技術領域

本發(fā)明屬于CCD器件制造及應用技術領域，具體涉及一種可提高成像質量的TDI-CCD像元結構。

背景技術

TDI（Time?Delay?Integration）CCD（時間延遲積分電荷耦合器件）利用多級光敏元對同一運動目標進行多次積分，能增強光信號的采集，其具有低噪聲，寬動態(tài)范圍等優(yōu)點，廣泛應用于成像檢測，航空、航天遙感等領域。

TDI-CCD工作原理是：假設TDI-CCD具有m×n個像元，m為水平方向像元數(shù)，n為垂直方向的像元數(shù)，也是對應的積分級數(shù)。成像時，隨著成像系統(tǒng)與目標之間的相對運動，TDI-CCD從第n級至第1級逐級對同一目標感光，電荷也逐級累積，當最后一級像元感光結束時，累積電荷輸出，完成對該目標的成像。如果像元之間沒有非感光區(qū)域，則填充因子為100%。傳統(tǒng)觀點認為，填充因子越高，成像效果越好，靈敏度高。但實際情況是填充因子越高，靈敏度雖然越高，但是成像質量反而變差。

由于理想情況下，獲得高質量圖像的前提是需要確保TDI-CCD的行轉移速度與焦平面上圖像的運動速度保持一致，即在一行曝光周期內，TDI-CCD的像元在TDI方向上與目標保持相對靜止。但是TDI-CCD的行轉移是離散方式，對于傳統(tǒng)的填充因子為100%的TDI-CCD而言，這將導致單行像元在一行轉移周期內實際收集的是2行像元對應的目標區(qū)域光能量，并且該區(qū)域內各點得到的曝光時間長度不相等，這種條件下所獲得的圖像受到了污染，稱之為像移。據(jù)分析，這種像移曝光量約占獲取目標曝光量的1/4。

發(fā)明內容

為了解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題，本發(fā)明在不改變原像元所占面積的情況下，通過縮小TDI方向上像元的感光區(qū)域尺寸，提供一種可提高成像質量的TDI-CCD像元結構。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案具體如下：

一種可提高成像質量的TDI-CCD像元結構，該像元結構上的感光區(qū)域滿足：

該感光區(qū)域TDI方向上的寬度小于或等于像元結構TDI方向上的寬度的25%。

在上述技術方案中，該感光區(qū)域的寬度為TDI方向上的像元結構的長度的12.5%。

本發(fā)明具有以下的有益效果：

本發(fā)明的一種可提高成像質量的TDI-CCD像元結構，在不改變原像元所占面積的情況下，使TDI-CCD在TDI方向上相鄰像元之間的非感光區(qū)域占原像元面積的75%以上，即縮小TDI方向上像元的感光區(qū)域尺寸，具有這種形狀像元的TDI-CCD，可以有效地提高成像質量。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細說明。

圖1是m×n級填充因子為100%的TDI-CCD結構示意圖；

圖2是填充因子為100%的單像元結構示意圖；

圖3是本發(fā)明的單像元結構示意圖；

圖4是本發(fā)明的m×n級TDI-CCD結構示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明的發(fā)明思想為：

本發(fā)明的可提高成像質量的TDI-CCD像元結構，在不改變原像元所占面積的情況下，通過使TDI-CCD在TDI方向上相鄰像元之間的非感光區(qū)域占原像元面積的75%以上，即縮小TDI方向上像元的感光區(qū)域尺寸，來有效地提高成像質量。

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結合附圖，對本發(fā)明作一步詳細說明。

圖1是m×n級填充因子為100%的TDI-CCD結構示意圖，由m×n個像元101組成，如圖2所示，像元201的尺寸為b×c，整個像元表面均為感光區(qū)域。減少TDI方向上的感光區(qū)域，如圖3所示，像元感光區(qū)301的尺寸為a×c，像元的非感光區(qū)302的尺寸為（b–a）×c。則改善后的m×n級的TDI-CCD結構示意圖如圖4所示。

當a=b/4時，單像移量將減少為1/16，有效圖像曝光量是原來的5/16；當a=b/8時，像移量將減少為1/32，有效圖像曝光量是原來的31/192。本發(fā)明的TDI-CCD像元結構能有效地提高成像質量。

在本具體實施方式中，只需滿足感光區(qū)域在TDI方向上的寬度a小于等于25%×b即可實現(xiàn)本發(fā)明的發(fā)明目的，在此不再贅述。

在上述具體實施方式中：

所述TDI-CCD：時間延遲積分電荷耦合器件；

所述像元：TDI-CCD中最小的感光單元；

所述TDI方向：像元的一個方向，為TDI-CCD的像元陣列垂直方向，也是像元電荷逐行轉移方向，與像在CCD像面上的移動方向保持一致；