[发明专利]一种基于CCD电极直接控制的高速双幅脉冲图像曝光方法

说明书

本发明公开了一种基于CCD电极直接控制的高速双幅脉冲图像曝光方法，发光脉冲图像经过成像镜头，然后成像在CCD相机上；针对CCD正常信号电荷包的产生、转移及传输，在两次曝光驱动脉冲中间极短的无效时间内设计一种转移、传输驱动时序，利用转移电极隔离信号电荷包的功能在曝光脉冲无效期间的后期进行信号电荷包的隔离，从而起到两次曝光产生的信号电荷包是可以分辨的效果，并满足在曝光脉冲无效期间实现信号电荷包的正常转移及传输，进而获得一种双幅脉冲图像的超高时间分辨的成像能力。本发明没有了图像增强器对信号的动态范围的压缩作用及附加的额外噪声的影响，最大限度地发挥了CCD本身的成像性能，满足较高的科学成像要求。

技术领域

本发明涉及涉及超高速摄影技术中分幅相机的图像曝光控制领域，具体涉及一种基于CCD电极直接控制的高速双幅脉冲图像曝光方法。

背景技术

在超高速摄影技术及系统中，通常采用高速分幅相机来实现超高速的摄影频率，所以高速分幅相机是一种实现高速摄影的必备设备。一般而言，在超高速摄影领域内的高速分幅相机主要有两大类，一类是由分光棱镜或分光棱锥、多个具有高速快门控制功能的相机及时序控制控制系统组成，这一类的摄影频率可以非常高；另一类则是高速数字相机，在一定的分辨力情况下，其工作频率相对较低，远不是本发明专利针对的对象。对于第一类，其中的分光系统如棱镜或棱锥主要将入射成像光线束进行分光以获得多路的输出成像光线束、并最终在空间上获得分开了的多个像面，在这些像面上放置相应的多个相机，形成一种图像分幅效果。而具有高速快门控制功能的相机通常由ICCD相机构成，这是一种在CCD相机前面加装了一种被称为图像增强器的高速光电器件，主要起到快门控制和对图像亮度进行增强的作用，由其控制图像曝光的速度，从而也决定了摄影频率：通过对多个ICCD相机的曝光时间进行控制，就可以达到一种多幅图像顺序曝光的效果，从而获得一系列的图像。长期以来的实验已经证明，在这样的系统中，由于采用了ICCD相机，也由于ICCD相机中的图像增强器的原因，一般会导致摄影系统的空间分辨力相对于同等分辨力的CCD本身下降2倍以上；同时，也由于图像增强器对亮度的增强作用的原因，导致图像的信号动态范围被压缩，且噪声水平也增加，导致图像信噪比下降；另一方面，由于图像增强器有效成像面的限制，也比较难于获得较大的像面；而摄影系统中采用的分光系统，也会进一步削弱入射成像光线束的能量，导致系统灵敏度降低。在这样的系统中，一幅图像对应一套上述结构的成像支路系统；有多少幅图像就需要多少路这样成像支路系统，因此系统一般比较庞大、复杂。总体而言，在传统的高速分幅相机系统中，由于结构原理及关键件的性能原因，其空间分辨力、信噪比都会受到一定程度的影响，不总是都能满足一些较高的成像要求，在一定程度上，如何同时具有高速度、高分辨力、高成像性能、大画幅这些性能，是高速摄影技术研究中的重要问题，也是想要解决但一直未能实现的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于CCD电极直接控制的高速双幅脉冲图像曝光方法，解决现有的高速摄像系统存在的不能同时具有高速度、高分辨力、高成像性能、大画幅的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于CCD电极直接控制的高速双幅脉冲图像曝光方法，包括以下步骤：

(a)发光脉冲图像经过成像镜头，然后成像在CCD相机上；

(b)针对CCD正常信号电荷包的产生、转移及传输，在两次曝光驱动脉冲中间的无效时间内设置一种转移、传输驱动时序，利用转移电极隔离信号电荷包在曝光脉冲无效期间进行信号电荷包的隔离，从而将两次曝光产生的信号电荷进行分辨，并在曝光脉冲无效期间实现信号电荷包的正常转移及传输，进而获得一种双幅脉冲图像的超高时间分辨的成像能力。