[发明专利]抗晕光面阵CCD图像传感器

说明书

技术领域

本发明涉及CCD图像传感器，主要涉及面阵CCD图像传感器，具体讲就是一种新型抗晕光面阵CCD图像传感器。

背景技术

汽车夜间会车时，由于驾驶员眼睛会受对面车灯强光的刺激，此时驾驶员根本无法看清自己的行车路线，只能凭感觉和经验进行驾驶，此时所产生的这种晕光现象可能会导致严重的交通事故，从而造成车毁人亡的严重后果。

在大型的生产车间，仍然需要采用电弧焊机进行人工焊接，电弧焊机在焊接时产生的强烈弧光会对焊接操作人员的眼睛造成极大的伤害，同时由于弧光产生的晕光现象，也影响操作人员的视觉效果，从而也间接的影响了产品的焊接质量。

另外，在军事、交通、公安、消防等众多应用领域，也迫切需要解决普通CCD图像传感器的晕光问题。所以研究CCD图像传感器的抗晕光技术，具有十分重大的社会意义和经济价值。

汽车夜间行车时的景物，其光照强度分布极为特殊。图2为车灯前10cm处与光轴垂直的平面上水平位移与照度关系实际测量数据，图1为水平位移与照度关系曲线图。人们一直在寻求汽车夜间行车晕光问题的解决方法。

为消除晕光现象，各国学者均在寻求最佳解决方案。目前消除晕光现象的方法有两种：

被动夜视红外成像技术，是利用红外热像仪只对红外线敏感，而对可见光不敏感的特性，依靠目标本身发出的红外辐射实现图像采集功能。图3(a)和图3(b)均为采用红外热像仪拍摄的汽车夜间行车图片。图中刺眼的车前大灯灯光消失了，同时也分辨不出车的行驶方向了。所以采用红外成像技术其优点是可以有效消除了晕光现象，但缺点是成本高，图像质量差。

另一种是采用面阵CCD图像传感器排洪技术消除晕光。

普通CCD图像传感器由于受动态范围的限制，高亮度静止图像会出现开花现象，活动图像会出现拖彗尾现象。新型FIT式CCD在电荷存储单元旁边设置有“排洪”场效应管，适当地调整场效应管的栅极电位，可以将高亮度点的多余电荷排出存储势阱，以便消除“晕光”现象。

以普通型面阵CCD图像传感器DL32为例，如图4所示，其结构为N型表面沟道、三相三层多晶硅电极、帧转移型面阵器件。主要由像敏区、存储区、水平移位寄存器和输出电路等四部分构成，其结构是像敏区、存储区、水平移位存储器依次相连接，与水平移位存储器连接的是输出电路，输出电路又由输出栅、信号通道放大器和补偿放大器构成。DL32型面阵CCD图像传感器采用隔行扫描模式，即一帧图像由奇、偶两场组成。奇数场是CR_VA2电极为高电平，CR_VA1和CR_VA3为低电平，与CR_VA2电极连接的256×320个像敏单元处于同-光积分时间；偶数场是CR_VA3电极为高电平，CR_VA2与CR_VA1为低电平，与CR_VA3电极连接的256×320个像敏单元处于同一光积分时间。所以DL32型面阵CCD图像传感器的这种结构就决定了无法实现每个像敏单元光积分时间的单独设定。

尽管CCD传感器是目前应用最广泛的图像传感器，但当景物中明暗部分亮度相差较大时，由于受其动态范围的限制，CCD图像传感器将无法获得满意的图像。因若将CCD传感器光积分时间缩短，则图像中景物亮度较暗部分的图像将丢失；若将CCD传感器光积分时间延长，则图像中景物较亮部分将发生晕光现象。这两种情况下输出的图像信号，利用图像处理软件也是无法还原的。

因此，面阵CCD图像传感器采用排洪技术消除晕光，由于所有CCD电荷存储单元旁边设置的“排洪”场效应管栅极电位完全相同，对于汽车夜间行车时的景物，为了能得到景物中光线较暗部分的图像信息，CCD图像传感器光积分时间必然要长一些，这样势必会使CCD图像传感器上与强光对应的所有像敏单元的势阱均产生饱和溢出，排洪法排掉的正好是这些像敏单元有用的图像信息，而势阱内留下的满势阱电荷由于无法反映车灯晕光处景物的图像信息，是没有价值的。

本发明项目组对国内外专利文献和公开发表的期刊论文检索，再尚未发现与本发明密切相关和一样的报道或文献。

发明内容

本发明的目的是克服上述技术或仪器存在的缺点，提供一种对每个像敏单元光积分时间单独设定，可根据其光照强度合理的设置光积分时间，这样面阵CCD图像传感器像敏单元势阱内的电荷不会因饱和而产生溢出，彻底消除晕光，并能清晰显示背景的抗晕光面阵CCD图像传感器。

下面对本发明进行详细说明