使用到的二维快照相比，可使连续移动的曝光时间更长，而后者需要非常短的“冻结”移动的曝光时间，以避免图像中出现动态模糊。专用的TDI CXD设备通常为具有用于动态追踪的相对小的(32至128行)帧转移垂直CCD阵列的多个线性CCD。电荷在垂直CCD中积分，然后随着控制系统的命令而转移，每次转移之间都会进行水平读出。存在线阵CCD，其只能在有移动时才能生成二维图像。此处描述的行间TDI是用于行间转移设备的典型TDI方法的变形。在此方法中，电荷先从光电二极管阵列转移进入存储区(也称作垂直CCD或VCCD)，然后响应外部信号对一行或多行进行移位，类似于与在帧转移TDI传感器中的电荷移位。随着该流程的重复执行，通过这些连续的转移和移位来蓄积电荷。行间TDI的一个主要优点在于可生成静止物体的二维图像，并且设备可在TDI与传统视频或快照模式之间来回切换。在行间转移TDI流程中存在两个基本平台:积分和读出。积分平台包括在正常读出之前的一系列转移和移位。这是一个很重要的概念，因为它与传统TDI不同，除了在移位数量等于行数的界限情况下时序会变换为条带模式之外，它不会连续读出可生成连续图像“条带”的列。那种情况将在后文中做讨论。相反，TDI流程会生成一系列二维图像，这些二维图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在时间延迟积分(TDI)模式下操作焦平面阵列的方法，所述方法包括：在TDI积分过程中对多个行进行移位，其中移位的行数少于焦平面阵列的总行数；以及读出行数等于焦平面阵列的总行数减去移位的行数的多个行，留下部分积分行。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·帕克，J·米尔斯，A·帕巴拉，F·阿姆斯特朗，J·埃里克森，G·黑文加，C·泰勒，W·拉特德克，
申请(专利权)人：统雷有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US