帶有電流輸出型分段積分讀出電路的nm0s線陣圖像傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種帶有電流輸出型分段積分讀出電路的NM0S線陣圖像傳感器，該電流輸出型分段積分讀出電路包括放大器和選通開關(guān)；其中，放大器的正端與引腳Vscd連接，同時(shí)連接+V的偏置電壓；負(fù)端與選通開關(guān)連接；放大器的負(fù)端與輸出端并聯(lián)積分電容，同時(shí)在放大器的負(fù)端與輸出端并聯(lián)復(fù)位開關(guān)，復(fù)位開關(guān)的控制端由復(fù)位脈沖4\?^控制；選通開關(guān)串聯(lián)在電路中，控制端由選通脈沖Oselect控制，另外一端與圖像傳感器的ActiveVideo引腳連接。本發(fā)明的帶有電流輸出型分段積分讀出電路的NM0S線陣圖像傳感器，性能好，能夠提高圖像傳感器輸出信號(hào)的信噪比，提高傳感器對入射光強(qiáng)度的適應(yīng)性，擴(kuò)大了傳感器的工作范圍。
【專利說明】帶有電流輸出型分段積分讀出電路的NMOS線陣圖像傳感 器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種NM0S線陣圖像傳感器，特別涉及一種帶有電流輸出型分段積分 讀出電路的NM0S線陣圖像傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002] 圖1所示的電流輸出型外部讀出電路的結(jié)構(gòu)，采用電荷放大器對像元的輸出信號(hào) 電流進(jìn)行積分，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)濾波、放大后，得到的信號(hào)的直流電平與像 兀中信號(hào)電荷的電荷量成正比。 φ select為復(fù)位開關(guān)，用于在一個(gè)像兀的信號(hào)輸出結(jié)束后， 對輸出信號(hào)進(jìn)行復(fù)位，以進(jìn)行下一個(gè)像元信號(hào)的輸出。
[0003] 圖1所示的讀出電路，一次讀取的過程中，傳感器所有像元的信號(hào)都被讀出，這也 決定了所有像元的積分時(shí)間長短是相同的。在相同的積分時(shí)間下，可能使得入射光信號(hào)強(qiáng) 的像元的輸出接近飽和；而入射光信號(hào)弱的像元的輸出接近于零，使得信號(hào)被噪聲淹沒。由 于外部讀出電路不能夠?qū)ctive Video上的輸出信號(hào)進(jìn)行選擇性讀出，無法實(shí)現(xiàn)分段積分 的功能。
[0004] 通過軟件改變傳感器的驅(qū)動(dòng)脈沖時(shí)序也可以實(shí)現(xiàn)分段積分的功能。但是，使用該 方法實(shí)現(xiàn)分段積分，驅(qū)動(dòng)脈沖時(shí)序的實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜；而且，一幀圖像數(shù)據(jù)中，不同像元的積 分時(shí)間只能單調(diào)增加或單調(diào)減少；所有像元的有效圖像數(shù)據(jù)讀出頻率取決于所有像元的最 大積分時(shí)間，像元利用率低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問題，提供一種帶有電流輸出型分段積分讀出電 路的NM0S線陣圖像傳感器。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下：
[0007] -種帶有電流輸出型分段積分讀出電路的NM0S線陣圖像傳感器，該電流輸出型 分段積分讀出電路包括放大器和選通開關(guān)；其中，
[0008] 放大器的正端與引腳Vscd連接，同時(shí)連接+V的偏置電壓；負(fù)端與選通開關(guān)連接； 放大器的負(fù)端與輸出端并聯(lián)積分電容，同時(shí)在放大器的負(fù)端與輸出端并聯(lián)復(fù)位開關(guān)，復(fù)位 開關(guān)的控制端由復(fù)位脈沖<^ eset控制；
[0009] 選通開關(guān)串聯(lián)在電路中，控制端由選通脈沖Oselect控制，另外一端與圖像傳感 器的Active Video引腳連接。
[0010] 在上述技術(shù)方案中，在圖像傳感器的一個(gè)幀讀出周期內(nèi)，選通開關(guān)可以控制某個(gè) 像元的信號(hào)是否讀出。
[0011] 本發(fā)明具有以下的有益效果：
[0012] 本發(fā)明的帶有電流輸出型分段積分讀出電路的NM0S線陣圖像傳感器：
[0013] 1)性能好，能夠方便靈活的實(shí)現(xiàn)NM0S線陣圖像傳感器的分段積分功能，提高圖像 傳感器輸出信號(hào)的信噪比，提高傳感器對入射光強(qiáng)度的適應(yīng)性；
[0014] 2)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，成本低，不需要改變傳感器的硬件結(jié)構(gòu)，只需要對圖像傳感器 的讀出電路的通用設(shè)計(jì)做簡單的改動(dòng)，就能夠使圖像傳感器具有分段積分的功能；
[0015] 4)方法靈活，圖像傳感器一幀數(shù)據(jù)內(nèi)不同像元的積分時(shí)間可以隨意設(shè)置，不同像 元積分時(shí)間的大小與像元在圖像傳感器上的位置無關(guān)；
[0016] 5)適用范圍廣，本發(fā)明的NM0S線陣圖像傳感器中的電壓輸出型分段積分讀出電 路，也適用于其他使用相似驅(qū)動(dòng)方法的線陣圖像傳感器。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0018] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)的電流輸出型外部讀出電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖2為本發(fā)明的NM0S線陣圖像傳感器中的具有選通開關(guān)的電流輸出型讀出電路 結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖3為圖2所示的NM0S線陣圖像傳感器的第k組像元的讀出脈沖示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做以詳細(xì)說明。
[0022] 本發(fā)明的帶有電流輸出型分段積分讀出電路的NM0S線陣圖像傳感器中的具有分 段積分功能的硬件結(jié)構(gòu)的電流輸出型讀出電路如圖2所示。
[0023] 電流輸出型讀出電路中，放大器的正端與引腳Vscd連接，同時(shí)連接+V的偏置電 壓；負(fù)端與選通開關(guān)連接，選通開關(guān)的控制端由選通脈沖Oselect控制。選通開關(guān)串聯(lián)在 電路中，另外一端與圖像傳感器的Active Video引腳連接。放大器的負(fù)端與輸出端并聯(lián)積 分電容，同時(shí)在放大器的負(fù)端與輸出端并聯(lián)復(fù)位開關(guān)，復(fù)位開關(guān)的控制端由復(fù)位脈沖 控制。
[0024] 本發(fā)明的帶有電流輸出型分段積分讀出電路的NM0S線陣圖像傳感器在工作過程 中，在圖像傳感器的一個(gè)幀讀出周期內(nèi)，在外部驅(qū)動(dòng)脈沖時(shí)序的作用下，所有像元對應(yīng)的讀 出開關(guān)依次導(dǎo)通。如果需要輸出某個(gè)像元的信號(hào)，則在該像元對應(yīng)的讀出開關(guān)導(dǎo)通的同時(shí)， 通過選通脈沖Φ select控制選通開關(guān)導(dǎo)通，視頻信號(hào)出現(xiàn)在輸出信號(hào)端，同時(shí)像元復(fù)位； 如果某個(gè)像元的信號(hào)不需要輸出，在該像元對應(yīng)的讀出開關(guān)導(dǎo)通的同時(shí)，選通開關(guān)仍然保 持關(guān)斷狀態(tài)，偏置電壓不能夠?qū)υ撓裨獜?fù)位，該像元的電荷信號(hào)保持不變，能夠繼續(xù)對入射 光信號(hào)進(jìn)行積分。使用多個(gè)幀讀出周期，并根據(jù)需要在不同的幀讀出周期中控制像元中的 信號(hào)是否讀出，從而實(shí)現(xiàn)不同像元的積分時(shí)間的不同取值。而且，不同像元的積分時(shí)間不受 像元位置的影響，可以在允許范圍內(nèi)隨意取值。
[0025] 與圖1所示電路相比，圖2所示電路結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別在于，在外部讀出電路中，在 放大器負(fù)端與圖像傳感器的Active Video之間串聯(lián)了一個(gè)選通開關(guān)，該開關(guān)由外部電路的 驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制。在圖像傳感器的一個(gè)幀讀出周期內(nèi)，選通開關(guān)可以控制某個(gè)像元的信號(hào)是 否讀出。兩個(gè)幀讀出周期相互配合，能夠?qū)崿F(xiàn)分段積分的功能。而且，由于選通開關(guān)可以單 獨(dú)控制，相同積分時(shí)間的像元可以不連續(xù)，實(shí)現(xiàn)分段積分功能時(shí)，不同積分時(shí)間的可以在允 許范圍內(nèi)自由取值，而不必遵循單調(diào)增加或單調(diào)減小的關(guān)系。
[0026] 圖3所示為圖2所示外部讀出電路的驅(qū)動(dòng)方法，是一組驅(qū)動(dòng)脈沖序列的統(tǒng)稱。設(shè) 幀讀出周期中，需要讀出第k組像元的圖像數(shù)據(jù)，對應(yīng)的積分時(shí)間為T k，該組像元的序號(hào)為 。在該巾貞圖像的讀出驅(qū)動(dòng)時(shí)序中，ΦεΛ、Φ?、^2不改變。第1?組像元不需 要讀出，因此，這些像元讀出周期內(nèi)選通開關(guān)的控制信號(hào)一選通脈沖一直保持低電 平，選通開關(guān)關(guān)斷，信號(hào)輸出端無信號(hào)輸出，像元中的信號(hào)也不會(huì)被復(fù)位。第k組像元，像元 位置序號(hào)慫，需要讀出，因此，這些像元讀出周期內(nèi)選通開關(guān)的控制信號(hào)變 為高電平，選通開關(guān)導(dǎo)通，信號(hào)輸出端有信號(hào)輸出，像元被復(fù)位。第k+Ι?m組像元不需要 讀出，因此，這些像元讀出周期內(nèi)選通開關(guān)的控制信號(hào)一選通脈沖，為低電平，選通 開關(guān)關(guān)斷，信號(hào)輸出端無信號(hào)輸出。
[0027] 圖3中，（tselec;t信號(hào)為低電平表示選通開關(guān)關(guān)斷，高電平表示選通開關(guān)導(dǎo)通，與實(shí) 際電路中的電平信號(hào)無關(guān)。而實(shí)際電路中，該電平的高低與選通開關(guān)的選擇有關(guān)。
[0028] 圖3所示驅(qū)動(dòng)時(shí)序給出了選通開關(guān)的控制方法。像元信號(hào)需要讀出時(shí)，在該像元 對應(yīng)的讀出周期，Φ selec;t信號(hào)控制選通開關(guān)導(dǎo)通；像元信號(hào)不需要讀出時(shí)，在該像元對應(yīng)的 讀出周期，信號(hào)控制選通開關(guān)關(guān)斷。
[0029] 顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實(shí)施方式的限定。對 于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或 變動(dòng)。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或 變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1. 一種帶有電流輸出型分段積分讀出電路的NMOS線陣圖像傳感器，其特征在于，該電 流輸出型分段積分讀出電路包括放大器和選通開關(guān)；其中， 放大器的正端與引腳Vscd連接，同時(shí)連接+V的偏置電壓；負(fù)端與選通開關(guān)連接；放大 器的負(fù)端與輸出端并聯(lián)積分電容，同時(shí)在放大器的負(fù)端與輸出端并聯(lián)復(fù)位開關(guān)，復(fù)位開關(guān) 的控制端由復(fù)位脈沖<^eset控制； 選通開關(guān)串聯(lián)在電路中，控制端由選通脈沖Φ select控制，另外一端與圖像傳感器的 Active Video引腳連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的NM0S線陣圖像傳感器，其特征在于，在圖像傳感器的一個(gè)幀 讀出周期內(nèi)，選通開關(guān)可以控制某個(gè)像元的信號(hào)是否讀出。
【文檔編號(hào)】H04N5/353GK104219465SQ201410440577
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月30日
【發(fā)明者】張佩杰, 宋克非 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所