[發(fā)明專利]抑制圖像失配的TDI感光器件及圖像傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810154578.0
• 申請日: 2018-02-23
• 公開（公告）號: CN108322681B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王欣洋;馬成;周泉;李楊;武大猷
• 申請（專利權(quán)）人: 長春長光辰芯光電技術(shù)有限公司
• 主分類號: H04N5/372
• 分類號: H04N5/372;H04N5/378
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 王淑秋

本發(fā)明的抑制圖像失配的TDI感光器件由集成在同一塊芯片上的K行分離的TDI感光子陣列組成，并且相鄰TDI感光子陣列間的間隙內(nèi)布置與各TDI感光子陣列對應(yīng)的轉(zhuǎn)移電路。各TDI感光子陣列采集的像素信號分別通過轉(zhuǎn)移電路轉(zhuǎn)移至外部，在外部對第2～k行TDI感光子陣列的像素信號進(jìn)行移位操作使得相同列的像素信號相匹配，然后對各列像素信號進(jìn)行累加得到校正后的圖像。本發(fā)明完全解決了圖像失配問題，極大的改善了TDI圖像質(zhì)量，并能夠節(jié)約后期圖像校正成本值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于集成電路圖像傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種TDI圖像傳感器。

背景技術(shù)

時間延遲積分技術(shù)(Time Delay Integration，TDI)是一種廣泛應(yīng)用于圖像傳感器的成像技術(shù)。傳感器行像素先后對物體的同一部位曝光，最后每列像素的光信號累加，提升微光環(huán)境下探測器的感光能力，彌補低照度環(huán)境中圖像傳感器能量獲取不足的缺點。傳統(tǒng)的TDI感光器件是一個整體CCD陣列，根據(jù)信號累加方式,分為電荷域累加和數(shù)字域累加。當(dāng)圖像傳感器TDI級數(shù)為N時，電荷域TDI技術(shù)將產(chǎn)生的光電荷直接進(jìn)行N次累加，傳感器的信噪比提升N倍；數(shù)字域TDI-CCD先將光生電荷轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，最后對數(shù)字信號累加。由于TDI技術(shù)具有低噪聲和高動態(tài)范圍，其被廣泛應(yīng)用于深空探索和空間偵察任務(wù)中。

傳統(tǒng)線陣CCD電荷累加原理如圖1a、圖1b所示，當(dāng)傳感器推掃模式及幀頻與物體運動完美匹配時，行像素對物體同一部位先后掃描后把每列像素的信號累加，從而得到一維光強分布信息。但在具體應(yīng)用中，圖像傳感器像掃描方向和物體運動存在分歧，如橫向運動引起列像素間圖像的串?dāng)_，如圖2a、圖2b所示，這導(dǎo)致圖像傳感器解析能力降低，嚴(yán)重時產(chǎn)生圖像拖影，因此在后期需要進(jìn)行圖像校正。同時由于電荷域TDI技術(shù)對信號先累加后輸出，計算機算法無法從根本上校正圖像。同時TDI信噪比與其級數(shù)成正相關(guān)，但級數(shù)的增加不僅會增加版圖設(shè)計復(fù)雜度，同時也迅速降低芯片良率。數(shù)字域模式雖然可以先校正圖像后對信號累加，但由于信號在讀出中都會引入讀出噪聲，因此信噪比只能提升倍，對噪聲壓制的空間非常有限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的一個技術(shù)問題是提供一種能夠解決圖像失配問題的抑制圖像失配的TDI感光器件。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的抑制圖像失配的TDI的感光器件由集成在同一塊芯片上的K行分離的TDI感光子陣列組成，并且相鄰TDI感光子陣列間的間隙內(nèi)布置與各TDI感光子陣列對應(yīng)的轉(zhuǎn)移電路。

所述的相鄰TDI感光子陣列間的間隙寬度在1到10個像素尺寸以內(nèi)。

所述的TDI感光子陣列包含一行像素或多行像素。

各TDI感光子陣列采集的像素信號分別通過轉(zhuǎn)移電路轉(zhuǎn)移至外部，在外部根據(jù)信號累加一級時圖像在水平方向偏移的像素個數(shù)η，對第2～k行TDI感光子陣列的像素信號進(jìn)行移位操作使得相同列的像素信號相匹配，然后對各列像素信號進(jìn)行累加得到校正后的圖像。

本發(fā)明要解決的另一個技術(shù)問題是提供一種包含上述抑制圖像失配TDI感光器件的圖像傳感器，該圖像傳感器還包括存儲運算區(qū)；各TDI感光子陣列采集的像素信號分別通過轉(zhuǎn)移電路轉(zhuǎn)移至存儲運算區(qū)，存儲運算區(qū)根據(jù)信號累加一級時圖像在水平方向偏移的像素個數(shù)η，對第2～k行TDI感光子陣列的像素信號進(jìn)行移位操作使得相同列的像素信號相匹配，然后對各列像素信號進(jìn)行累加得到校正后的圖像。

所述存儲運算區(qū)包括存儲區(qū)、控制電路和運算電路；存儲區(qū)包括與各TDI感光子陣列數(shù)量對應(yīng)的寄存器；各TDI感光子陣列采集的像素信號通過轉(zhuǎn)移電路分別轉(zhuǎn)移至對應(yīng)的寄存器；運算電路根據(jù)信號累加一級時圖像在水平方向偏移的像素個數(shù)η計算第2～k行TDI感光子陣列的各列像素信號應(yīng)移動的位數(shù)，再通過控制電路控制各寄存器進(jìn)行移位操作使得相同列的像素信號相匹配；將各寄存器對應(yīng)列像素信號進(jìn)行累加得到校正后的圖像。