[發明專利]一種NMOS線陣圖像傳感器的高效時序驅動方法

有效

• 申請號: 201410440598.6
• 申請日: 2014-08-30
• 公開（公告）號: CN104301640B
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 張佩杰;宋克非
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: H04N5/374
• 分類號: H04N5/374;H04N5/378;H04N5/3745
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所(普通合伙)22210
• 代理人: 張偉

技術領域

本發明涉及一種NMOS線陣圖像傳感器，特別涉及一種NMOS線陣圖像傳感器的高效時序驅動方法。

背景技術

圖1所示為NMOS線陣圖像傳感器像元中信號電荷的讀出原理圖，對電路的輸出信號，采用電荷放大器對像元的輸出信號電流進行積分，將電流信號轉換為電壓信號，經濾波、放大后，得到的信號的直流電平與像元中信號電荷的電荷量成正比。這種結構的讀出電路稱為電流輸出型讀出電路。

圖2所示為NMOS線陣探測器具有分段積分功能的讀出電路原理示意圖。偏置電壓通過串聯電阻與輸出信號端連接。NMOS線陣圖像傳感器的某個像元對應的讀出開關導通時，如果該像元對應的選通開關關斷，電路處于開路狀態，像元信號不能輸出至輸出信號端，偏置電壓不能對圖像傳感器內部電路進行充電復位；如果該像元對應的選通開關導通，像元信號輸出至輸出信號端，偏置電壓能夠如圖1所示電路那樣對圖像傳感器進行充電復位。選通脈沖Φselect用于控制選通開關的導通與關斷狀態。

驅動脈沖序列如圖3所示。對于NMOS線陣圖像傳感器的通用產品，通過驅動時序的特殊設計，可以實現分段積分的功能。除了圖3所示的驅動時序用于圖像傳感器的復位外，設計圖4所示的驅動序列，圖3、圖4所示的驅動序列交替輸入到圖像傳感器上，能夠實現分段積分的功能，用改變驅動時序的方法實現分段積分功能。

對于圖2所示的具有分段積分功能的讀出電路，所有像元的讀出開關在外部驅動脈沖時序的作用下依次導通，但像元中的信號是否讀出還要受到選通開關Φselect控制。因此，在一個幀讀出周期內，可以選擇某些像元讀出，像元中的信號復位，而另外的像元不讀出，能夠繼續進行積分。常用圖5和圖6所示的驅動序列交替使用，配合硬件電路實現分段積分的功能。圖5所示驅動脈沖序列用于圖像傳感器的初始化復位，此時輸出的圖像信號為無效信號。圖6所示驅動脈沖序列作用于傳感器時，輸出的圖像信號為有效信號，用于實現分段積分的功能。也可以將圖6所示驅動脈沖序列用于圖像傳感器的初始化復位，圖5用于輸出圖像傳感器的有效像元信號。

圖6所示驅動脈沖序列為圖像傳感器中積分時間相同的一組像元的讀出脈沖，是一組驅動脈沖序列的統稱。設幀讀出周期中，需要讀出第k組像元的圖像數據，對應的積分時間為T_k，該組像元的序號為(共N_k個)。在該幀圖像的讀出驅動時序中，φ_st、φ₁、φ₂不改變，同驅動脈沖序列1。第1～k-1組像元不需要讀出，因此，這些像元讀出周期內(圖6中的a)選通開關的控制信號—選通脈沖φ_select1，一直保持低電平，選通開關關斷，信號輸出端無信號輸出(低電平表示選通開關關斷)。第k組像元，像元位置序號需要讀出，因此，這些像元讀出周期內(圖6中的b)選通開關的控制信號φ_select1，變為高電平，選通開關導通，信號輸出端有信號輸出。第k+1～m組像元不需要讀出，因此，這些像元讀出周期內(圖6中的c)選通開關的控制信號—選通脈沖φ_select1，為低電平，選通開關關斷，信號輸出端無信號輸出。

在實現分段積分功能時，常用圖5和圖6所示的驅動序列交替使用以實現分段積分。但是，這種分段積分驅動脈沖序列的實現方式效率低，一次讀出時只能夠讀出一組像元的數據(積分時間相同的所有像元)；所有像元的有效圖像數據讀出頻率取決于所有像元的最大積分時間，不能在長積分時間像元的一個積分周期內多次讀出短積分時間像元的圖像數據，積分時間短的像元利用率低。

發明內容

本發明要解決現有技術中的技術問題，提供一種NMOS線陣圖像傳感器的高效時序驅動方法。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案具體如下：

一種NMOS線陣圖像傳感器的高效時序驅動方法，包括以下步驟：

a)t＝0時，施加驅動脈沖序列1，使圖像傳感器復位，并將幀讀出周期計數k初始化為0，k是正整數，用于對讀出的周期進行計數；

b)幀讀出周期計數k增加1，k＝k+1；