CN107018341B - 一种tdi ccd图像传感器以及驱动方法 - Google Patents

一种tdi ccd图像传感器以及驱动方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种TDI CCD图像传感器及驱动方法，该TDI CCD图像传感器包括：感光像元阵列、隔离像元阵列以及水平移位寄存器；其中，感光像元阵列、隔离像元阵列以及水平位移寄存器在第一方向上依次设置；隔离像元阵列包括n行在第一方向上设置的隔离像元；其中，n为大于1的正整数；第n行隔离像元与第n‑1行隔离像元之间设置有第一传输闸；第n行隔离像元与水平移位寄存器之间设置有第二传输闸；该驱动方法用于驱动该TDI CCD图像传感器。该TDI CCD图像传感器及驱动方法解决了现有技术中因电荷转移造成的固有像移问题。

Description

一种TDI CCD图像传感器以及驱动方法
技术领域
本发明涉及光学遥感成像技术领域，更具体地说，尤其涉及一种TDI CCD图像传感器以及驱动方法。
背景技术
TDI CCD传感器为时间延迟积分图像传感器，该传感器具有低噪声、高量子效率、动态范围大、宽光谱响应及高几何稳定性等优点。TDI CCD传感器采用时间延迟积分CCD技术(Time Delay Integration，简称TDI；Charge Coupled Device，简称CCD)，利用多级感光像元对同一目标进行多次曝光，并将多次曝光信号叠加，进而得到增强的信号，在不损失空间分辨力的情况下显著提升了光学遥感器的响应度及信噪比。
TDI CCD传感器按照电荷转移的形式划分为两相转移、三相转移及四相转移。如图1所示，以三相电荷转移为例说明，TDI CCD传感器主要包括：感光像元阵列11、隔离像元阵列12及水平移位寄存器13。感光像元阵列12和隔离像元阵列12组成焦面像元。在三种电荷行转移信号AI1、AI2及AI3的脉冲时序驱动下完成电荷的逐级转移，当一行电荷转移至水平移位寄存器13后，通过水平读出信号CRx完成逐个电荷的测量及读出操作。需要说明的是，水平移位寄存器13中只能存在一行电荷，也就是说，当一行电荷转移至水平移位寄存器13后，下一行电荷只能在该行电荷全部水平输出完成后，再转移至水平移位寄存器13，其中TCK为传输闸，当开启传输闸TCK电荷才可以转移至水平移位寄存器13中。
但是，在实际应用中，TDI CCD传感器在曝光期间，景物像点在传感器焦面上的运动是连续运动的，而电荷由于在相关的脉冲时序信号的驱动下的运动是离散式步进运动，也就是说，在相关的脉冲时序信号的驱动下，电荷是在脉冲时序信号的各个时间段进行转移，即使可以保证二者的平均速度一致，但是瞬时速度的不匹配必然会造成电荷转移的固有像移问题。
并且，由于水平移位寄存器13只能存在一行电荷，那么在水平移位寄存器13中有一行电荷时，下一行电荷转移至水平移位寄存器13的某个时间段会增大，也就是说，在下一行电荷转移至水平移位寄存器13时，某个时间段必须保证水平移位寄存器13中的电荷全部水平输出完成，因此由于电荷的转移与电荷在水平移位寄存器13中的水平输出相互影响，也会造成电荷转移的固有像移问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种TDI CCD图像传感器以及驱动方法，解决了现有技术中的问题，消除了TDI CCD传感器电荷转移的固有像移问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种TDI CCD图像传感器，所述图像传感器包括：感光像元阵列、隔离像元阵列以及水平移位寄存器；
所述感光像元阵列、所述隔离像元阵列以及所述水平位移寄存器在第一方向上依次设置；
所述隔离像元阵列包括n行在所述第一方向上设置的隔离像元；其中，n为大于1的正整数；
第n行隔离像元与第n-1行隔离像元之间设置有第一传输闸；
所述第n行隔离像元与所述水平移位寄存器之间设置有第二传输闸；
其中，所述感光像元阵列以及所述隔离像元阵列通过正弦波电荷转移信号驱动电荷转移；当所述第n-1行隔离像元中的电荷转移至所述第n行隔离像元中时，关闭所述第一传输闸，且开启所述第二传输闸，在设定时间内将所述第n行隔离像元中的电荷转移至所述水平移位寄存器中；
当所述第n行隔离像元中的电荷全部转移至所述水平移位寄存器时，关闭所述第二传输闸，且开启所述第一传输闸，所述第n行隔离像元接收所述第n-1行隔离像元中的电荷；
当所述第二传输闸再次开启时，所述水平移位寄存器中的电荷已全部水平输出完成。
优选的，在上述TDI CCD图像传感器中，所述感光像元阵列包括m行在所述第一方向上设置的感光像元；
其中，m为大于1的正整数。
优选的，在上述TDI CCD图像传感器中，所述感光像元包括：第一电极、第二电极以及第三电极；
所述隔离像元包括：第四电极、第五电极以及第六电极；
其中，每一行感光像元的第一电极以及第一行至第n-1行隔离像元的第四电极之间电连接；每一行感光像元的第二电极以及第一行至第n-1行隔离像元的第五电极之间电连接；每一行感光像元的第三电极以及第一行至第n-1行隔离像元的第六电极之间电连接。
本发明还提供了一种TDI CCD图像传感器的驱动方法，用于驱动上述任一项所述的TDI CCD图像传感器；
所述驱动方法包括：
当所述TDI CCD图像传感器工作时，每一行感光像元的第一电极以及第一行至第n-1行隔离像元的第四电极上输入第一正弦波电荷转移信号；每一行感光像元的第二电极以及第一行至第n-1行隔离像元的第五电极上输入第二正弦波电荷转移信号；每一行感光像元的第三电极以及第一行至第n-1行隔离像元的第六电极上输入第三正弦波电荷转移信号；第n行隔离像元的第四电极上输入第四正弦波电荷转移信号；第n行隔离像元的第五电极上输入第五正弦波电荷转移信号；第n行隔离像元的第六电极上输入第六正弦波电荷转移信号。
优选的，在上述驱动方法中，所述第一正弦波电荷转移信号、所述第二正弦波电荷转移信号以及所述第三正弦波电荷转移信号的周期相同为电荷行转移周期T。
优选的，在上述驱动方法中，所述第一正弦波电荷转移信号、所述第二正弦波电荷转移信号以及所述第三正弦波电荷转移信号的相位依次滞后120度。
优选的，在上述驱动方法中，所述第四正弦波电荷转移信号、所述第五正弦波电荷转移信号以及所述第六正弦波电荷转移信号的周期相同为T/8。
优选的，在上述驱动方法中，所述第四正弦波电荷转移信号、所述第五正弦波电荷转移信号以及所述第六正弦波电荷转移信号的相位依次滞后120度。
优选的，在上述驱动方法中，所述第二传输闸开启与关闭的间隔时间为17/24T。
优选的，在上述驱动方法中，所述第一正弦波电荷转移信号、所述第二正弦波电荷转移信号以及所述第三正弦波电荷转移信号在周期T时间范围内持续输出；
所述第四正弦波电荷转移、所述第五正弦波电荷转移信号以及所述第六正弦波电荷转移信号在所述第二传输闸开启的时间范围内持续输出；在所述第二传输闸关闭的时间范围内处于高电平状态。
通过上述描述可知，本发明提供的一种TDI CCD图像传感器通过正弦波电荷转移信号驱动电荷转移，保证了电荷在整个行转移周期内连续转移，进而使景物像点运动的瞬时速度与电荷转移过程中的瞬时速度保持一致，从而在一方面消除了TDI CCD图像传感器因电荷转移造成的固有像移问题。
其次，通过设置所述第一传输闸以及所述第二传输闸，当第n行隔离像元中有电荷存在时，关闭所述第一传输闸，打开所述第二传输闸，并在设定的时间范围内将所述第n行隔离像元中的电荷完全转移至水平移位寄存器中，此时，关闭所述第二传输闸，开启所述第一传输闸，第n行隔离像元接收第n-1行隔离像元中的电荷，当所述第二传输闸再次开启时，所述水平移位寄存器中的电荷已全部水平输出完成，保证电荷行转移与水平移位寄存器水平输出不再相互影响，使电荷行转移过程中不再存在过长的等待时间，进而进一步的消除了TDI CCD图像传感器因电荷转移造成的固有像移问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术中TDI-CCD传感器的结构示意图；
图2为现有技术中TDI CCD图像传感器在脉冲时序信号驱动下电荷行转移的工作过程示意图；
图3为现有技术中TDI CCD图像传感器脉冲时序信号示意图；
图4为现有技术TDI CCD图像传感器电荷位移随时间变化曲线与实际景物像点焦面位移随时间变化曲线的对比图；
图5为本发明实施例提供的一种TDI CCD图像传感器的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种TDI CCD图像传感器在正弦波电荷转移信号下电荷行转移的工作过程示意图；
图7为本发明实施例提供的一种TDI CCD图像传感器的正弦波电荷转移信号时序图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据背景技术可知，在实际应用中，TDI CCD图像传感器在曝光期间，景物像点在该传感器焦面上的运动是连续运动的，而电荷由于在相关的脉冲时序信号的驱动下运动是离散式步进运动。也就是说，电荷在相关的脉冲时序信号的驱动下，电荷是在脉冲时序信号的各个时间段进行转移，即使可以保证电荷转移与景物像点移动的平均速度一致，但是瞬时速度的不匹配必然造成电荷转移的固有像移问题。
并且，由于水平移位寄存器只能存在一行电荷，那么在水平移位寄存器中有一行电荷时，下一行电荷转移至水平移位寄存器的某个时间段会增大，也就是说，在下一行电荷转移至水平移位寄存器时，某个时间段必须保证水平移位寄存器中的电荷全部输出完成，因此由于电荷的转移与电荷在水平移位寄存器中的水平输出相互影响，使TDI CCD图像传感器因电荷转移造成了固有像移问题。
下面对现有技术中TDI CCD图像传感器的原理进行阐述说明。
参考图2，图2为现有技术中TDI CCD图像传感器在脉冲时序信号驱动下电荷行转移的工作过程示意图。
其中，在T1～T2时段，脉冲时序信号AI1以及AI2处于高电平状态产生势阱收集电荷，脉冲时序信号AI3处于低电平状态构成势垒，此时间段内电荷聚集在由脉冲时序信号AI1以及AI2驱动的电极下；
在T2～T3时段，脉冲时序信号AI2处于高电平状态产生势阱收集电荷，脉冲时序信号AI1以及AI3处于低电平状态构成势垒，此时间段内电荷聚集在由脉冲时序信号AI2驱动的电极下；
在T3～T4时段，脉冲时序信号AI2以及AI3处于高电平状态产生势阱收集电荷，脉冲时序信号AI1处于低电平状态构成势垒，此时间段内电荷聚集在由脉冲时序信号AI2以及AI3驱动的电极下；
同理，在T6～T1时段，脉冲时序信号AI1处于高电平状态产生势阱收集电荷，脉冲时序信号AI2以及AI3处于低电平状态构成势垒，此时间段内刚好是一行电荷行转移的最后一个阶段，即在T6～T1时段内的T1时刻，完成了一行电荷的转移，也就是说，在此T1时刻电荷已转移至下一个像元的由脉冲时序信号AI1驱动的电极下。
由此可知，在脉冲时序信号驱动下的电荷转移是各个时间段进行转移的，并不能与景物像点的连续运动保持一致，因此会造成因电荷转移的固有像移问题。
参考图3，图3为现有技术中TDI CCD图像传感器脉冲时序信号示意图。
由图1可知，在T1时刻，一行电荷转移的周期过程完成，传输闸TCK拉低电平构成势垒，转移至水平移位寄存器中电荷开始进行水平输出操作，根据水平移位寄存器的工作原理，只能在该行电荷完全水平输出后，才能开始进入下一个行周期继续进行电荷的转移。也就是说，在T1时刻，一行电荷的转移刚好完成，此时才开始水平移位寄存器的电荷的水平输出，即在T1～T2时段是水平移位寄存器的电荷的输出时段，在水平移位寄存器中电荷完全水平输出后，下一行电荷才可以转移至水平移位寄存器，因此T1～T2时段相比较其它时段占据了大量的行转移周期时间，并结合图4，图4为现有技术TDI CCD图像传感器电荷位移随时间变化曲线与实际景物像点焦面位移随时间变化曲线的对比图。图4中，曲线5为实际景物像点焦面位移随时间变化曲线，曲线6为电荷位移随时间变化曲线，很明显的，由于T1～T2时段占据了大量的行转移周期时间，导致曲线6与曲线5的相差很大，进而也会造成因电荷转移的固有像移问题。也就是说，由于电荷行转移跟水平移位寄存器的电荷水平输出之间相互影响，造成了该问题的发生。
为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种TDI CCD图像传感器，该图像传感器包括：感光像元阵列、隔离像元阵列以及水平移位寄存器；
所述感光像元阵列、所述隔离像元阵列以及所述水平位移寄存器在第一方向上依次设置；
所述隔离像元阵列包括n行在所述第一方向上设置的隔离像元；其中，n为大于1的正整数；
第n行隔离像元与第n-1行隔离像元之间设置有第一传输闸；
所述第n行隔离像元与所述水平移位寄存器之间设置有第二传输闸；
其中，所述感光像元阵列以及所述隔离像元阵列通过正弦波电荷转移信号驱动电荷转移；当所述第n-1行隔离像元中的电荷转移至所述第n行隔离像元中时，关闭所述第一传输闸，且开启所述第二传输闸，在设定时间内将所述第n行隔离像元中的电荷转移至所述水平移位寄存器中；
当所述第n行隔离像元中的电荷全部转移至所述水平移位寄存器时，关闭所述第二传输闸，且开启所述第一传输闸，所述第n行隔离像元接收所述第n-1行隔离像元中的电荷；
当所述第二传输闸再次开启时，所述水平移位寄存器中的电荷已全部水平输出完成。
由此可知，该实施例提供的一种TDI CCD图像传感器通过正弦波电荷转移信号驱动电荷转移，保证了电荷在整个行转移周期内连续转移，进而使景物像点运动的瞬时速度与电荷转移过程中的瞬时速度保持一致，从而在一方面消除了TDI CCD图像传感器因电荷转移造成的固有像移问题。
其次，通过设置所述第一传输闸以及所述第二传输闸，当第n行隔离像元中有电荷存在时，关闭所述第一传输闸，打开所述第二传输闸，并在设定的时间范围内将所述第n行隔离像元中的电荷完全转移至水平移位寄存器中，此时，关闭所述第二传输闸，开启所述第一传输闸，第n行隔离像元接收第n-1行隔离像元中的电荷，当所述第二传输闸再次开启时，所述水平移位寄存器中的电荷已全部水平输出完成，保证电荷行转移与水平移位寄存器水平输出不再相互影响，使电荷行转移过程中不再存在过长的等待时间，进而进一步的消除了TDI CCD图像传感器因电荷转移造成的固有像移问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参考图5，图5为本发明实施例提供的一种TDI CCD图像传感器的结构示意图。所述图像传感器包括：感光像元阵列11、隔离像元阵列12以及水平移位寄存器13；
所述感光像元阵列11、所述隔离像元阵列12以及所述水平位移寄存器13在第一方向上依次设置；
所述隔离像元阵列12包括n行在所述第一方向上设置的隔离像元；其中，n为大于1的正整数；
所述感光像元阵列11包括m行在所述第一方向上设置的感光像元；其中，m为大于1的正整数；
第n行隔离像元14与第n-1行隔离像元15之间设置有第一传输闸TCKF；
所述第n行隔离像元14与所述水平移位寄存器13之间设置有第二传输闸TCKB；
具体的，通过增设所述第一传输闸TCKF以及所述第二传输闸TCKB使电荷行转移与所述水平移位寄存器13中电荷水平输出不再相互影响。
其中，所述感光像元阵列11以及所述隔离像元阵列12通过正弦波电荷转移信号驱动电荷转移；
具体的，通过正弦波电荷转移信号驱动电荷转移，保证了电荷在整个行转移周期内连续转移，进而使景物像点运动的瞬时速度与电荷转移过程中的瞬时速度保持一致，从而在一方面消除了TDI CCD图像传感器因电荷转移造成的固有像移问题。
当所述第n-1行隔离像元15中的电荷转移至所述第n行隔离像元14中时，关闭所述第一传输闸TCKF，且开启所述第二传输闸TCKB，在设定时间内将所述第n行隔离像元14中的电荷转移至所述水平移位寄存器13中；
当所述第n行隔离像元14中的电荷全部转移至所述水平移位寄存器13时，关闭所述第二传输闸TCKB，且开启所述第一传输闸TCKF，所述第n行隔离像元14接收所述第n-1行隔离像元15中的电荷；
当所述第二传输闸TCKB再次开启时，所述水平移位寄存器13中的电荷已全部水平输出完成。
具体的，通过设置所述第一传输闸TCKF以及所述第二传输闸TCKB，当第n行隔离像元14中有电荷存在时，关闭所述第一传输闸TCKF，打开所述第二传输闸TCKB，并在设定的时间范围内将所述第n行隔离像元14中的电荷完全转移至水平移位寄存器13中，此时，关闭所述第二传输闸TCKB，开启所述第一传输闸TCKF，第n行隔离像元14接收第n-1行隔离像元15中的电荷，当所述第二传输闸TCKB再次开启时，所述水平移位寄存器13中的电荷已全部水平输出完成，保证电荷行转移与水平移位寄存器13水平输出不再相互影响，使电荷行转移过程中不再存在过长的等待时间，进而进一步的消除了TDI CCD图像传感器因电荷转移造成的固有像移问题。
基于本发明上述实施例，在本发明另一实施例中，所述感光像元包括：第一电极、第二电极以及第三电极；
所述隔离像元包括：第四电极、第五电极以及第六电极；
其中，每一行感光像元的第一电极以及第一行至第n-1行隔离像元的第四电极之间电连接；每一行感光像元的第二电极以及第一行至第n-1行隔离像元的第五电极之间电连接；每一行感光像元的第三电极以及第一行至第n-1行隔离像元的第六电极之间电连接。
具体的，每一行感光像元的第一电极以及第一行至第n-1行隔离像元的第四电极施加同一种正弦波电荷转移信号；每一行感光像元的第二电极以及第一行至第n-1行隔离像元的第五电极施加另一种相同的正弦波电荷转移信号；每一行感光像元的第三电极以及第一行至第n-1行隔离像元的第六电极施加又一种相同的正弦波电荷转移信号。
基于本发明上述全部实施例提供的TDI CCD图像传感器，在本发明另一实施例中，还提供了一种TDI CCD图像传感器的驱动方法，用于驱动所述TDI CCD图像传感器；
所述驱动方法包括：
如图5所示，当所述TDI CCD图像传感器工作时，每一行感光像元的第一电极以及第一行至第n-1行隔离像元的第四电极上输入第一正弦波电荷转移信号CI1；每一行感光像元的第二电极以及第一行至第n-1行隔离像元的第五电极上输入第二正弦波电荷转移信号CI2；每一行感光像元的第三电极以及第一行至第n-1行隔离像元的第六电极上输入第三正弦波电荷转移信号CI3；
第n行隔离像元14的第四电极上输入第四正弦波电荷转移信号ICI1；第n行隔离像元14的第五电极上输入第五正弦波电荷转移信号ICI2；第n行隔离像元14的第六电极上输入第六正弦波电荷转移信号ICI3。
其中，所述第一正弦波电荷转移信号CI1、所述第二正弦波电荷转移信号CI2以及所述第三正弦波电荷转移信号CI3的周期相同为电荷行转移周期T，且所述第一正弦波电荷转移信号CI1、所述第二正弦波电荷转移信号CI2以及所述第三正弦波电荷转移信号CI3的相位依次滞后120度。
具体的，所述电荷行转移周期的计算方式为：通过景物像点在焦面上的移动速度v以及像元尺寸b，可以计算得出电荷行转移周期T＝v*b。
并且，参考图6，图6为本发明实施例提供的一种TDI CCD图像传感器在正弦波电荷转移信号下电荷行转移的工作过程示意图。
如图6所示，在电荷行转移周期初始T1时刻，对所述第一传输闸TCKF施加高电平，对所述第二传输闸TCKB施加低电平，即所述第一传输闸TCKF开启，所述第二传输闸TCKB关闭；同时采用周期为T且相位依次滞后120度的第一正弦波电荷转移信号CI1、第二正弦波电荷转移信号CI2以及第三正弦波电荷转移信号CI3驱动电荷进行行转移。其中，所述第一正弦波电荷转移信号CI1表示为：SCI1＝f·cos(ωt)；所述第二正弦波电荷转移信号CI2表示为：SCI2＝f·cos(ωt-2π/3)；所述第三正弦波电荷转移信号CI3表示为：SCI3＝f·cos(ωt-4π/3)；其中，ω＝2π/T，f为正弦波电荷转移信号的幅值。
由于在像元中所述第一正弦波电荷转移信号CI1、所述第二正弦波电荷转移信号CI2以及所述第三正弦波电荷转移信号CI3所驱动的三个电极所处的空间位置同样依次滞后120度。
也就是说，每一行感光像元的第一电极、第二电极以及第三电极的空间位置依次滞后120度；第一行至第n-1行隔离像元的第四电极、第五电极以及第六电极的空间位置依次滞后120度。
因此，本领域技术人员可以很容易得出，所述第一正弦波电荷转移信号CI1、所述第二正弦波电荷转移信号CI2以及所述第三正弦波电荷转移信号CI3在像元的相位为θs位置上产生的合成驱动电荷势阱为：
Figure BDA0001270219390000131
经整理后可得：
Figure BDA0001270219390000132
因此，由公式(1)可知，合成驱动电荷势阱为角速度为ω的连续向前推移的正弦波，也就是说该推移速度与景物点在焦面上的移动速度v一致，因此保证在整个电荷行转移周期内电荷的连续转移，进而使景物像点运动的瞬时速度与电荷行转移过程中的瞬时速度保持一致。
如图6所示，在T4时刻，其中一行电荷转移至所述第n行隔离像元14，此时所述第一传输闸TCKF关闭；在T5时刻，所述第二传输闸TCKB开启，同时采用周期为T/8且相位依次滞后120度的所述第四正弦波电荷转移信号ICI1、所述第五正弦波电荷转移信号ICI2以及所述第六正弦波电荷转移信号ICI3驱动电荷转移。其中，所述第四正弦波电荷转移信号ICI1表示为：SICI1＝f·cos(8ωt)；所述第五正弦波电荷转移信号ICI2表示为：SICI2＝f·cos(8ωt-2π/3)；第六正弦波电荷转移信号ICI3表示为：SICI3＝f·cos(8ωt-4π/3)；其中，ω＝2π/T，f为正弦波电荷转移信号的幅值。
由于在像元中所述第四正弦波电荷转移信号ICI1、所述第五正弦波电荷转移信号ICI2以及所述第六正弦波电荷转移信号ICI3所驱动的三个电极所处的空间位置同样依次滞后120度。
也就是说，所述第n行隔离像元14的第四电极、第五电极以及第六电极的空间位置依次滞后120度。
因此，本领域技术人员可以很容易得出，所述第四正弦波电荷转移信号ICI1、所述第五正弦波电荷转移信号ICI2以及所述第六正弦波电荷转移信号ICI3在像元的相位为θs位置上产生的合成驱动电荷势阱为：
Figure BDA0001270219390000141
经整理后可得：
Figure BDA0001270219390000142
因此，由公式(2)可知，合成驱动电荷势阱为角速度为8ω的连续向前推移的正弦波。并且在T5-T8时段内，时间跨度为T/8，将电荷完全转移至所述水平移位寄存器13中。在T8时刻，所述第二传输闸TCKB关闭，在T9时刻，所述第一传输闸TCKF开启，所述第n行隔离像元14接收下一行转移至所述第n行隔离像元14的电荷，且位于所述水平移位寄存器13中的电荷开始进行水平输出。
参考图7，图7为本发明实施例提供的一种TDI CCD图像传感器的正弦波电荷转移信号时序图。
其中，T1时刻、T2时刻、T3时刻、T4时刻、T8时刻以及T9时刻为电荷行转移周期T的等间隔分割时刻，T5时刻、T6时刻以及T7时刻为T4-T8时刻的等间隔分割时刻。在T9时刻至下一个电荷行周期的T5时刻，所述第二传输闸TCKB均处于关闭状态，此时位于所述水平移位寄存器13中的电荷在CRx的驱动信号下开始进行水平输出，该水平输出时间为17/24，也就是说，所述第二传输闸TCKB开启与关闭的时间间隔为17/24T。
其中，还需要说明的是，所述第一正弦波电荷转移信号CI1、所述第二正弦波电荷转移信号CI2以及所述第三正弦波电荷转移信号CI3在整个电荷行转移周期T内持续输出；所述第四正弦波电荷转移信号ICI1、所述第五正弦波电荷转移信号ICI2以及所述第六正弦波电荷转移信号ICI3在所述第二传输闸TCKB开启的时间段内持续输出，在所述第二传输闸TCKB关闭的时间段内保持高电平状态。
通过上述描述可知，本发明提供的一种TDI CCD图像传感器通过正弦波电荷转移信号驱动电荷转移，保证了电荷在整个行转移周期内连续转移，进而使景物像点运动的瞬时速度与电荷转移过程中的瞬时速度保持一致，从而在一方面消除了TDI CCD图像传感器因电荷转移造成的固有像移问题。
其次，通过设置所述第一传输闸以及所述第二传输闸，当第n行隔离像元中有电荷存在时，关闭所述第一传输闸，打开所述第二传输闸，并通过另一种正弦波电荷转移信号在设定的时间范围内，使所述第n行隔离像元中的电荷完全转移至水平移位寄存器中，此时，关闭所述第二传输闸，开启所述第一传输闸，第n行隔离像元接收第n-1行隔离像元中的电荷，当所述第二传输闸再次开启时，所述水平移位寄存器中的电荷已全部水平输出完成，保证电荷行转移与水平移位寄存器水平输出不再相互影响，使电荷行转移过程中不再存在过长的等待时间，进而进一步的消除了TDI CCD图像传感器因电荷转移造成的固有像移问题。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种TDI CCD图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括：感光像元阵列、隔离像元阵列以及水平移位寄存器；
所述感光像元阵列、所述隔离像元阵列以及所述水平位移寄存器在第一方向上依次设置；
所述隔离像元阵列包括n行在所述第一方向上设置的隔离像元；其中，n为大于1的正整数；
第n行隔离像元与第n-1行隔离像元之间设置有第一传输闸；
所述第n行隔离像元与所述水平移位寄存器之间设置有第二传输闸；
其中，所述感光像元阵列以及所述隔离像元阵列通过正弦波电荷转移信号驱动电荷转移；当所述第n-1行隔离像元中的电荷转移至所述第n行隔离像元中时，关闭所述第一传输闸，且开启所述第二传输闸，在设定时间内将所述第n行隔离像元中的电荷转移至所述水平移位寄存器中；
当所述第n行隔离像元中的电荷全部转移至所述水平移位寄存器时，关闭所述第二传输闸，且开启所述第一传输闸，所述第n行隔离像元接收所述第n-1行隔离像元中的电荷；
当所述第二传输闸再次开启时，所述水平移位寄存器中的电荷已全部水平输出完成。
2.根据权利要求1所述的TDICCD图像传感器，其特征在于，所述感光像元阵列包括m行在所述第一方向上设置的感光像元；
其中，m为大于1的正整数。
3.根据权利要求2所述的TDICCD图像传感器，其特征在于，所述感光像元包括：第一电极、第二电极以及第三电极；
所述隔离像元包括：第四电极、第五电极以及第六电极；
其中，每一行感光像元的第一电极依次连接，第一行至第n-1行隔离像元的第四电极依次连接，且第m行感光像元的第一电极与第一行隔离像元的第四电极相互连接；
每一行感光像元的第二电极依次连接，第一行至第n-1行隔离像元的第五电极依次连接，且第m行感光像元的第二电极与第一行隔离像元的第五电极相互连接；
每一行感光像元的第三电极依次连接，第一行至第n-1行隔离像元的第六电极依次连接，且第m行感光像元的第三电极与第一行隔离像元的第六电极相互连接。
4.一种TDI CCD图像传感器的驱动方法，其特征在于，用于驱动如权利要求1-3任一项所述的TDI CCD图像传感器；
所述驱动方法包括：
当所述TDI CCD图像传感器工作时，每一行感光像元的第一电极以及第一行至第n-1行隔离像元的第四电极上输入第一正弦波电荷转移信号；每一行感光像元的第二电极以及第一行至第n-1行隔离像元的第五电极上输入第二正弦波电荷转移信号；每一行感光像元的第三电极以及第一行至第n-1行隔离像元的第六电极上输入第三正弦波电荷转移信号；第n行隔离像元的第四电极上输入第四正弦波电荷转移信号；第n行隔离像元的第五电极上输入第五正弦波电荷转移信号；第n行隔离像元的第六电极上输入第六正弦波电荷转移信号。
5.根据权利要求4所述的驱动方法，其特征在于，所述第一正弦波电荷转移信号、所述第二正弦波电荷转移信号以及所述第三正弦波电荷转移信号的周期相同，为电荷行转移周期T。
6.根据权利要求5所述的驱动方法，其特征在于，所述第一正弦波电荷转移信号、所述第二正弦波电荷转移信号以及所述第三正弦波电荷转移信号的相位依次滞后120度。
7.根据权利要求6所述的驱动方法，其特征在于，所述第四正弦波电荷转移信号、所述第五正弦波电荷转移信号以及所述第六正弦波电荷转移信号的周期相同，为T/8。
8.根据权利要求7所述的驱动方法，其特征在于，所述第四正弦波电荷转移信号、所述第五正弦波电荷转移信号以及所述第六正弦波电荷转移信号的相位依次滞后120度。
9.根据权利要求8所述的驱动方法，其特征在于，所述第二传输闸开启与关闭的间隔时间为17/24T。
10.根据权利要求9所述的驱动方法，其特征在于，所述第一正弦波电荷转移信号、所述第二正弦波电荷转移信号以及所述第三正弦波电荷转移信号在周期T时间范围内持续输出；
所述第四正弦波电荷转移、所述第五正弦波电荷转移信号以及所述第六正弦波电荷转移信号在所述第二传输闸开启的时间范围内持续输出；在所述第二传输闸关闭的时间范围内处于高电平状态。
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