專(zhuān)利名稱(chēng)：提高ccd圖象采集系統(tǒng)幀速率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及CCD圖象采集，特別是一種提高CCD圖象采集系統(tǒng)幀速率的方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)面陣CCD內(nèi)部構(gòu)造可將其分為幀轉(zhuǎn)移型(frame transfer)CCD、隔列轉(zhuǎn)移型(interline transfer)CCD和全幀型(full frame)CCD三種。普通的CCD圖象采集裝置，其中的CCD圖象傳感芯片都是工作在普通工作模式下的。對(duì)上述三種不同類(lèi)型的CCD芯片，其普通工作模式的具體工作過(guò)程分別敘述如下(1)幀轉(zhuǎn)移型(frame transfer)CCD，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，感應(yīng)電荷移動(dòng)方向如箭頭所示，101是成像區(qū)(M行×N列)，102是存儲(chǔ)區(qū)(M行×N列)，103是串行移位寄存器，104是輸出傳感器，105是清空溝道。
在普通工作模式下，其輸出一幀圖象所需脈沖序列為Q1→(MX1)→M[Y1→ND1]……………………………………………①①式的含義是首先一個(gè)幀轉(zhuǎn)移型CCD清空脈沖Q1施加在CCD清空引腳上，使得CCD成像區(qū)清空，清空后CCD的曝光區(qū)自動(dòng)曝光，產(chǎn)生與景物對(duì)應(yīng)的電荷；施加一次第一行平移脈沖X1，X1表示一個(gè)成像脈沖、一個(gè)存儲(chǔ)脈沖、一個(gè)串行脈沖(成像脈沖與存儲(chǔ)脈沖相位差為180度，存儲(chǔ)脈沖與串行脈沖相位差為180度)分別施加于CCD的成像區(qū)引腳、存儲(chǔ)區(qū)引腳和串行移位寄存器控制引腳上，使得成像區(qū)靠近存儲(chǔ)區(qū)的一行電荷平移至存儲(chǔ)區(qū)；連續(xù)施加M次X1，則成像區(qū)的電荷完全平移到存儲(chǔ)區(qū)；然后施加一次Y1，Y1是第二行平移脈沖，表示一個(gè)存儲(chǔ)脈沖、一個(gè)串行脈沖(此二脈沖相位差為180度)分別施加于CCD的存儲(chǔ)區(qū)引腳和串行移位寄存器控制引腳上，使得存儲(chǔ)區(qū)中一行電荷向下平移至串行移位寄存器中，然后連續(xù)施加N次D1(D1是幀轉(zhuǎn)移型CCD象元輸出脈沖，表示一個(gè)串行脈沖和一個(gè)重置脈沖，此二脈沖相位差為180度，分別施加于CCD的串行移位寄存器控制引腳和重置引腳上，使得串行移位寄存器中的象元平移出一個(gè))，使得該行的象元輸出；連續(xù)施加M次[Y1→ND1]脈沖序列使得存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)所有象元均輸出，此時(shí)一幀的輸出宣告結(jié)束，即可進(jìn)入下一幀的曝光。
(2)隔列轉(zhuǎn)移型(interline transfer)CCD，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，感應(yīng)電荷移動(dòng)方向如箭頭所示，201是成像直條(M行×N列)，202是存儲(chǔ)直條(M行×N列)，203是串行移位寄存器，204是輸出傳感器，205是清空溝道。
在普通工作模式下，其輸出一幀圖象所需脈沖序列為Q2→Z2→M[X2→ND2]…………………………………………………②②式的含義是首先一個(gè)隔列轉(zhuǎn)移型CCD清空脈沖Q2施加在CCD清空引腳上，使得CCD成像直條清空，清空后CCD的曝光直條自動(dòng)曝光，產(chǎn)生與景物對(duì)應(yīng)的電荷；然后施加一次幀平移脈沖Z2，Z2表示一個(gè)成像脈沖、一個(gè)存儲(chǔ)脈沖(此二脈沖相位差為180度)分別施加于CCD的成像直條引腳、存儲(chǔ)直條引腳上，使得成像直條內(nèi)的電荷轉(zhuǎn)移至存儲(chǔ)直條；然后施加一次X2，X2是隔列轉(zhuǎn)移型CCD行平移脈沖，表示一個(gè)存儲(chǔ)脈沖、一個(gè)串行脈沖(此二脈沖相位差為180度)分別施加于CCD的存儲(chǔ)直條引腳和串行移位寄存器控制引腳，使得成像直條中一行電荷向下平移至串行移位寄存器中，然后連續(xù)施加N次D2(D2是隔列轉(zhuǎn)移型CCD象元輸出脈沖，表示一個(gè)串行脈沖和一個(gè)重置脈沖，此二脈沖相位差為180度，分別施加于CCD的串行移位寄存器控制引腳和重置引腳上，使得串行移位寄存器中的象元平移出一個(gè))，使得該行的象元全部輸出；連續(xù)施加M次[X2→ND2]脈沖序列使得存儲(chǔ)直條內(nèi)所有象元均輸出。這樣一幀圖象的輸出宣告結(jié)束，下一幀的輸出即可開(kāi)始。
(3)全幀型(full frame)CCD，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，感應(yīng)電荷移動(dòng)方向如箭頭所示，303是串行移位寄存器，其上方是成像區(qū)(M行×N列)，304是輸出傳感器，305是清空溝道。
在普通工作模式下，其輸出一幀圖象所需脈沖序列為Q3→M[X3→ND3]………………………………………………………③③式所表示的含義是首先一個(gè)全幀型CCD清空脈沖Q3施加在CCD清空引腳上，使得CCD成像區(qū)清空，CCD的曝光區(qū)開(kāi)始曝光，曝光區(qū)產(chǎn)生與景物對(duì)應(yīng)的電荷；施加一次是全幀型CCD行平移脈沖X3，X3表示一個(gè)成像脈沖、一個(gè)串行脈沖(此二脈沖相位差為180度)分別施加于CCD的成像區(qū)引腳和串行移位寄存器控制引腳，使得成像區(qū)中一行電荷向下平移至串行移位寄存器中，然后連續(xù)施加N次D3(D3是全幀型CCD象元輸出脈沖，表示一個(gè)串行脈沖和一個(gè)重置脈沖，此二脈沖相位差為180度，分別施加于CCD的串行移位寄存器控制引腳和重置引腳上，使得串行移位寄存器中的象元平移出一個(gè))，使得該行的象元全部輸出；連續(xù)施加M次[X3→ND3]脈沖序列使得成像區(qū)內(nèi)所有象元均輸出。這樣一幀圖象的輸出宣告結(jié)束，下一幀的輸出即可開(kāi)始。
下面以幀轉(zhuǎn)移型面陣CCD芯片TC237B為例，對(duì)普通工作模式下CCD的電荷轉(zhuǎn)移過(guò)程做詳細(xì)描述TC237B型CCD是幀轉(zhuǎn)移型(frame transfer)面陣CCD，其具體結(jié)構(gòu)如圖4所示。圖中111、112、113三部分所組成的區(qū)域是成像區(qū)11，12是存儲(chǔ)區(qū)，14是第一串行移位寄存器，144是其前端是起保護(hù)作用的四個(gè)象元，其輸出傳感器是142，其輸出引腳是143。13是第二串行移位寄存器，134是第二串行移位寄存器前端起保護(hù)作用的四個(gè)象元，132是其輸出傳感器，其輸出引腳是133。15是清空溝道，當(dāng)一行的電荷被移到這里時(shí)即被湮滅。成像區(qū)11寬680列，高500行，所以成像區(qū)11就有500行×680列共340000個(gè)象元(又稱(chēng)象素，以下統(tǒng)稱(chēng)為象元)。存儲(chǔ)區(qū)12的寬度和高度都與成像區(qū)11相同，也是500行，680列。成像區(qū)11分為三個(gè)部分，其中111是曝光區(qū)，由496行×658列象元組成的，這是真正的曝光部分，曝光后這里的象元產(chǎn)生感應(yīng)電荷。112、113是暗象元區(qū)域，這些象元是遮住的。112部分包括496行×22列象元，用于每一行的暗電流的參考，而113是最底下的四行，用于將曝光區(qū)111和存儲(chǔ)區(qū)12隔開(kāi)，防止曝光區(qū)感應(yīng)電荷直接流入存儲(chǔ)區(qū)12。118為清空引腳，119為成像區(qū)引腳，121為存儲(chǔ)區(qū)引腳，131為第一串行移位寄存器控制引腳，141為第二串行移位寄存器控制引腳，131和141連接在一起，16為重置引腳，17為輸出放大器和清空溝道偏置引腳，143為第二串行移位寄存器輸出引腳，131為第一串行移位寄存器輸出引腳。
在普通工作模式下，其各個(gè)引腳所施加的時(shí)序圖如圖5所示，結(jié)合時(shí)序圖對(duì)上述過(guò)程以133為輸出引腳的單輸出模式為例具體說(shuō)明如下一幅圖象在曝光之前，首先要將成像區(qū)11的殘余電荷清空，這是“清空時(shí)間”，在圖10中用1001表示。清空是用一個(gè)1us以上的脈沖加在清空引腳118上完成的。緊接著是“曝光時(shí)間”，如圖5的1002所示，在這段時(shí)間里，所拍攝的景物在曝光區(qū)111的各個(gè)象元點(diǎn)感應(yīng)出相應(yīng)的電荷。曝光時(shí)間1002結(jié)束后，進(jìn)入轉(zhuǎn)移時(shí)間1003。這段時(shí)間是將成像區(qū)11各象元的電荷全部移入大小相同的存儲(chǔ)區(qū)12。在脈沖的作用下，成像區(qū)114的電荷一行一行地向下平移，平移下來(lái)的行進(jìn)入存儲(chǔ)區(qū)12，存儲(chǔ)區(qū)12中的象元一行一行地移入串行移位寄存器13中。在轉(zhuǎn)移時(shí)間成像脈沖、存儲(chǔ)脈沖、串行脈沖的時(shí)序關(guān)系如圖5中1008所示的虛線(xiàn)框內(nèi)所表示。其中1005、1006、1007的脈沖個(gè)數(shù)為500，因?yàn)榭偣灿?00行要轉(zhuǎn)移。這樣就完成了成像區(qū)各象元電荷整體平移到存儲(chǔ)區(qū)。轉(zhuǎn)移時(shí)間結(jié)束后，進(jìn)入“輸出時(shí)間”1004。輸出一行的過(guò)程(如1009所示)是這樣的先在存儲(chǔ)脈沖和串行脈沖的共同作用下(其相位關(guān)系如圖5中1012、1011所表示，保持一定的相位差即可，不需要嚴(yán)格按照?qǐng)D中的相位差)，將存儲(chǔ)區(qū)12整體下移一行，這樣存儲(chǔ)區(qū)12的最后一行移入串行寄存器13中。隨即在串行脈沖和重置脈沖序列的共同作用下(移出一行需要684個(gè)脈沖，其中還包括前面四個(gè)起保護(hù)作用的單元)，電荷被串行移出，并正比地轉(zhuǎn)換成電壓值從輸出引腳133移出。這樣就完成了一行的輸出，如此重復(fù)500次，就把所有的圖象信號(hào)輸出了。圖5中只畫(huà)出了第一行的轉(zhuǎn)移過(guò)程和串行輸出的過(guò)程1009，剩下的499次省略，并用1010象征性的表示。
由此可知，TC237B型CCD在普通工作模式下輸出一幀圖象所施加的脈沖序列為Q1→500X1→500(Y1→684D1)，可見(jiàn)這與①式相符合。
由上述面陣CCD工作過(guò)程的分析可知，在普通工作模式下，圖象各象元必須按一定的先后順序一位一位地串行輸出，因此對(duì)于一幀有幾十萬(wàn)象元甚至幾百萬(wàn)象元的視頻信號(hào)來(lái)說(shuō)，其幀速率是非常低的。在日常生活中，對(duì)圖象采集系統(tǒng)的采集速度要求不高(例如數(shù)碼攝像，幀速率一般為幾十赫茲)，即使幀速率很低，也能夠滿(mǎn)足需要。但是，在工業(yè)生產(chǎn)中往往對(duì)圖象采集速率要求較高，而在科研和軍事領(lǐng)域則有更高的要求。比如在軍事上，有時(shí)要求對(duì)快速移動(dòng)的目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，如果圖象采集速率不夠，未等圖象采集完畢，目標(biāo)就逃離了視場(chǎng)，造成目標(biāo)的丟失，這樣將無(wú)法跟蹤快速移動(dòng)的目標(biāo)，這就對(duì)圖象獲取系統(tǒng)的采集速度提出了更高的要求。而對(duì)于上述目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)而言，不僅要求圖象采集系統(tǒng)有較高的采集速度，還要求有較大的視場(chǎng)范圍(視場(chǎng)過(guò)小則不易捕捉到目標(biāo))以及較高的分辨率(分辨率低則跟蹤精度降低)等更多的指標(biāo)。因此采用普通工作模式是不能滿(mǎn)足上述連續(xù)快速傳遞圖象信息需要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種提高CCD圖象采集系統(tǒng)幀速率的方法，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)快速傳遞圖象信息。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種提高CCD圖象采集系統(tǒng)幀速率的方法，該方法的實(shí)質(zhì)是根據(jù)用戶(hù)的需求，在CCD的成像區(qū)內(nèi)將感興趣的區(qū)域設(shè)為子窗口，包括該子窗口的首象元坐標(biāo)(i，j)和尺寸(m行×n列)，驅(qū)動(dòng)CCD工作在子窗口工作模式下，即只將所述的子窗口內(nèi)的象元輸出CCD，而子窗口以外的象元不移出即被湮滅于CCD芯片內(nèi)部。
所述的提高CCD圖象采集系統(tǒng)幀速率的方法，對(duì)于幀轉(zhuǎn)移型CCD該方法包括下列步驟①用戶(hù)通過(guò)命令，在M行×N列的成像區(qū)內(nèi)設(shè)置首象元坐標(biāo)為(i，j)和尺寸為m行×n列的子窗口；②通過(guò)CCD驅(qū)動(dòng)器對(duì)所述的CCD施加如下序列的驅(qū)動(dòng)脈沖Q1→(MX1)→(jY1)→m[Y1→(i+n)D1]④該CCD將輸出一幀所述子窗口的圖象；式中Q1清空脈沖，為施加在CCD清空引腳上的清空脈沖，使得CCD成像區(qū)清空，清空后CCD的曝光區(qū)自動(dòng)曝光，產(chǎn)生與景物對(duì)應(yīng)的電荷；X1為第一行平移脈沖X1，它是由分別施加于CCD的成像區(qū)引腳一個(gè)成像脈沖、存儲(chǔ)區(qū)引腳一個(gè)存儲(chǔ)脈沖和串行移位寄存器控制引腳上的一個(gè)串行脈沖的組合脈沖，成像脈沖與存儲(chǔ)脈沖相位差為180度，存儲(chǔ)脈沖與串行脈沖相位差為180度，使得成像區(qū)靠近存儲(chǔ)區(qū)的一行電荷平移至存儲(chǔ)區(qū)，存儲(chǔ)區(qū)若有殘余電荷，則靠近串行移位寄存器的一行殘余電荷平移至串行移位寄存器中，串行移位寄存器中若有殘余電荷則被平移至清空溝道，平移至清空溝道內(nèi)的電荷被湮滅；Y1是第二行平移脈沖，由分別施加于CCD的存儲(chǔ)區(qū)引腳的一個(gè)存儲(chǔ)脈沖和串行移位寄存器控制引腳的一個(gè)串行脈沖的組合脈沖，此二脈沖相位差為180度，其作用使得存儲(chǔ)區(qū)中一行電荷向下平移至串行移位寄存器中，串行移位寄存器中若有殘余電荷則被平移至清空溝道內(nèi)被湮滅；D1是幀轉(zhuǎn)移型CCD象元輸出脈沖，由分別施加于CCD的串行移位寄存器控制引腳一個(gè)串行脈沖和重置引腳的一個(gè)重置脈沖的組合脈沖，此二脈沖相位差為180度，使得串行移位寄存器中的象元平移出一個(gè)；③循環(huán)施加上述脈沖序列，則輸出具有所述子窗口的高幀速率視頻圖象。
工作過(guò)程是首先一個(gè)幀轉(zhuǎn)移型CCD清空脈沖Q1施加在CCD清空引腳上，使得CCD成像區(qū)清空，清空后CCD的曝光區(qū)自動(dòng)曝光，產(chǎn)生與景物對(duì)應(yīng)的電荷；施加一次第一行平移脈沖X1，X1表示一個(gè)成像脈沖、一個(gè)存儲(chǔ)脈沖、一個(gè)串行脈沖(成像脈沖與存儲(chǔ)脈沖相位差為180度，存儲(chǔ)脈沖與串行脈沖相位差為180度)分別施加于CCD的成像區(qū)引腳、存儲(chǔ)區(qū)引腳和串行移位寄存器控制引腳上，使得成像區(qū)靠近存儲(chǔ)區(qū)的一行電荷平移至存儲(chǔ)區(qū)，存儲(chǔ)區(qū)若有殘余電荷，則靠近串行移位寄存器的一行殘余電荷平移至串行移位寄存器中，串行移位寄存器中若有殘余電荷則被平移至清空溝道，平移至清空溝道內(nèi)的電荷被湮滅；連續(xù)施加M次X1，則成像區(qū)的電荷完全平移到存儲(chǔ)區(qū)；然后施加一次Y1，Y1是第二行平移脈沖，表示一個(gè)存儲(chǔ)脈沖、一個(gè)串行脈沖(此二脈沖相位差為180度)分別施加于CCD的存儲(chǔ)區(qū)引腳和串行移位寄存器控制引腳上，使得存儲(chǔ)區(qū)中一行電荷向下平移至串行移位寄存器中，串行移位寄存器中若有殘余電荷則被平移至清空溝道內(nèi)被湮滅；連續(xù)施加j次Y1，存儲(chǔ)區(qū)電荷向下平移j行，則子窗口被平移到存儲(chǔ)區(qū)下方靠近串行移位寄存器的位置；再次施加Y1使得子窗口內(nèi)一行電荷平移到串行移位寄存器中，然后連續(xù)施加(i+n)次D1(D1是幀轉(zhuǎn)移型CCD象元輸出脈沖，表示一個(gè)串行脈沖和一個(gè)重置脈沖，此二脈沖相位差為180度，分別施加于CCD的串行移位寄存器控制引腳和重置引腳上，使得串行移位寄存器中的象元平移出一個(gè))，使得該行感興趣的象元輸出；連續(xù)施加m次[Y1→(i+n)D1]脈沖序列使得子窗口內(nèi)所有象元均輸出，此時(shí)一幀的輸出宣告結(jié)束，即可進(jìn)入下一幀的曝光。需要注意的是子窗口上方的電荷仍然殘留在存儲(chǔ)區(qū)，當(dāng)下一幀完成MX1這一步驟之后，不僅成像區(qū)的電荷平移到了存儲(chǔ)區(qū)，同時(shí)在存儲(chǔ)區(qū)殘留的上一幀的電荷也被平移出存儲(chǔ)區(qū)之外。
所述的提高CCD圖象采集系統(tǒng)幀速率的方法，對(duì)于隔列轉(zhuǎn)移型CCD該方法包括下列步驟①用戶(hù)通過(guò)命令，在M行×N列的成像直條內(nèi)設(shè)置首象元坐標(biāo)為(i，j)、尺寸為m行×n列的子窗口；
②通過(guò)CCD驅(qū)動(dòng)器對(duì)所述的CCD施加的CCD如下序列的驅(qū)動(dòng)脈沖Q2→Z2→(jX2)→m[X2→(i+n)D2]→(M-j-m)X2，該CCD將輸出一幀所述子窗口的圖象；式中Q2清空脈沖，是一個(gè)施加在隔列轉(zhuǎn)移型CCD清空引腳上脈沖，使得CCD成像直條清空，清空后CCD的曝光直條自動(dòng)曝光，產(chǎn)生與景物對(duì)應(yīng)的電荷；Z2為隔列轉(zhuǎn)移型CCD幀平移脈沖，Z2分別施加于CCD的成像直條引腳一個(gè)成像脈沖和存儲(chǔ)直條引腳上的一個(gè)存儲(chǔ)脈沖的組合脈沖，此二脈沖相位差為180度，使得成像直條內(nèi)的電荷轉(zhuǎn)移至存儲(chǔ)直條；X2是隔列轉(zhuǎn)移型CCD行平移脈沖，X2由分別施加于CCD的存儲(chǔ)直條引腳的一個(gè)存儲(chǔ)脈沖和串行移位寄存器控制引腳的一個(gè)串行脈沖的組合脈沖，此二脈沖相位差為180度，使得成像直條中一行電荷向下平移至串行移位寄存器中，串行移位寄存器中若有殘余電荷則被平移至清空溝道內(nèi)被湮滅；D1是隔列轉(zhuǎn)移型CCD象元輸出脈沖，D1是分別施加于CCD的串行移位寄存器控制引腳的一個(gè)串行脈沖和重置引腳上的一個(gè)重置脈沖的組合脈沖，此二脈沖相位差為180度，使得串行移位寄存器中的象元平移出一個(gè)；工作過(guò)程如下首先一個(gè)隔列轉(zhuǎn)移型CCD清空脈沖Q2施加在CCD清空引腳上，使得CCD成像直條清空，清空后CCD的曝光直條自動(dòng)曝光，產(chǎn)生與景物對(duì)應(yīng)的電荷；然后施加一次幀平移脈沖Z2，Z2表示一個(gè)成像脈沖、一個(gè)存儲(chǔ)脈沖(此二脈沖相位差為180度)分別施加于CCD的成像直條引腳、存儲(chǔ)直條引腳上，使得成像直條內(nèi)的電荷轉(zhuǎn)移至存儲(chǔ)直條；然后施加一次X2，X2是隔列轉(zhuǎn)移型CCD行平移脈沖，表示一個(gè)存儲(chǔ)脈沖、一個(gè)串行脈沖(此二脈沖相位差為180度)分別施加于CCD的存儲(chǔ)直條引腳和串行移位寄存器控制引腳，使得成像直條中一行電荷向下平移至串行移位寄存器中，串行移位寄存器中若有殘余電荷則被平移至清空溝道內(nèi)被湮滅；連續(xù)施加j次X2，則子窗口被平移到存儲(chǔ)直條下方靠近串行移位寄存器的位置；再次施加X(jué)2使得子窗口內(nèi)一行電荷平移到串行移位寄存器中，然后連續(xù)施加(i+n)次D1(D1是隔列轉(zhuǎn)移型CCD象元輸出脈沖，表示一個(gè)串行脈沖和一個(gè)重置脈沖，此二脈沖相位差為180度，分別施加于CCD的串行移位寄存器控制引腳和重置引腳上，使得串行移位寄存器中的象元平移出一個(gè))，使得該行感興趣的象元輸出；連續(xù)施加m次[X2→(i+n)D2]脈沖序列使得子窗口內(nèi)所有象元均輸出；接著連續(xù)施加(M-j-m)次X2使得存儲(chǔ)直條內(nèi)子窗口上方的電荷移出存儲(chǔ)區(qū)；這樣一幀圖象的輸出宣告結(jié)束，下一幀的輸出即可開(kāi)始。
這里值得注意的是幀轉(zhuǎn)移型CCD不需將存儲(chǔ)區(qū)的殘余電荷移出存儲(chǔ)區(qū)，因?yàn)樵谙乱粠琈X1作用的時(shí)候會(huì)將這些殘余電荷移出存儲(chǔ)區(qū)，而隔列轉(zhuǎn)移型CCD因其結(jié)構(gòu)的原因(其結(jié)構(gòu)已經(jīng)在背景技術(shù)中說(shuō)明)，必須將這些殘余電荷移出存儲(chǔ)直條。
③循環(huán)施加上述脈沖序列，則輸出具有所述子窗口的高幀速率視頻圖象。
所述的提高CCD圖象采集系統(tǒng)幀速率的方法，對(duì)于全幀型CCD該方法包括下列步驟①通過(guò)命令，在M行×N列的成像區(qū)設(shè)置首象元坐標(biāo)為(i，j)、尺寸為m行×n列的子窗口；②通過(guò)CCD驅(qū)動(dòng)器對(duì)所述的CCD施加的CCD如下序列的驅(qū)動(dòng)脈沖Q3→(jX3)→m[X3→(i+n)D3]，⑥該CCD將輸出一幀所述子窗口的圖象；式中Q3是全幀型CCD清空脈沖，使得CCD成像區(qū)清空，CCD的曝光區(qū)開(kāi)始曝光，曝光區(qū)產(chǎn)生與景物對(duì)應(yīng)的電荷；X3是全幀型CCD行平移脈沖，X3表示分別施加于CCD的成像區(qū)引腳的一個(gè)成像脈沖和串行移位寄存器控制引腳的一個(gè)串行脈沖的組合脈沖，此二脈沖相位差為180度，使得成像區(qū)中一行電荷向下平移至串行移位寄存器中，串行移位寄存器中若有殘余電荷則被平移至清空溝道內(nèi)被湮滅；D3是全幀型CCD象元輸出脈沖，表示分別施加于CCD的串行移位寄存器控制引腳的一個(gè)串行脈沖和重置引腳上的一個(gè)重置脈沖的組合脈沖，此二脈沖相位差為180度，使得串行移位寄存器中的象元平移輸出一個(gè)；其工作過(guò)程是首先一個(gè)全幀型CCD清空脈沖Q3施加在CCD清空引腳上，使得CCD成像區(qū)清空，CCD的曝光區(qū)開(kāi)始曝光，曝光區(qū)產(chǎn)生與景物對(duì)應(yīng)的電荷；施加一次是全幀型CCD行平移脈沖X3，X3表示一個(gè)成像脈沖、一個(gè)串行脈沖(此二脈沖相位差為180度)分別施加于CCD的成像區(qū)引腳和串行移位寄存器控制引腳，使得成像區(qū)中一行電荷向下平移至串行移位寄存器中，串行移位寄存器中若有殘余電荷則被平移至清空溝道內(nèi)被湮滅；連續(xù)施加j次X3，則子窗口被平移到成像區(qū)下方靠近串行移位寄存器的位置；再次施加X(jué)3使得子窗口內(nèi)一行電荷平移到串行移位寄存器中，然后連續(xù)施加(i+n)次D3(D3是全幀型CCD象元輸出脈沖，表示一個(gè)串行脈沖和一個(gè)重置脈沖，此二脈沖相位差為180度，分別施加于CCD的串行移位寄存器控制引腳和重置引腳上，使得串行移位寄存器中的象元平移出一個(gè))，使得該行感興趣的象元輸出；連續(xù)施加m次[X3→(i+n)D3]脈沖序列使得子窗口內(nèi)所有象元均輸出；這樣一幀圖象的輸出宣告結(jié)束，下一幀的輸出即可開(kāi)始。
③循環(huán)施加上述脈沖序列，則輸出具有所述子窗口的高幀速率視頻圖象。
本發(fā)明的技術(shù)效果根據(jù)以上各種類(lèi)型的CCD子窗口工作模式可以看出，子窗口工作模式相對(duì)于普通工作模式主要在以下幾個(gè)方面節(jié)約了每一幀圖象的輸出時(shí)間1、子窗口下方各行象元未輸出2、子窗口一側(cè)的象元未輸出3、子窗口上方各行象元未輸出4、只有子窗口內(nèi)部象元和子窗口另一側(cè)的象元得以輸出，因此節(jié)省了輸出時(shí)間。
本發(fā)明所述的提高CCD圖象采集速率的方法與普通工作模式相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)1、通過(guò)開(kāi)辟子窗口的方法提高了普通CCD芯片的圖象采集速率；2、所述子窗口(即“感興趣區(qū)域”)位置可以移動(dòng)，因此可以對(duì)視場(chǎng)中不同位置的圖象加以采集；3、所述子窗口(即“感興趣區(qū)域”)尺寸可以變化，因此采集圖象的視場(chǎng)范圍可以改變。


圖1幀轉(zhuǎn)移型CCD結(jié)構(gòu)示意2隔列轉(zhuǎn)移型CCD結(jié)構(gòu)示意3全幀型CCD結(jié)構(gòu)示意4TC237B型CCD結(jié)構(gòu)5TC237B型CCD普通工作模式時(shí)序6子窗口位置示意7TC237B型CCD子窗口工作模式時(shí)序圖具體實(shí)施方式
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例1-TC237B型幀轉(zhuǎn)移CCD先請(qǐng)參閱圖4和圖6，圖4是TC237B型CCD結(jié)構(gòu)圖，圖6是本發(fā)明子窗口位置示意圖。
在介紹“子窗口工作模式”的具體實(shí)現(xiàn)之前，先解釋一下本發(fā)明所使用的一些名詞所述的“位置”，就是子窗口1109相對(duì)CCD感光面上的參考點(diǎn)的坐標(biāo)。例如取成像區(qū)11左下角的那個(gè)象元為參考點(diǎn)，即坐標(biāo)原點(diǎn)1108。而代表窗口位置的點(diǎn)取該窗口左下角的點(diǎn)，稱(chēng)其為“首象元”115。這樣，子窗口1109的位置就可用子窗口首象元115相對(duì)坐標(biāo)原點(diǎn)1108的坐標(biāo)值來(lái)表示。這里選取坐標(biāo)原點(diǎn)的方式可以多種多樣，同樣首象元的選取也有多種方式。橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的單位是象元。所述的“尺寸”是指所開(kāi)窗口1109的長(zhǎng)度和寬度，其單位也是象元。假設(shè)位置坐標(biāo)為(i，j)，尺寸大小為(m行，n列)。子窗口就如圖6中小方塊1109所示。
由于TC237B為幀轉(zhuǎn)移型CCD，因此對(duì)于該CCD，若用戶(hù)在500行×680列的成像區(qū)11內(nèi)僅對(duì)首象元坐標(biāo)為(i，j)、尺寸為m行×n列的子窗口1109感興趣，那么所要施加的CCD驅(qū)動(dòng)脈沖序列為(僅介紹以133為輸出引腳的單輸出模式)Q1→(500X1)→(jY1)→m[Y1→(4+i+n)D1]………………⑦在該驅(qū)動(dòng)脈沖序列的驅(qū)動(dòng)下，所述的CCD輸出一幀所述子窗口1109的圖象，若循環(huán)施加上述脈沖序列，則輸出具有所述子窗口的高幀速率視頻圖象。
⑦式較④有一處改變就是⑦式中D1前面的系數(shù)是4+i+n，而④式中則是i+n。⑦式多出4個(gè)脈沖是因?yàn)門(mén)C237B型CCD串行移位寄存器113前面有四個(gè)起保護(hù)作用的單元134，電荷的輸出必須經(jīng)過(guò)這四個(gè)單元。
⑦式所表示的含義與④式完全相同，其工作過(guò)程
首先一個(gè)幀轉(zhuǎn)移型CCD清空脈沖Q1施加在CCD清空引腳118上，使得CCD成像區(qū)11清空，清空后CCD的曝光區(qū)111自動(dòng)曝光，產(chǎn)生與景物對(duì)應(yīng)的電荷；施加一次第一行平移脈沖X1，其中Q1清空脈沖，為施加在CCD清空引腳上的清空脈沖，使得CCD成像區(qū)清空，清空后CCD的曝光區(qū)自動(dòng)曝光，產(chǎn)生與景物對(duì)應(yīng)的電荷；X1為第一行平移脈沖，它是由分別施加于CCD的成像區(qū)引腳119上一個(gè)成像脈沖、存儲(chǔ)區(qū)引腳121一個(gè)存儲(chǔ)脈沖和串行移位寄存器控制引腳131上的一個(gè)串行脈沖的組合脈沖，成像脈沖與存儲(chǔ)脈沖相位差為180度，存儲(chǔ)脈沖與串行脈沖相位差為180度，使得成像區(qū)11靠近存儲(chǔ)區(qū)12的一行電荷平移至存儲(chǔ)區(qū)12，存儲(chǔ)區(qū)12若有殘余電荷，則靠近串行移位寄存器13的一行殘余電荷平移至串行移位寄存器13中，串行移位寄存器13中若有殘余電荷則被平移至清空溝道15，平移至清空溝道15內(nèi)的電荷被湮滅；Y1是第二行平移脈沖，由分別施加于CCD的存儲(chǔ)區(qū)引腳121的一個(gè)存儲(chǔ)脈沖和串行移位寄存器控制引腳131的一個(gè)串行脈沖的組合脈沖，此二脈沖相位差為180度，其作用使得存儲(chǔ)區(qū)12中一行電荷向下平移至串行移位寄存器13中，串行移位寄存器13中若有殘余電荷，則被平移至清空溝道15內(nèi)被湮滅；D1是幀轉(zhuǎn)移型CCD象元輸出脈沖，由分別施加于CCD的串行移位寄存器控制引腳131一個(gè)串行脈沖和重置引腳16的一個(gè)重置脈沖的組合脈沖，此二脈沖相位差為180度，使得串行移位寄存器131中的象元通過(guò)輸出引腳133輸出一個(gè)象元；連續(xù)施加500次X1，則成像區(qū)11的電荷完全平移到存儲(chǔ)區(qū)12；然后連續(xù)施加j次Y1，存儲(chǔ)區(qū)12電荷向下平移j行，則子窗口1109被平移到存儲(chǔ)區(qū)12下方靠近串行移位寄存器13的位置；再次施加Y1使得子窗口1109內(nèi)一行電荷平移到串行移位寄存器13中，然后連續(xù)施加(4+i+n)次D1，每次使得串行移位寄存器13中的象元輸出一個(gè)象元，(4+i+n)次使得該行感興趣的象元輸出；連續(xù)施加m次[Y1→(4+i+n)D1]脈沖序列，就使得子窗口1109內(nèi)所有象元都輸出，此時(shí)一幀的輸出宣告結(jié)束，即可進(jìn)入下一幀的曝光。需要注意的是子窗口1109上方的電荷仍然殘留在存儲(chǔ)區(qū)12，當(dāng)下一幀完成500X1這一步驟之后，不僅成像區(qū)111的電荷平移到了存儲(chǔ)區(qū)12，同時(shí)在存儲(chǔ)區(qū)12殘留的上一幀的電荷也被平移出存儲(chǔ)區(qū)12之外。
在“子窗口工作模式”下，各個(gè)引腳所施加的時(shí)序圖如圖7所示，結(jié)合時(shí)序圖對(duì)子窗口工作過(guò)程具體解釋如下在清空時(shí)間1001、曝光時(shí)間1002和轉(zhuǎn)移時(shí)間1003內(nèi)，時(shí)序與前文所述和圖5所示的普通工作模式(即整幀全部輸出)完全相同。這部分時(shí)間是很短的，沒(méi)有必要也沒(méi)有辦法“節(jié)省”。轉(zhuǎn)移結(jié)束之后，成像區(qū)11的感應(yīng)電荷全部轉(zhuǎn)移到下方的存儲(chǔ)區(qū)12對(duì)應(yīng)的位置。關(guān)鍵的變化是在輸出時(shí)間。這里我們對(duì)驅(qū)動(dòng)脈沖序列做如下三點(diǎn)變更。
第一，我們?cè)趫D5中的1016所表示的“輸出時(shí)間”之前再增加幾個(gè)脈沖，如圖7中1201所示，增加的脈沖個(gè)數(shù)為j，使得子窗口1109下面各行不需要的數(shù)據(jù)直接移到下面的清空溝道15而被湮滅，這樣節(jié)省了很多時(shí)間。
第二，在輸出時(shí)間，由于第一次的修改，使得子窗口下面的行已經(jīng)被湮滅，我們只需將m行數(shù)據(jù)輸出，而不必將所有500行全部輸出。所以圖5中的1016循環(huán)了500次，而圖7中1202只需循環(huán)m次，這節(jié)省了很大一部分時(shí)間。子窗口1105上方那些行在下一幀圖象的轉(zhuǎn)移時(shí)間1003內(nèi)會(huì)自動(dòng)下移，并在清空溝道15中被湮滅。
第三，在第二次修改中所述的m次循環(huán)，其每個(gè)循環(huán)之內(nèi)還可做一些修改。圖5中的1014、1015共需要684個(gè)脈沖，而圖7中1203、1204只需4+i+n個(gè)脈沖，剩下的數(shù)據(jù)在每一行下移的過(guò)程中也隨之下移，直到移動(dòng)到清空溝道15后被湮滅。這又節(jié)省了相當(dāng)可觀(guān)的時(shí)間。以上就是本發(fā)明方法提高CCD圖象采集系統(tǒng)幀速率的原因和實(shí)質(zhì)。
本實(shí)施例的過(guò)程與本發(fā)明的技術(shù)方案中描敘的過(guò)程是相同的。
實(shí)施例2-隔列轉(zhuǎn)移型CCD本發(fā)明提高CCD圖象采集系統(tǒng)幀速率的方法，對(duì)于隔列轉(zhuǎn)移型CCD包括下列步驟①用戶(hù)通過(guò)命令，在M行×N列的成像直條內(nèi)設(shè)置首象元坐標(biāo)為(i，j)、尺寸為m行×n列的子窗口；②通過(guò)CCD驅(qū)動(dòng)器對(duì)所述的CCD施加的CCD如下序列的驅(qū)動(dòng)脈沖Q2→Z2→(jX2)→m[X2→(i+n)D2]→(M-j-m)X2，該CCD將輸出一幀所述子窗口的圖象，其中Q2清空脈沖，是一個(gè)施加在隔列轉(zhuǎn)移型CCD清空引腳上脈沖，使得CCD成像直條清空，清空后CCD的曝光直條自動(dòng)曝光，產(chǎn)生與景物對(duì)應(yīng)的電荷；Z2為隔列轉(zhuǎn)移型CCD幀平移脈沖，Z2分別施加于CCD的成像直條引腳一個(gè)成像脈沖和存儲(chǔ)直條引腳上的一個(gè)存儲(chǔ)脈沖的組合脈沖，此二脈沖相位差為180度，使得成像直條內(nèi)的電荷轉(zhuǎn)移至存儲(chǔ)直條；X2是隔列轉(zhuǎn)移型CCD行平移脈沖，X2由分別施加于CCD的存儲(chǔ)直條引腳的一個(gè)存儲(chǔ)脈沖和串行移位寄存器控制引腳的一個(gè)串行脈沖的組合脈沖，此二脈沖相位差為180度，使得成像直條中一行電荷向下平移至串行移位寄存器中，串行移位寄存器中若有殘余電荷則被平移至清空溝道內(nèi)被湮滅；D1是隔列轉(zhuǎn)移型CCD象元輸出脈沖，D1是分別施加于CCD的串行移位寄存器控制引腳的一個(gè)串行脈沖和重置引腳上的一個(gè)重置脈沖的組合脈沖，此二脈沖相位差為180度，使得串行移位寄存器中的象元平移出一個(gè)；③循環(huán)施加上述脈沖序列，則輸出具有所述子窗口的高幀速率視頻圖象。
實(shí)施例3-全幀型CCD本發(fā)明提高CCD圖象采集系統(tǒng)幀速率的方法，對(duì)于全幀型CCD該方法包括下列步驟①通過(guò)命令，在M行×N列的成像區(qū)設(shè)置首象元坐標(biāo)為(i，j)、尺寸為m行×n列的子窗口；②通過(guò)CCD驅(qū)動(dòng)器對(duì)所述的CCD施加的CCD如下序列的驅(qū)動(dòng)脈沖Q3→(jX3)→m[X3→(i+n)D3]，該CCD將輸出一幀所述子窗口的圖象，其中Q3是全幀型CCD清空脈沖，使得CCD成像區(qū)清空，CCD的曝光區(qū)開(kāi)始曝光，曝光區(qū)產(chǎn)生與景物對(duì)應(yīng)的電荷；X3是全幀型CCD行平移脈沖，X3表示分別施加于CCD的成像區(qū)引腳的一個(gè)成像脈沖和串行移位寄存器控制引腳的一個(gè)串行脈沖的組合脈沖，此二脈沖相位差為180度，使得成像區(qū)中一行電荷向下平移至串行移位寄存器中，串行移位寄存器中若有殘余電荷則被平移至清空溝道內(nèi)被湮滅；D3是全幀型CCD象元輸出脈沖，表示分別施加于CCD的串行移位寄存器控制引腳的一個(gè)串行脈沖和重置引腳上的一個(gè)重置脈沖的組合脈沖，此二脈沖相位差為180度，使得串行移位寄存器中的象元平移輸出一個(gè)；③循環(huán)施加上述脈沖序列，則輸出具有所述子窗口的高幀速率視頻圖象。
權(quán)利要求
1.一種提高CCD圖象采集系統(tǒng)幀速率的方法，其特征在于該方法的實(shí)質(zhì)是根據(jù)用戶(hù)的需求，在CCD的成像區(qū)內(nèi)將感興趣的區(qū)域設(shè)為子窗口，包括該子窗口的首象元坐標(biāo)(i，j)和尺寸(m行×n列)，驅(qū)動(dòng)CCD工作在子窗口工作模式下只將所述的子窗口內(nèi)的象元輸出CCD，而子窗口以外的象元不移出即被湮滅于CCD芯片內(nèi)部。
2.權(quán)利要求1所述的提高CCD圖象采集系統(tǒng)幀速率的方法，其特征在于對(duì)于幀轉(zhuǎn)移型CCD該方法包括下列步驟①用戶(hù)通過(guò)命令，在M行×N列的成像區(qū)(11)內(nèi)設(shè)置首象元坐標(biāo)為(i，i)和尺寸為m行×n列的子窗口；②通過(guò)CCD驅(qū)動(dòng)器對(duì)所述的CCD施加如下序列的驅(qū)動(dòng)脈沖Q1→(MX1)→(jY1)→m[Y1→(i+n)D1]，該CCD將輸出一幀所述子窗口的圖象，其中Q1清空脈沖，為施加在CCD清空引腳上的脈沖，使得CCD成像區(qū)清空，清空后CCD的曝光區(qū)自動(dòng)曝光，產(chǎn)生與景物對(duì)應(yīng)的電荷；X1為第一行平移脈沖X1，它是由分別施加于CCD的成像區(qū)引腳一個(gè)成像脈沖、存儲(chǔ)區(qū)引腳一個(gè)存儲(chǔ)脈沖和串行移位寄存器控制引腳上的一個(gè)串行脈沖的組合脈沖，成像脈沖與存儲(chǔ)脈沖相位差為180度，存儲(chǔ)脈沖與串行脈沖相位差為180度，使得成像區(qū)靠近存儲(chǔ)區(qū)的一行電荷平移至存儲(chǔ)區(qū)，存儲(chǔ)區(qū)若有殘余電荷，則靠近串行移位寄存器的一行殘余電荷平移至串行移位寄存器中，串行移位寄存器中若有殘余電荷則被平移至清空溝道，平移至清空溝道內(nèi)的電荷被湮滅；Y1是第二行平移脈沖，由分別施加于CCD的存儲(chǔ)區(qū)引腳的一個(gè)存儲(chǔ)脈沖和串行移位寄存器控制引腳的一個(gè)串行脈沖的組合脈沖，此二脈沖相位差為180度，其作用使得存儲(chǔ)區(qū)中一行電荷向下平移至串行移位寄存器中，串行移位寄存器中若有殘余電荷則被平移至清空溝道內(nèi)被湮滅；D1是幀轉(zhuǎn)移型CCD象元輸出脈沖，由分別施加于CCD的串行移位寄存器控制引腳一個(gè)串行脈沖和重置引腳的一個(gè)重置脈沖的組合脈沖，此二脈沖相位差為180度，使得串行移位寄存器中的象元平移出一個(gè)；③循環(huán)施加上述脈沖序列，則輸出具有所述子窗口的高幀速率視頻圖象。
3.權(quán)利要求1所述的提高CCD圖象采集系統(tǒng)幀速率的方法，其特征在于對(duì)于隔列轉(zhuǎn)移型CCD該方法包括下列步驟①用戶(hù)通過(guò)命令，在M行×N列的成像直條內(nèi)設(shè)置首象元坐標(biāo)為(i，i)、尺寸為m行×n列的子窗口；②通過(guò)CCD驅(qū)動(dòng)器對(duì)所述的CCD施加的CCD如下序列的驅(qū)動(dòng)脈沖Q2→Z2→(jX2)→m[X2→(i+n)D2]→(M-j-m)X2，該CCD將輸出一幀所述子窗口的圖象，其中Q2清空脈沖，是一個(gè)施加在隔列轉(zhuǎn)移型CCD清空引腳上脈沖，使得CCD成像直條清空，清空后CCD的曝光直條自動(dòng)曝光，產(chǎn)生與景物對(duì)應(yīng)的電荷；Z2為隔列轉(zhuǎn)移型CCD幀平移脈沖，Z2分別施加于CCD的成像直條引腳一個(gè)成像脈沖和存儲(chǔ)直條引腳上的一個(gè)存儲(chǔ)脈沖的組合脈沖，此二脈沖相位差為180度，使得成像直條內(nèi)的電荷轉(zhuǎn)移至存儲(chǔ)直條；X2是隔列轉(zhuǎn)移型CCD行平移脈沖，X2由分別施加于CCD的存儲(chǔ)直條引腳的一個(gè)存儲(chǔ)脈沖和串行移位寄存器控制引腳的一個(gè)串行脈沖的組合脈沖，此二脈沖相位差為180度，使得成像直條中一行電荷向下平移至串行移位寄存器中，串行移位寄存器中若有殘余電荷則被平移至清空溝道內(nèi)被湮滅；D1是隔列轉(zhuǎn)移型CCD象元輸出脈沖，D1是分別施加于CCD的串行移位寄存器控制引腳的一個(gè)串行脈沖和重置引腳上的一個(gè)重置脈沖的組合脈沖，此二脈沖相位差為180度，使得串行移位寄存器中的象元平移出一個(gè)；③循環(huán)施加上述脈沖序列，則輸出具有所述子窗口的高幀速率視頻圖象。
4.權(quán)利要求1所述的提高CCD圖象采集系統(tǒng)幀速率的方法，其特征在于對(duì)于全幀型CCD該方法包括下列步驟①通過(guò)命令，在M行×N列的成像區(qū)設(shè)置首象元坐標(biāo)為(i，j)、尺寸為m行×n列的子窗口；②通過(guò)CCD驅(qū)動(dòng)器對(duì)所述的CCD施加的CCD如下序列的驅(qū)動(dòng)脈沖Q3→(jX3)→m[X3→(i+n)D3]，該CCD將輸出一幀所述子窗口的圖象，其中Q3是全幀型CCD清空脈沖，使得CCD成像區(qū)清空，CCD的曝光區(qū)開(kāi)始曝光，曝光區(qū)產(chǎn)生與景物對(duì)應(yīng)的電荷；X3是全幀型CCD行平移脈沖，X3表示分別施加于CCD的成像區(qū)引腳的一個(gè)成像脈沖和串行移位寄存器控制引腳的一個(gè)串行脈沖的組合脈沖，此二脈沖相位差為180度，使得成像區(qū)中一行電荷向下平移至串行移位寄存器中，串行移位寄存器中若有殘余電荷則被平移至清空溝道內(nèi)被湮滅；D3是全幀型CCD象元輸出脈沖，表示分別施加于CCD的串行移位寄存器控制引腳的一個(gè)串行脈沖和重置引腳上的一個(gè)重置脈沖的組合脈沖，此二脈沖相位差為180度，使得串行移位寄存器中的象元平移輸出一個(gè)；③循環(huán)施加上述脈沖序列，則輸出具有所述子窗口的高幀速率視頻圖象。
全文摘要
一種提高CCD圖象采集系統(tǒng)幀速率的方法，該方法的實(shí)質(zhì)是根據(jù)用戶(hù)的需求，在CCD的成像區(qū)內(nèi)將感興趣的區(qū)域設(shè)為子窗口，包括該子窗口的首象元坐標(biāo)(i，j)和尺寸(m行×n列)，驅(qū)動(dòng)CCD工作在子窗口工作模式下，即只將所述的子窗口內(nèi)的象元輸出CCD，而子窗口以外的象元不移出即被湮滅于CCD芯片內(nèi)部。從而縮短了每一幀圖象的處理時(shí)間，因而提高了圖象幀速率。并且“感興趣區(qū)域”的尺寸和位置坐標(biāo)均可根據(jù)用戶(hù)要求自由改變，因此提高了CCD圖象采集設(shè)備的適應(yīng)性。
文檔編號(hào)H01L27/148GK1738356SQ20051002938
公開(kāi)日2006年2月22日 申請(qǐng)日期2005年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月2日
發(fā)明者秦世博, 董作人, 葉青, 韓澤華, 方祖捷, 瞿榮輝 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所