[發(fā)明專利]一種非制冷紅外圖像傳感器及其校正方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010055528.4
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111246138B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）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: H04N5/378
• 分類號: H04N5/378;H04N5/369
• 代理公司: 北京辰權(quán)知識產(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：行選邏輯；像素電路；校正碼讀寫模塊；失調(diào)校正DAC；差分電流產(chǎn)生電路；跨阻放大；動態(tài)比較器；k?bit逐次逼近邏輯和積分器。本申請的優(yōu)勢在于：通過將校正存儲置于像素內(nèi)，節(jié)約了外部的存儲空間，減少了傳統(tǒng)片上校正時向探測器發(fā)送校正碼流的通信功耗；將宏觀失調(diào)調(diào)節(jié)、校正范圍調(diào)節(jié)及像素級失調(diào)非均勻性校正統(tǒng)一集成在片內(nèi)，可以獲得殘余固定背景噪聲更小、成像動態(tài)范圍更大的校正后讀出性能；在失調(diào)標定過程中，該架構(gòu)使用列級集成的逐次逼近邏輯，直接用于更新像素陣列內(nèi)對應校正存儲，故省去了輸出的緩存陣列，節(jié)省了芯片面積；等等。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種讀出電路。具體的，涉及一種片上自動校正的讀出電路、包括該片上自動校正的讀出電路的圖像傳感器及其校正方法。

背景技術(shù)

非制冷紅外焦平面探測器芯片主要由MEMS微測輻射熱計陣列、讀出電路及真空封裝三部分構(gòu)成。探測器工作時，MEMS微測輻射熱計陣列將輻射能量轉(zhuǎn)換為熱敏電阻阻值變化，進而被讀出電路放大并依次讀出到片外，實現(xiàn)了對目標輻射的陣列級成像。對于微測輻射熱計而言，目標輻射是有效信號，而工藝偏差引起的阻值非均勻性、環(huán)境溫度波動及熱敏電阻溫度系數(shù)的非均勻性引起的溫漂噪聲、還有工藝失效引起的像素電阻損壞，都屬于無效的信號，會導致輸出原始圖像上下飽和或引入固定模式噪聲，因此需要被校正、補償或剔除。

對于非制冷紅外探測器，最常用的校正方法為基于均勻面源黑體的標定校正。標定校正的目的是提取探測器的非均勻性參數(shù)及盲像素位置，從而在數(shù)字圖像處理端進行校正和補償處理。例如，擋片校正就是一種基于溫度近似均勻的擋片成像的失調(diào)標定校正方法。探測器面對擋片成像的輸出中，包含了失調(diào)的非均勻性信息，基于該信息可以對失調(diào)非均勻性進行校正。

失調(diào)非均勻性校正可以有效提升成像質(zhì)量，操作如果在數(shù)字圖像處理域進行，會消耗一定的邏輯運算單元及存儲單元代價。而且對于原始非均勻性較大、溫漂較嚴重的探測器，就需要更高精度的復雜算法進行校正補償，增加了成像系統(tǒng)的開發(fā)難度，增加了數(shù)字圖像處理端的硬件成本及功耗開銷。另一方面，針對非均勻性引起原始輸出信號易飽和的探測器，通常采用片上粗校正的方法，在芯片內(nèi)完成非均勻性的初步粗校正。片上非均勻性校正相對于單純后端的數(shù)字校正可以獲得更好的成像動態(tài)范圍，但也需要標定、校正表存儲、實時向探測器發(fā)送校正碼流的操作步驟，一定程度增加了探測器的使用難度。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中讀出電路的失調(diào)非均勻性校正的功耗、算法開銷、硬件代價等問題，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：行選邏輯，所述行選邏輯用于產(chǎn)生行選信號RSEL_i；像素電路，所述像素電路中的每個像素單元包含一個校正碼存儲單元RAM_i，j和一個像素電阻Rs_i，j，所述像素電路中的每個像素單元還包括一個行選開關(guān)，所述行選開關(guān)基于行選信號RSEL_i對像素電路進行逐行選通；校正碼讀寫模塊，用于像素內(nèi)存儲單元的行級并行位線讀寫，并產(chǎn)生校正碼；失調(diào)校正DAC，用于基于校正碼和陣列外產(chǎn)生的模擬偏壓Vbias，產(chǎn)生調(diào)節(jié)列讀出前端失調(diào)的模擬偏壓Vb；差分電流產(chǎn)生電路，其一端輸入模擬偏壓Vb，另一端連接像素陣列的行選開關(guān)；跨阻放大，用于基于差分電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生的差分電流Idiff，產(chǎn)生電壓輸出Vagc；動態(tài)比較器，用于基于電壓輸出Vagc和閾值信號Vth，產(chǎn)生信號CMP；k-bit逐次逼近邏輯，用于基于信號CMP，確定待寫入的校正碼值，并反饋給所述行級校正碼讀寫模塊；積分器，所述積分器基于電壓輸出Vagc，產(chǎn)生電壓Vint；列ADC，所述ADC基于電壓Vint，產(chǎn)生模數(shù)轉(zhuǎn)換碼值A(chǔ)D_BUS。