本發(fā)明涉及一種焦平面讀出電路，尤其涉及一種多種工作模式的焦平面讀出電路。

背景技術(shù)：

焦平面成像系統(tǒng)通常包括焦平面探測(cè)器和焦平面讀出電路兩部分，器件工作時(shí)，焦平面探測(cè)器在光照激勵(lì)下產(chǎn)生光生電流，然后由焦平面讀出電路對(duì)光生電流進(jìn)行處理，焦平面讀出電路的輸出信號(hào)經(jīng)后級(jí)電路處理后即可獲得完整的圖像。

現(xiàn)有技術(shù)之中，ctia采樣單元由于具備低噪聲和高線性度的優(yōu)勢(shì)，被廣泛用于焦平面讀出電路中?，F(xiàn)有的ctia采樣單元中一般設(shè)置了一大一小兩個(gè)積分電容，小積分電容用于高背景條件下將弱光轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，大積分電容用于低背景條件下將強(qiáng)光轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，二者通過開關(guān)進(jìn)行切換；為了擴(kuò)展讀出電路的動(dòng)態(tài)范圍，有時(shí)還將對(duì)應(yīng)兩種積分電容的圖像在后級(jí)電路中進(jìn)行融合。

在現(xiàn)有技術(shù)條件下，積分電容通常采用mos電容、pip電容或mim電容，積分電容將占用采樣單元面積上的較大空間，例如，小積分電容為5ff，大積分電容為120ff，采用2ff/μm²的pip電容，則小積分電容需要2.5μm²的面積，大積分電容需要60μm²的面積，對(duì)于15μm×15μm的采樣單元尺寸，兩個(gè)積分電容將占據(jù)27.8％的面積，若計(jì)入電容之間必要的隔離，則需要大約30％的面積，導(dǎo)致采樣單元面積較大，不利于器件的微型化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)背景技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出了一種多種工作模式的焦平面讀出電路，所述焦平面讀出電路由多個(gè)ctia采樣單元構(gòu)成，多個(gè)ctia采樣單元按陣列形式分布，其創(chuàng)新在于：所述陣列中，位于同一列上的多個(gè)ctia采樣單元記為一個(gè)采樣列，各個(gè)采樣列的結(jié)構(gòu)相同；單個(gè)采樣列由多個(gè)放大器、多個(gè)積分電容和多個(gè)復(fù)位開關(guān)組成；若將單個(gè)采樣列中的放大器數(shù)量記為n、單個(gè)采樣列中的積分電容數(shù)量記為n，則n＝n+1；復(fù)位開關(guān)的數(shù)量與積分電容的數(shù)量相同；單個(gè)采樣列的結(jié)構(gòu)如下：

多個(gè)積分電容與多個(gè)復(fù)位開關(guān)一一對(duì)應(yīng)，相互匹配的積分電容和復(fù)位開關(guān)并聯(lián)在一起構(gòu)成一個(gè)子電路；子電路與放大器之間按如下方式連接：子電路的其中一個(gè)并聯(lián)節(jié)點(diǎn)通過第一控制開關(guān)與放大器的信號(hào)輸入端連接，子電路的另一個(gè)并聯(lián)節(jié)點(diǎn)通過第二控制開關(guān)與放大器的信號(hào)輸出端連接；前述的子電路和放大器的連接方式記為方式一；多個(gè)子電路在采樣列中按單列形式分布，在相鄰兩個(gè)子電路之間均設(shè)置一個(gè)放大器，放大器與上下兩側(cè)的子電路均按方式一連接；單個(gè)采樣列中的多個(gè)積分電容中的一部分為大積分電容，另一部分為小積分電容，大積分電容用于強(qiáng)光條件下的信號(hào)轉(zhuǎn)換，小積分電容用于弱光條件下的信號(hào)轉(zhuǎn)換；單個(gè)采樣列中，大積分電容和小積分電容交替分布在多個(gè)子電路中；單個(gè)放大器及其上下兩側(cè)的子電路所構(gòu)成的電路即形成一個(gè)ctia采樣單元。所謂交替分布，即：當(dāng)放大器數(shù)量為偶數(shù)時(shí)，大積分電容和小積分電容中的一者的數(shù)量為n/2個(gè)、另一者的數(shù)量為(n/2)+1個(gè)，當(dāng)放大器數(shù)量為奇數(shù)時(shí)，大積分電容和小積分電容的數(shù)量均為(n+1)/2個(gè)；當(dāng)放大器數(shù)量為偶數(shù)時(shí)，若采樣列一端的子電路中的積分電容為大積分電容，通過交替分布后，采樣列另一端的子電路中的積分電容也為大積分電容，或者，采樣列一端的子電路中的積分電容為小積分電容，通過交替分布后，采樣列另一端的子電路中的積分電容也為小積分電容；當(dāng)放大器數(shù)量為奇數(shù)時(shí)，若采樣列一端的子電路中的積分電容為小積分電容，通過交替分布后，采樣列另一端的子電路中的積分電容為大積分電容。

本發(fā)明的原理是：大積分電容和小積分電容交替分布在多個(gè)子電路中后，單個(gè)采樣列中的每個(gè)放大器的上下兩側(cè)均存在一個(gè)大積分電容和一個(gè)小積分電容，位置相鄰的兩個(gè)放大器共用一個(gè)大積分電容或共用一個(gè)小積分電容，也即，采樣列中部的積分電容都適配于上下兩側(cè)的兩個(gè)放大器，僅有位于采樣列最上側(cè)和最下側(cè)的兩個(gè)積分電容各自只適配一個(gè)放大器，工作時(shí)，具體哪個(gè)積分電容發(fā)揮作用通過相應(yīng)的控制開關(guān)進(jìn)行選擇；與現(xiàn)有技術(shù)相比，在采樣單元數(shù)量相同的情況下，本發(fā)明所需的積分電容數(shù)量只有原來的一半左右，這就可以大大節(jié)省采樣陣列上的空間，有利于器件的進(jìn)一步微型化和輕量化；另外，本發(fā)明在縮減積分電容數(shù)量的同時(shí)，需要設(shè)置大量的控制開關(guān)，但基于現(xiàn)有常識(shí)可知，常見集成電路中的開關(guān)元件體積十分小巧，如常見的cmos開關(guān)，因此，雖然本發(fā)明的控制開關(guān)數(shù)量較多，但是，控制開關(guān)所占用的面積也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于積分電容數(shù)量縮減所節(jié)省出的面積。需要說明的是，前述方案僅對(duì)采樣列的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了限定，陣列中位于同一行上的多個(gè)ctia采樣單元的電氣關(guān)系與現(xiàn)有技術(shù)相同。

優(yōu)選地，所述控制開關(guān)采用cmos開關(guān)實(shí)現(xiàn)。

基于前述硬件方案，本發(fā)明還提出了如下的控制方法，所涉及的硬件及其結(jié)構(gòu)如前所述，具體的控制方法包括：?jiǎn)蝹€(gè)ctia采樣單元中，對(duì)應(yīng)小積分電容的兩個(gè)控制開關(guān)記為開關(guān)一，對(duì)應(yīng)大積分電容的兩個(gè)控制開關(guān)記為開關(guān)二；兩個(gè)開關(guān)一中，對(duì)應(yīng)放大器信號(hào)輸入端的那者記為開關(guān)一a，另一者記為開關(guān)一b；兩個(gè)開關(guān)二中，對(duì)應(yīng)放大器信號(hào)輸入端的那者記為開關(guān)二a，另一者記為開關(guān)二b；所述陣列中，位于同一行中的ctia采樣單元記為一個(gè)采樣行，按從上至下的方式用1至n的自然數(shù)將多個(gè)采樣行連續(xù)編號(hào)，編號(hào)為奇數(shù)的采樣行記為奇行，編號(hào)為偶數(shù)的采樣行記為偶行；

單幀成像過程中，控制方法在方案一、方案二和方案三中擇一采用：

所述方案一包括方案一a、方案一b、方案一c和方案一d四個(gè)并列的子方案，采用方案一時(shí)，在方案一a、方案一b、方案一c和方案一d中擇一采用：

方案一a：

控制所有的開關(guān)二關(guān)斷，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一閉合，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一關(guān)斷，對(duì)奇行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得奇行信號(hào)；奇行的信號(hào)讀出操作結(jié)束后，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一關(guān)斷，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一閉合，對(duì)偶行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得偶行信號(hào)；偶行的信號(hào)讀出操作結(jié)束后，在后級(jí)電路中，將奇行信號(hào)和偶行信號(hào)融合為一幀完整的圖像；

方案一b：

控制所有的開關(guān)二關(guān)斷，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一閉合，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一關(guān)斷，對(duì)偶行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得偶行信號(hào)；偶行的信號(hào)讀出操作結(jié)束后，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一關(guān)斷，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一閉合，對(duì)奇行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得奇行信號(hào)；奇行的信號(hào)讀出操作結(jié)束后，在后級(jí)電路中，將奇行信號(hào)和偶行信號(hào)融合為一幀完整的圖像；

方案一c：

控制所有的開關(guān)一關(guān)斷，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二閉合，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二關(guān)斷，對(duì)奇行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得奇行信號(hào)；奇行的信號(hào)讀出操作結(jié)束后，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二關(guān)斷，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二閉合，對(duì)偶行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得偶行信號(hào)；偶行的信號(hào)讀出操作結(jié)束后，在后級(jí)電路中，將奇行信號(hào)和偶行信號(hào)融合為一幀完整的圖像；

方案一d：

控制所有的開關(guān)一關(guān)斷，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二閉合，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二關(guān)斷，對(duì)偶行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得偶行信號(hào)；偶行的信號(hào)讀出操作結(jié)束后，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二關(guān)斷，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二閉合，對(duì)奇行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得奇行信號(hào)；奇行的信號(hào)讀出操作結(jié)束后，在后級(jí)電路中，將奇行信號(hào)和偶行信號(hào)融合為一幀完整的圖像；

所述方案二包括方案二a、方案二b、方案二c和方案二d四個(gè)并列的子方案，采用方案二時(shí)，在方案二a、方案二b、方案二c和方案二d中擇一采用：

方案二a：

控制所有的開關(guān)一關(guān)斷，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二閉合，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二關(guān)斷，對(duì)奇行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得奇行信號(hào)；奇行的信號(hào)讀出操作結(jié)束后，控制所有的開關(guān)二關(guān)斷，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一閉合，對(duì)偶行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得偶行信號(hào)；偶行的信號(hào)讀出操作結(jié)束后，在后級(jí)電路中，將奇行信號(hào)和偶行信號(hào)融合為一幀完整的圖像；

方案二b：

控制所有的開關(guān)一關(guān)斷，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二閉合，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二關(guān)斷，對(duì)偶行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得偶行信號(hào)；偶行的信號(hào)讀出操作結(jié)束后，控制所有的開關(guān)二關(guān)斷，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一閉合，對(duì)奇行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得奇行信號(hào)；奇行的信號(hào)讀出操作結(jié)束后，在后級(jí)電路中，將奇行信號(hào)和偶行信號(hào)融合為一幀完整的圖像；

方案二c：

控制所有的開關(guān)二關(guān)斷，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一閉合，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一關(guān)斷，對(duì)奇行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得奇行信號(hào)；奇行的信號(hào)讀出操作結(jié)束后，控制所有的開關(guān)一關(guān)斷，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二閉合，對(duì)偶行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得偶行信號(hào)；偶行的信號(hào)讀出操作結(jié)束后，在后級(jí)電路中，將奇行信號(hào)和偶行信號(hào)融合為一幀完整的圖像；

方案二d：

控制所有的開關(guān)二關(guān)斷，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一閉合，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一關(guān)斷，對(duì)偶行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得偶行信號(hào)；偶行的信號(hào)讀出操作結(jié)束后，控制所有的開關(guān)一關(guān)斷，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二閉合，對(duì)奇行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得奇行信號(hào)；奇行的信號(hào)讀出操作結(jié)束后，在后級(jí)電路中，將奇行信號(hào)和偶行信號(hào)融合為一幀完整的圖像；

所述方案三包括方案三a、方案三b、方案三c和方案三d四個(gè)并列的子方案，采用方案三時(shí)，在方案三a、方案三b、方案三c和方案三d中擇一采用：

方案三a：

控制所有的開關(guān)一關(guān)斷，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二閉合，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二a閉合，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二b關(guān)斷，然后對(duì)奇行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得拼接讀出信號(hào)，經(jīng)后級(jí)電路處理后，獲得一幀完整的圖像；

方案三b：

控制所有的開關(guān)二關(guān)斷，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一閉合，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一a閉合，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一b關(guān)斷，然后對(duì)奇行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得拼接讀出信號(hào)，經(jīng)后級(jí)電路處理后，獲得一幀完整的圖像；

方案三c：

控制所有的開關(guān)一關(guān)斷，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二閉合，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二a閉合，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二b關(guān)斷，然后對(duì)偶行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得拼接讀出信號(hào)，經(jīng)后級(jí)電路處理后，獲得一幀完整的圖像；

方案三d：

控制所有的開關(guān)二關(guān)斷，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一閉合，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一a閉合，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一b關(guān)斷，然后對(duì)偶行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得拼接讀出信號(hào)，經(jīng)后級(jí)電路處理后，獲得一幀完整的圖像。

其中，方案一中的四個(gè)子方案適用于環(huán)境條件較為單一的場(chǎng)合，方案一a和方案一b適用于弱光環(huán)境，方案一a和方案一b的差別僅在于奇偶行的讀出順序不同，方案一c和方案一d適用于強(qiáng)光環(huán)境，方案一c和方案一d差別也僅在于奇偶行的讀出順序不同；方案二適用于高動(dòng)態(tài)需求的環(huán)境(這是現(xiàn)有技術(shù)中的一種常見工作模式，其技術(shù)細(xì)節(jié)及優(yōu)點(diǎn)在此不再贅述)，方案二a、方案二b、方案二c和方案二d的差別僅在于奇偶行的讀出順序和奇偶行與大小積分電容的匹配關(guān)系不同；方案三也是現(xiàn)有技術(shù)中常見的拼接讀出模式，方案三a、方案三b、方案三c和方案三d的差別也僅在于奇偶行的讀出順序和奇偶行與大小積分電容的匹配關(guān)系不同；本發(fā)明的核心創(chuàng)新點(diǎn)在于讓相鄰放大器復(fù)用積分電容，前述控制方法是在硬件方案基礎(chǔ)上的派生方案，考慮到ctia采樣單元工作原理和讀出操作的公知性，以及他們與本發(fā)明創(chuàng)新點(diǎn)的關(guān)聯(lián)性不大，故本發(fā)明對(duì)讀出操作的細(xì)節(jié)(如讀出操作中還涉及到電容復(fù)位、采樣保持、時(shí)序控制、信號(hào)融合等)介紹得較為粗略，本領(lǐng)域技術(shù)人員在理解本發(fā)明時(shí)，對(duì)于非創(chuàng)新點(diǎn)的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)應(yīng)參考現(xiàn)有技術(shù)中的相應(yīng)公知常識(shí)來理解本發(fā)明。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：提供了一種多種工作模式的焦平面讀出電路及其控制方法，該焦平面讀出電路在相同采樣單元數(shù)量條件下，可以大幅減少所需的積分電容數(shù)量。

附圖說明

圖1、采樣列中部局部區(qū)域的電氣原理示意圖；

圖2、采樣列兩端局部區(qū)域的電氣原理示意圖(圖中所示為放大器數(shù)量為偶數(shù)時(shí)的情況)；

圖中各個(gè)標(biāo)記所對(duì)應(yīng)的名稱分別為：放大器1、大積分電容2、小積分電容3、復(fù)位開關(guān)4、控制開關(guān)5、信號(hào)輸入端6、參考電壓7、采樣保持電容8、采樣單元輸出端9、采樣保持開關(guān)10。

具體實(shí)施方式

一種多種工作模式的焦平面讀出電路，所述焦平面讀出電路由多個(gè)ctia采樣單元構(gòu)成，多個(gè)ctia采樣單元按陣列形式分布，其創(chuàng)新在于：所述陣列中，位于同一列上的多個(gè)ctia采樣單元記為一個(gè)采樣列，各個(gè)采樣列的結(jié)構(gòu)相同；單個(gè)采樣列由多個(gè)放大器、多個(gè)積分電容和多個(gè)復(fù)位開關(guān)組成；若將單個(gè)采樣列中的放大器數(shù)量記為n、單個(gè)采樣列中的積分電容數(shù)量記為n，則n＝n+1；復(fù)位開關(guān)的數(shù)量與積分電容的數(shù)量相同；單個(gè)采樣列的結(jié)構(gòu)如下：

多個(gè)積分電容與多個(gè)復(fù)位開關(guān)一一對(duì)應(yīng)，相互匹配的積分電容和復(fù)位開關(guān)并聯(lián)在一起構(gòu)成一個(gè)子電路；子電路與放大器之間按如下方式連接：子電路的其中一個(gè)并聯(lián)節(jié)點(diǎn)通過第一控制開關(guān)與放大器的信號(hào)輸入端連接，子電路的另一個(gè)并聯(lián)節(jié)點(diǎn)通過第二控制開關(guān)與放大器的信號(hào)輸出端連接；前述的子電路和放大器的連接方式記為方式一；多個(gè)子電路在采樣列中按單列形式分布，在相鄰兩個(gè)子電路之間均設(shè)置一個(gè)放大器，放大器與上下兩側(cè)的子電路均按方式一連接；單個(gè)采樣列中的多個(gè)積分電容中的一部分為大積分電容，另一部分為小積分電容，大積分電容用于強(qiáng)光條件下的信號(hào)轉(zhuǎn)換，小積分電容用于弱光條件下的信號(hào)轉(zhuǎn)換；單個(gè)采樣列中，大積分電容和小積分電容交替分布在多個(gè)子電路中；單個(gè)放大器及其上下兩側(cè)的子電路所構(gòu)成的電路即形成一個(gè)ctia采樣單元。

進(jìn)一步地，所述控制開關(guān)采用cmos開關(guān)實(shí)現(xiàn)。

一種多種工作模式的焦平面讀出電路的控制方法，所述焦平面讀出電路由多個(gè)ctia采樣單元構(gòu)成，多個(gè)ctia采樣單元按陣列形式分布，其特征在于：所述陣列中，位于同一列上的多個(gè)ctia采樣單元記為一個(gè)采樣列，各個(gè)采樣列的結(jié)構(gòu)相同；單個(gè)采樣列由多個(gè)放大器、多個(gè)積分電容和多個(gè)復(fù)位開關(guān)組成；若將單個(gè)采樣列中的放大器數(shù)量記為n、單個(gè)采樣列中的積分電容數(shù)量記為n，則n＝n+1；復(fù)位開關(guān)的數(shù)量與積分電容的數(shù)量相同；單個(gè)采樣列的結(jié)構(gòu)如下：

多個(gè)積分電容與多個(gè)復(fù)位開關(guān)一一對(duì)應(yīng)，相互匹配的積分電容和復(fù)位開關(guān)并聯(lián)在一起構(gòu)成一個(gè)子電路；子電路與放大器之間按如下方式連接：子電路的其中一個(gè)并聯(lián)節(jié)點(diǎn)通過第一控制開關(guān)與放大器的信號(hào)輸入端連接，子電路的另一個(gè)并聯(lián)節(jié)點(diǎn)通過第二控制開關(guān)與放大器的信號(hào)輸出端連接；前述的子電路和放大器的連接方式記為方式一；多個(gè)子電路在采樣列中按單列形式分布，在相鄰兩個(gè)子電路之間均設(shè)置一個(gè)放大器，放大器與上下兩側(cè)的子電路均按方式一連接；單個(gè)采樣列中的多個(gè)積分電容中的一部分為大積分電容，另一部分為小積分電容，大積分電容用于強(qiáng)光條件下的信號(hào)轉(zhuǎn)換，小積分電容用于弱光條件下的信號(hào)轉(zhuǎn)換；單個(gè)采樣列中，大積分電容和小積分電容交替分布在多個(gè)子電路中；單個(gè)放大器及其上下兩側(cè)的子電路所構(gòu)成的電路即形成一個(gè)ctia采樣單元；

其創(chuàng)新在于：所述控制方法包括：?jiǎn)蝹€(gè)ctia采樣單元中，對(duì)應(yīng)小積分電容的兩個(gè)控制開關(guān)記為開關(guān)一，對(duì)應(yīng)大積分電容的兩個(gè)控制開關(guān)記為開關(guān)二；兩個(gè)開關(guān)一中，對(duì)應(yīng)放大器信號(hào)輸入端的那者記為開關(guān)一a，另一者記為開關(guān)一b；兩個(gè)開關(guān)二中，對(duì)應(yīng)放大器信號(hào)輸入端的那者記為開關(guān)二a，另一者記為開關(guān)二b；所述陣列中，位于同一行中的ctia采樣單元記為一個(gè)采樣行，按從上至下的方式用1至n的自然數(shù)將多個(gè)采樣行連續(xù)編號(hào)，編號(hào)為奇數(shù)的采樣行記為奇行，編號(hào)為偶數(shù)的采樣行記為偶行；

單幀成像過程中，控制方法在方案一、方案二和方案三中擇一采用：

所述方案一包括方案一a、方案一b、方案一c和方案一d四個(gè)并列的子方案，采用方案一時(shí)，在方案一a、方案一b、方案一c和方案一d中擇一采用：

方案一a：

控制所有的開關(guān)二關(guān)斷，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一閉合，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一關(guān)斷，對(duì)奇行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得奇行信號(hào)；奇行的信號(hào)讀出操作結(jié)束后，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一關(guān)斷，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一閉合，對(duì)偶行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得偶行信號(hào)；偶行的信號(hào)讀出操作結(jié)束后，在后級(jí)電路中，將奇行信號(hào)和偶行信號(hào)融合為一幀完整的圖像；

方案一b：

控制所有的開關(guān)二關(guān)斷，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一閉合，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一關(guān)斷，對(duì)偶行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得偶行信號(hào)；偶行的信號(hào)讀出操作結(jié)束后，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一關(guān)斷，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一閉合，對(duì)奇行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得奇行信號(hào)；奇行的信號(hào)讀出操作結(jié)束后，在后級(jí)電路中，將奇行信號(hào)和偶行信號(hào)融合為一幀完整的圖像；

方案一c：

控制所有的開關(guān)一關(guān)斷，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二閉合，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二關(guān)斷，對(duì)奇行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得奇行信號(hào)；奇行的信號(hào)讀出操作結(jié)束后，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二關(guān)斷，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二閉合，對(duì)偶行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得偶行信號(hào)；偶行的信號(hào)讀出操作結(jié)束后，在后級(jí)電路中，將奇行信號(hào)和偶行信號(hào)融合為一幀完整的圖像；

方案一d：

控制所有的開關(guān)一關(guān)斷，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二閉合，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二關(guān)斷，對(duì)偶行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得偶行信號(hào)；偶行的信號(hào)讀出操作結(jié)束后，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二關(guān)斷，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二閉合，對(duì)奇行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得奇行信號(hào)；奇行的信號(hào)讀出操作結(jié)束后，在后級(jí)電路中，將奇行信號(hào)和偶行信號(hào)融合為一幀完整的圖像；

所述方案二包括方案二a、方案二b、方案二c和方案二d四個(gè)并列的子方案，采用方案二時(shí)，在方案二a、方案二b、方案二c和方案二d中擇一采用：

方案二a：

控制所有的開關(guān)一關(guān)斷，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二閉合，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二關(guān)斷，對(duì)奇行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得奇行信號(hào)；奇行的信號(hào)讀出操作結(jié)束后，控制所有的開關(guān)二關(guān)斷，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一閉合，對(duì)偶行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得偶行信號(hào)；偶行的信號(hào)讀出操作結(jié)束后，在后級(jí)電路中，將奇行信號(hào)和偶行信號(hào)融合為一幀完整的圖像；

方案二b：

控制所有的開關(guān)一關(guān)斷，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二閉合，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二關(guān)斷，對(duì)偶行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得偶行信號(hào)；偶行的信號(hào)讀出操作結(jié)束后，控制所有的開關(guān)二關(guān)斷，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一閉合，對(duì)奇行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得奇行信號(hào)；奇行的信號(hào)讀出操作結(jié)束后，在后級(jí)電路中，將奇行信號(hào)和偶行信號(hào)融合為一幀完整的圖像；

方案二c：

控制所有的開關(guān)二關(guān)斷，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一閉合，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一關(guān)斷，對(duì)奇行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得奇行信號(hào)；奇行的信號(hào)讀出操作結(jié)束后，控制所有的開關(guān)一關(guān)斷，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二閉合，對(duì)偶行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得偶行信號(hào)；偶行的信號(hào)讀出操作結(jié)束后，在后級(jí)電路中，將奇行信號(hào)和偶行信號(hào)融合為一幀完整的圖像；

方案二d：

控制所有的開關(guān)二關(guān)斷，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一閉合，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一關(guān)斷，對(duì)偶行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得偶行信號(hào)；偶行的信號(hào)讀出操作結(jié)束后，控制所有的開關(guān)一關(guān)斷，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二閉合，對(duì)奇行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得奇行信號(hào)；奇行的信號(hào)讀出操作結(jié)束后，在后級(jí)電路中，將奇行信號(hào)和偶行信號(hào)融合為一幀完整的圖像；

所述方案三包括方案三a、方案三b、方案三c和方案三d四個(gè)并列的子方案，采用方案三時(shí)，在方案三a、方案三b、方案三c和方案三d中擇一采用：

方案三a：

控制所有的開關(guān)一關(guān)斷，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二閉合，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二a閉合，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二b關(guān)斷，然后對(duì)奇行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得拼接讀出信號(hào)，經(jīng)后級(jí)電路處理后，獲得一幀完整的圖像；

方案三b：

控制所有的開關(guān)二關(guān)斷，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一閉合，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一a閉合，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一b關(guān)斷，然后對(duì)奇行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得拼接讀出信號(hào)，經(jīng)后級(jí)電路處理后，獲得一幀完整的圖像；

方案三c：

控制所有的開關(guān)一關(guān)斷，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二閉合，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二a閉合，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)二b關(guān)斷，然后對(duì)偶行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得拼接讀出信號(hào)，經(jīng)后級(jí)電路處理后，獲得一幀完整的圖像；

方案三d：

控制所有的開關(guān)二關(guān)斷，同時(shí)，控制偶行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一閉合，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一a閉合，同時(shí)，控制奇行所對(duì)應(yīng)的開關(guān)一b關(guān)斷，然后對(duì)偶行所對(duì)應(yīng)的ctia采樣單元進(jìn)行信號(hào)讀出操作，獲得拼接讀出信號(hào)，經(jīng)后級(jí)電路處理后，獲得一幀完整的圖像。

進(jìn)一步地，所述控制開關(guān)采用cmos開關(guān)實(shí)現(xiàn)。