[其他]利用场的交替对电荷藕合器件成象帧频闪烁的抑制

说明书

本发明涉及在隔行扫描取样的相继场中检测辐射能图象用的电荷耦合器件（CCD）成象器，特别涉及对这类成象器所产生的视频信号的帧频闪烁的抑制。

作为CCD成象器的输出提供的视频信号样品通常是交流耦合到在行回扫时间期间准备箝位到规定的直流电位的直流恢复电路上的。在行回扫的部分时间内，即CCD成象器输出信号准备加以箝位的那段时间内，输出信号是处于黑电平的。交流耦合通常是采用电阻性耦合，在该耦合中，视频信号样品通过隔直流电容器出现在耦合电阻上。耦合电阻可以是，例如，某一放大器的输入电阻。在直流分量恢复的过程中，该耦合电阻由一个阻值较小的箝位电阻岔路。历来都知道，与隔直流电容器有关的RC时间常数和箝位电阻除以箝位利用因数（以下称“箝位时间常数”）是控制帧频闪烁可见度的一个重要因数。

频率高于扫描行频的噪声分量在进行黑电平箝位的行回扫的短短的时间内幅值相当大。对这些叠加在黑电平上的噪声分量所进行的箝位是对这些分量取样并保持这些分量，使它们的持续时间扩大到整个行扫描时间。这会在整个电视图象上产生一般亮度的水平拖尾（streak）变化，即所谓“拖尾干扰”（streaknoise）。通常的作法是使RC时间常数变为多个行时间那么长，以便通过积分减少拖尾干扰。但这样做会产生与其有关的不希望有的副作用。当箝位时间常数比行时间较长时，帧频闪烁现象变得更为突出。

本发明人认为，引起帧频闪烁的根源通常有两种形式。第一种形式是在一组交替场的光转换效率与另一组交替场不同的场合。这使静止图象样品相继场中相应的电荷包在其光响应分量的幅值方面有所不同。这种帧频闪烁往往可通过使图象信号累积的时间间隔的持续时间在所有各场都相同来减少。在实践中，这通常是通过办两件事来完成的。首先，使各场转换时间的时间间隔正好等于一个场时间，同时所有场的间的长度都完全相同。其次，加到各交替场中各图象寄存器门电极的积分电压应能使各场的收集效率都相等。在任何情况下，这种帧频闪烁可通过局部调节各交替场中的增益加以消除，而且实际上这种消除调节往往会随时间而稳定。

第二种帧频闪烁不太明显，是由两组交替场彼此不同的实际黑电平引起的。在直流恢复箝位过程中由场转换式或行间转换式CCD成象器提供的黑电平样品是由对输出行寄存器进行过扫描产生的。就是说，令输出行寄存器（其顺次各电荷转换级并联有扫描线的电荷包负载），依次以象素扫描频率向前计时。输出线寄存器的向前计时持续一段适当长的时间，长得足以从其输出端口不仅可以串行提供该行电荷包的取样图象，而且还可随之提供一系列已在整个输出寄存器长度上计时的空势阱（emptywell）。空势阱通过行寄存器的持续时间较短（在广播电视的标准操作中约为53微秒），因而用以收集累积着的暗电流的时间不够，当然，该空势阱不具有光生电荷分量。

在行正程（linetrace）期间计时到CCD成象器输出级各电荷包的光响应分量所叠加的黑电平含有相当多的暗电流。伴随各光响应包含在黑电平中的累积电流有两个分量：一个是直流分量，在图象信号累积时间内累积在图象寄存器中，另一个是阶梯分量，累积在图象转移与图象读出之间的场存储寄存器中。在各交替场每次存储在场存储寄存器中时，半行差促使两个场的各暗电流分量稍微有些差别（约0.2%）。更具有重要意义的是，CCD成象器输出信号中的黑电平系叠加到较大的计时信号上。此时钟馈通（clockfeedthrough）可达全势阱（full-well）响应的四倍。在比全势阱响应少20分贝的情况下，10%左右的帧频闪烁会是时钟馈通的千分之一。因此，时钟馈通在交替场的小差别会在对来自CCD成象器的输出信号样品进行加工的过程中产生可觉察到的帧频闪烁。这种时钟馈通上的差别可能是由于交替场中图象寄存器上的静电荷分布形式不同所致。上述第二种帧频闪烁实际上是难以理解和难以克服的，其所提出的作用原理如刚谈到的那样，是涉及到较大输入信号的差组合以分离出较小的输出信号的作用原理，实际上是造成该帧频闪烁持续发生的原因。

直流恢复电路中长的箝位时间常数促使一个场的黑电平持续到下一个黑电平，从而使帧频闪烁进一步恶化，而要抑制拖尾干扰则需要若干行时间常数。本发明人解决这个难题的方法是在各组交替场扫描的直流恢复电路中采用若干行时间常数，但迅速改变直流分量在各相继场扫描之间所恢复到的黑电平。