[發(fā)明專利]一種非制冷紅外圖像傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010054365.8
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號(hào): CN111246131B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉大河;施薛優(yōu);陳光毅;李克之
• 申請（專利權(quán)）人: 北京安酷智芯科技有限公司
• 主分類號(hào): H04N5/369
• 分類號(hào): H04N5/369;H04N5/378;H04N5/33
• 代理公司: 北京辰權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11619
• 代理人: 董李欣

本申請披露了一種非制冷紅外圖像傳感器，包括：感光像素陣列，所述感光像素陣列包括N行M列感光像素；遮擋像素陣列，每個(gè)遮擋像素對應(yīng)一個(gè)遮擋電阻R_sm，所述遮擋像素陣列的列數(shù)為X；針對所述遮擋像素陣列的每一行，對應(yīng)設(shè)置有一個(gè)X?Y選通開關(guān)，所述X?Y選通開關(guān)用于從X個(gè)R_sm中選通Y個(gè)用于產(chǎn)生行級(jí)偏壓Vfid；其中，M、N、X和Y均為不小于1的整數(shù)，且X大于Y。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種傳感器。具體的，涉及一種非制冷紅外圖像傳感器。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的非制冷紅外圖像傳感器如圖1所示，其主要工作原理是：由MEMS工藝制作的熱敏電阻(像元電阻)將目標(biāo)景物的紅外輻射轉(zhuǎn)換為自身電阻值的變化，并由讀出電路將該阻值的變化進(jìn)行放大讀出，最終根據(jù)讀出的結(jié)果處理輸出紅外圖像。陣列型圖像傳感器的讀出方式一般為：列并行處理，通過逐行掃描完成整個(gè)陣列的讀出。即對于陣列規(guī)模為M×N的像素陣列來說，一共有M列列級(jí)讀出電路進(jìn)行滾動(dòng)掃描讀出(每一行的M個(gè)像元電阻同時(shí)由M列讀出電路分別讀出，完成一行的讀出后再進(jìn)行下一行的讀出)。如圖1所示為讀出電路的主要結(jié)構(gòu)，為了讀取熱敏電阻阻值的變化，通常的做法是：通過偏壓Vfid與MOS晶體管，在像元電阻Rs上產(chǎn)生電流Is，參比電流產(chǎn)生模塊產(chǎn)生參比電流Id，Is與Id作差得到差分電流Idiff，再經(jīng)由后級(jí)電路(圖1中未畫出)對Idiff進(jìn)行處理得到讀出的結(jié)果。像元電阻Rs為熱敏電阻，其自身通電的焦耳熱會(huì)影響自身溫度從而影響自身的阻值(自加熱效應(yīng))，為了補(bǔ)償像元電阻的自加熱效應(yīng)，通常會(huì)采用與襯底熱絕緣但不接受外部紅外輻射的遮擋像素R_sm來產(chǎn)生隨自加熱效應(yīng)變化的偏壓Vfid，通過該Vfid在像元Rs上產(chǎn)生恒定的電流Is，達(dá)到補(bǔ)償自加熱效應(yīng)的效果。參比電流Id是基于與襯底熱接觸良好同時(shí)也不接受外部紅外輻射的盲像素電阻R_d產(chǎn)生。在實(shí)際情況下，對于一個(gè)M×N規(guī)模的像素陣列，需要有M列讀出電路，即需要有M個(gè)參比電流產(chǎn)生模塊，其中每一個(gè)參比電流產(chǎn)生模塊都需要一個(gè)(組)盲像素R_d；而遮擋像素R_sm的作用是產(chǎn)生偏壓Vfid，偏壓Vfid為每行共享，因此一個(gè)M×N規(guī)模的電路則需要N個(gè)(組)R_sm來產(chǎn)生N個(gè)Vfid。

在理想情況下，需要M個(gè)(組)盲像素R_d及N個(gè)(組)遮擋像素R_sm即可產(chǎn)生M×N規(guī)模電路所需要的參比電流Id以及偏壓Vfid。實(shí)際盲像素與遮擋像素由MEMS工藝加工制成，由于工藝特性，盲像素與遮擋像素存在失效的可能性。讀出電路在讀出時(shí)，每一行的偏壓Vfid由該行對應(yīng)的R_sm產(chǎn)生，而每一列的參比電流基于該列的R_d產(chǎn)生，如果R_sm或R_d失效會(huì)導(dǎo)致偏壓Vfid或參比電流Id錯(cuò)誤，則失效的R_sm或R_d所對應(yīng)的的行或列都無法正常讀出成像，反映到最終的圖像上就是行級(jí)壞條紋或列級(jí)壞條紋，如圖2所示。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的圖像傳感器容易出現(xiàn)行/列條紋的問題，本申請?zhí)岢隽艘环N非制冷紅外圖像傳感器。

本申請的第一方面披露了第一種非制冷紅外圖像傳感器，所述非制冷紅外圖像傳感器包括：感光像素陣列，所述感光像素陣列包括N行M列感光像素；遮擋像素陣列，每個(gè)遮擋像素對應(yīng)一個(gè)遮擋電阻R_sm，所述遮擋像素陣列的列數(shù)為X；針對所述遮擋像素陣列的每一行，對應(yīng)設(shè)置有一個(gè)X-Y選通開關(guān)，所述X-Y選通開關(guān)用于從X個(gè)R_sm中選通Y個(gè)用于產(chǎn)生行級(jí)偏壓Vfid；其中，M、N、X和Y均為不小于1的整數(shù)，且X大于Y。

在一些實(shí)施例中，Y大于1時(shí)，從X個(gè)R_sm中選出的Y個(gè)R_sm并聯(lián)。

在一些實(shí)施例中，所述遮擋像素的行數(shù)為N+T，實(shí)際工作的遮擋像素的行數(shù)為N，當(dāng)實(shí)際工作的遮擋像素的A行遮擋像素失效時(shí)，所述A行遮擋像素被跳過，所述T行中的A行遮擋像素連入電路；其中，A和T為不小于1的整數(shù)，且A不大于T。