可提高分辨率的CCD像元的几何形状

摘要

可提高分辨率的CCD像元的几何形状，属于CCD器件制造及应用技术领域，涉及的像元的几何形状。本发明要解决的技术问题是：提供可提高分辨率的CCD像元的几何形状。解决的技术方案是：用相交的两条直线或曲线，且交点在像元内，将传统的CCD像元划分出四个面积相等的子区，本发明所指的CCD像元的几何形状，是去掉其中任意一个子区后形成的像元的几何形状。具有这种几何形状的像元，可提高CCD器件的分辨率。

说明书

技术领域

本发明属于CCD器件制造及应用技术领域，涉及的CCD像元的几何形状。

背景技术

CCD器件已被广泛应用于多种光电成像系统，是现代光学信息传递的有代表性的接收成像器件，其分辨率主要由它的像元几何形状和尺寸大小决定。CCD像元尺寸的大小受多种条件的限制，不能将CCD像元尺寸无限制的缩小，达到提高CCD器件分辨率的目的。如何提高CCD器件的分辨率，一直受到从事CCD器件研究、制造及应用人士的高度重视。

本发明以前，人们熟知的传统的CCD器件的像元几何形状多为正方形、长方形、正八边形等比较规则的几何形状。这些规则的CCD像元的几何形状，在应用上要达到提高CCD器件分辨率的目的是非常困难的。

发明内容

本发明的目的在于用新的CCD像元的几何形状，以提高CCD器件的分辨率，克服已有技术存在的限制。

本发明要解决的技术问题是：提供可提高分辨率的CCD像元的几何形状。解决技术问题的技术方案是：用相交的两条直线或曲线，且交点在像元内，将传统的CCD像元划分出四个面积相等的子区，本发明所指的CCD像元的几何形状，是去掉其中任意一个子区块后形成的像元的几何形状。

原理及应用方法说明：图1中示出两条曲线，虚线为传统的正方形像元CCD的频率特性曲线，实线为缺子区块像元的频率特性曲线，缺子区块像元的频率特性曲线的带宽比传统的正方形像元的频率特性带宽加宽了一倍，说明它的分辨率提高了。

缺子区块像元的CCD和常规像元的CCD的用法相同，但缺子区块像元的CCD有更多的使用方法，举例说明，图2所示的是两个缺子块像元的线阵CCD，左边的线阵CCD的像元形状是本发明指出的在传统正方形像元的基础上去掉左上角子区块后形成的像元几何形状，右边的线阵CCD的像元形状是本发明指出的在传统正方形像元的基础上去掉右下角子区块后形成的像元几何形状。去掉的子区块的位置不同，所形成的像元几何形状是不同的，但它们都是由正方形像元按本发明技术方案去掉一个子区块后形成的像元形状。

两个线阵CCD彼此相距N个像元，N为整数。两线阵CCD的像元一一对应并在同一直线上，如图2中虚线所示。实现这种情况可以将这两个线阵CCD集成到同一个基片上，也可以通过其它方法如光学方法实现。

设左边的CCD为CCD₁，右边的CCD为CCD₂，CCD的采样步长为其中b为原正方形像元的边长，在第2N次采样后，CCD₂的采样位置将和CCD₁的采样位置重合。由于CCD所有的像元所发生的情况都相同，所以仅用一个像元来说明。采样过程中，像元子区获得的图像信号用a_ij表示，如图3所示。

设CCD₁的像元输出为y_k，CCD₂的像元输出为x_k，可以认为，每个CCD像元的输出是三个子区的共同贡献，则

y₁＝a₁₂+a₂₁+a₂₂        x₁＝a₁₁+a₁₂+a₂₁

y₂＝a₁₃+a₂₂+a₂₃        x₂＝a₁₂+a₁₃+a₂₂

         ·                   ·

         ·                   ·

         ·                   ·

         ·                   ·

         ·                   ·

         ·                   ·

y_n＝a_1n+a_2(n-1)+a_2n    x_n＝a_1(n-1)+a_1n+a_2(n-1)

考察上述方程组可知，方程的未知数等于方程数加2，如果给出两个未知数的估值(给出未知数估值有很多方法)则方程组可解，从而实现了像元的二倍细分，提高了图像的分辨率。

本方明的积极效果：将传统的CCD像元按本方明的技术方案划分出四个面积相等的子区，去掉其中一个子区后的形成本发明所指的CCD像元的几何形状，即可提高CCD器件的分辨率。

附图说明

图1是正方形CCD像元和去掉一个子区后的像元的CCD频率特性曲线对比示意图；

图2是两个正方形像元各缺一个子区块像元的线阵CCD应用说明示意图；

图3是缺子区块线阵CCD子区输出的图像信号用a_ij表示的示意图；

图4是正方形像元去掉左上角子区块后的CCD像元的几何形状示意图；

图5是正方形像元去掉上部对角线内子区块后的CCD像元的几何形状示意图；

图6是长方形像元去掉右下角子区块后的CCD像元的几何形状示意图；

图7是长方形像元去掉右长边对角线内子区块后的CCD像元几何形状示意图；

图8是正八边形像元去掉左上子区块后的CCD像元的几何形示意图；

图9是正八边形像元去掉对角线内子区块后的CCD像元的几何形状示意图。

具体实施方式

按本发明的技术方案，用相交且交点在像元内的两条直线将传统的CCD像元划分出四个面积相等的子区，去掉其中一个子区后的CCD像元的儿何形状可以制作很多种，这里仅结合图4至图9描述其具体实施方式。

实施例1

图4是正方形像元去掉左上子区块后的CCD像元的几何形状示意图，b为正方形像元的边长。该像元形状是通过相交的两条直线垂直，交点在像元中心，两条直线垂直像元边线，将正方形像元分成四个面积相等的子区，去掉左上子区后形成的CCD像元的几何形状。按应用要求也可以采用去掉其中任何一个子区后形成的CCD像元的几何形状。

实施例2

图5是正方形像元去掉上部对角线间子区块后的CCD像元的几何形状示意图，b为正方形像元的边长。该像元形状是通过相交的两条直线垂直，交点在像元中心，两条直线分别与正方形像元的对角线重合，将正方形像元分成四个面积相等的子区，去掉上部一个子区后形成的CCD像元的几何形状。按应用要求也可以采用去掉其中任意一个子区后形成的CCD像元的几何形状。

实施例3

图6是长方形像元去掉右下子区块后的CCD像元的几何形状示意图，b为长边，a为短边。该像元形状是通过两条直线互相垂直，交点在像元内且两条直线分别垂直像元的边线，将长方形像元分成四个面积相等的子区，去掉右下一个子区后形成的CCD像元的几何形状。按应用要求也可以选择去掉其中任意一个子区后形成的CCD像元的几何形状。

实施例4

图7是长方形像元去掉右长边相对，对角线间子块后的CCD像元的几何形状示意图，a为短边，b为长边。该像元形状是通过长方形像元的中心，连接两条对角线，将长方形像元分成四个面积相等的子区，去掉右长边相对的子区后形成的CCD像元的几何形状。按应用要求也可以选择去掉其中任意一个子区后形成的CCD像元的几何形状。

实施例5

图8是正八边形像元去掉左上子区后的CCD像元的几何形状示意图，b为正八边形对边的边长，该像元形状是通过正八边形像元的中去掉左上子区后形成的CCD像元的几何形状。按应用要求也可以选择去掉其中任意一个子区后形成的CCD像元的几何形状。

实施例6

图9是正八边形像元去掉一个顶角两边与正八边形中心的连线构成的子块后的CCD像元的几何形状示意图。b为正八边形对边的边长。该像元的形状是通过连接正八边形像元对顶角，将正八边形像元分成四个面积相等的子区，去掉右偏下一个子区后形成的CCD像元的几何形状。按应用要求也可以选择去掉其中任意一个子区后形成的CCD像元的几何形状。