[發明專利]高動態范圍TDI圖像傳感器及其成像方法

有效

• 申請號: 202010166833.0
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111294529B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 李揚;戚忠雪;周泉;馬成;王欣洋
• 申請（專利權）人: 長春長光辰芯光電技術有限公司
• 主分類號: H04N5/355
• 分類號: H04N5/355;H04N5/378
• 代理公司: 長春中科長光知識產權代理事務所(普通合伙) 22218
• 代理人: 高一明;郭婷

1.一種高動態范圍TDI圖像傳感器，其特征在于，包括：高增益感光陣列、低增益感光陣列、寄存器和讀出電路；其中，

所述寄存器用于調節所述高增益感光陣列、所述低增益感光陣列的積分級數，以改變所述高增益感光陣列、所述低增益感光陣列累積的電荷總量，還用于調節所述高增益感光陣列、所述低增益感光陣列的轉換增益，使所述高增益感光陣列的轉換增益大于所述低增益感光陣列的轉換增益，以適配所述高增益感光陣列、所述低增益感光陣列累積的電荷總量；

所述讀出電路用于分別讀出所述高增益感光陣列與所述低增益感光陣列通過轉換增益轉換后的模擬信號電壓，并模數轉換為像素輸出值。

2.根據權利要求1所述的高動態范圍TDI圖像傳感器，其特征在于，還包括高增益感光陣列電壓控制模塊和低增益感光陣列電壓控制模塊；其中，

所述高增益感光陣列電壓控制模塊與所述高增益感光陣列連接，用于調節所述高增益感光陣列的控制電壓，改變所述高增益感光陣列單級累積的電荷，從而改變所述高增益感光陣列累積的電荷總量；

所述低增益感光陣列電壓控制模塊與所述低增益感光陣列連接，用于調節所述低增益感光陣列的控制電壓，改變所述低增益感光陣列單級累積的電荷，從而改變所述低增益感光陣列累積的電荷總量。

3.一種TDI圖像傳感器的高動態范圍成像方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、預處理：通過寄存器將高增益感光陣列的積分級數調節為S1，將轉換增益調節為G1，所述高增益感光陣列在弱光下累計積1級的電荷為q1，所述高增益感光陣列在S1級數下累積的電荷為Q1，所述高增益感光陣列的模擬信號電壓V_sig1＝G1*Q1；

通過所述寄存器將低增益感光陣列的積分級數調節為S2，S2≤S1，將轉換增益調節為G2，G2＜G1，所述低增益感光陣列在強光下累計1級的電荷為q2，則所述低增益感光陣列在S2級數下累積的電荷為Q2，所述低增益感光陣列的模擬信號電壓V_sig2＝G2*Q2；

通過上述兩步的調節使其滿足如下條件：

V_sig1≥V_sig2；

S2、像素讀出：通過讀出電路分別讀出高增益感光陣列的像素輸出值和低增益感光陣列的像素輸出值；其中，

通過讀出電路讀出高增益感光陣列的像素輸出值的步驟為：

將所述模擬信號電壓V_sig1進行模數轉換，獲得所述高增益感光陣列的像素輸出值；

通過讀出電路讀出低增益感光陣列的像素輸出值的步驟為：

將所述模擬信號電壓V_sig2進行模數轉換，獲得所述低增益感光陣列的像素輸出值；

S3、高動態融合：對所述高增益感光陣列的像素輸出值和所述低增益感光陣列的像素輸出值進行高動態范圍合成；其中，

當所述高增益感光陣列的像素輸出未飽和時，高動態范圍合成結果為所述高增益感光陣列的像素輸出值；

當所述高增益感光陣列的像素輸出飽和時，高動態范圍合成結果為所述低增益感光陣列的像素輸出值乘以G1*S1/G2*S2的值。