CN100387052C - Cmos高帧频瞬态图像传感器 - Google Patents

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本发明涉及一种CMOS高帧频瞬态图像传感器。包括CMOS水平移位寄存器、CMOS垂直移位寄存器和探测器单元1-n，在每一个探测器单元的读出管col-i与探测器D的正极之间增加保护电阻R1、释放管Q1、取样电阻R2、选通管Q2、保峰电容C，并对探测器外的所有电路进行光屏蔽。本发明的有益效果是：实现了高帧频瞬态成像，能达到50ns到14us选通成像。

Description

CMOS高帧频瞬态图像传感器
技术领域
本发明涉及一种CMOS高帧频瞬态摄像机，尤其是涉及一种CMOS高帧频瞬态图像传感器。
背景技术
应空间监测的需要，原来采用常规高帧频CCD或CMOS成像器件。由于太阳光背景和大气反射的影响，目标与背景对比度很低，常常造成目标成像图像模糊，这是常规CCD或CMOS成像传感器固有的缺点。因为常规CCD或CMOS成像器件是以电荷积分形式得到输出信号的，像元上的输出信号强度与积分时间内接收到的光能量成正比。
CMOS图像传感器于二十世纪70年代发明以来，由于当时CMOS工艺制程的技术不高，以致于传感器在应用中的杂讯较大，直到90年代初才发展起来。CMOS图像传感器发展至今已有三大类产品，即CMOS无源像素传感器(CMOS Passive Pixel Sensor简称CMOS-PPS)、CMOS有源像素传感器(CMOSActive Pixel Sensor简称CMOS-APS)、和CMOS数字像素传感器(CMOS DigitalPixel sensor简称CMOS-DPS)，而CMOS-DPS是最近几年才开发出来的。
目前国内许多大学、研究院所都开展了CMOS图像传感器设计、研制和应用开发工作。到目前为止，国内外所开发的高帧频摄像机均无瞬态保峰成像功能。常规高帧频摄像机采用短脉冲激光光源照明，由于大气或中间飞行物的反射，所探测到的信号是所有信号的总和。
发明内容
为了满足瞬态成像的要求，本发明采用了具有背景消除的释放电路、保峰电路和信号读出电路。本发明是通过以下方案来具体实现的：一种CMOS高帧频瞬态图像传感器，包括CMOS水平移位寄存器、CMOS垂直移位寄存器和探测器单元1-n，在每一个探测器单元的读出管col-i与探测器D的正极之间增加保护电阻R1、释放管Q1、取样电阻R2、选通管Q2、保峰电容C，并对探测器外的所有电路进行光屏蔽。
保峰电容C的一端与读出管col-i及选通管Q2的漏极连接，取样电阻R2的一端与选通管Q2、释放管Q1的源极以及保护电阻R1连接，保峰电容C、取样电阻R2的另一端及释放管Q1的漏极接地，保护电阻R1的另一端与探测器D的正极连接，选通管Q2的栅极接信号Vg，释放管Q1的栅极接信号Vg-N，读出管col-i、选通管Q2及释放管Q1的源极和漏极可以互换。
本发明的有益效果是：实现了高帧频瞬态成像，能达到50ns到14us选通成像。
附图说明
图1为常规CMOS图像传感器结构原理图；
图2为高帧频瞬态图像传感器结构原理图；
图3为探测器单元电路图；
图4为选通成像时序关系图；
图5为预备或保峰状态示意图；
图6信号采集积分过程示意图；
图7读出过程示意图；
图8复位过程示意图。
具体实施方式
常规CMOS图像传感器如图1所示，包括CMOS水平移位寄存器、CMOS垂直移位寄存器和探测器单元1-n，探测器单元1-n均由读出管col-i和探测器D组成。图2为高帧频瞬态图像传感器，在常规CMOS图像传感器的每一个探测器单元的读出管col-i与探测器D的正极之间增加保护电阻R1、释放管Q1、取样电阻R2、选通管Q2、保峰电容C，并对探测器外的所有电路进行光屏蔽。探测器D单元电路如图3所示，保峰电容C的一端与读出管col-i及选通管Q2的漏极连接，取样电阻R2的一端与选通管Q2、释放管Q1的源极以及保护电阻R1连接，保峰电容C、取样电阻R2的另一端及释放管Q1的漏极接地，保护电阻R1的另一端与探测器D的正极连接，选通管Q2的栅极接信号Vg，释放管Q1的栅极接信号Vg-N，读出管col-i、选通管Q2及释放管Q1的源极和漏极可以互换。
本发明的选通成像时序关系如图4所示，该传感器可实时输入每帧tg和τg值，选通任一时刻t＝2S/C宽度为τg的信号进行成像。其余时刻t1和t2等的信号则不被摄像机转换，而被释放管Q1释放掉，也就不会对图像产生干扰。
该传感器的每一个像元的工作过程大致可按预备、信号采集积分、保峰、读出、复位的顺序循环进行。
1、预备或保峰状态：
预备或保峰状态如图5所示，当Vg为低电平，Vg-N为高电平时，选通管截止，释放管导通。行选择开关H截止，列选择开关V截止，复位开关R截止。背景光电信号被短路释放掉，保峰电容C上的电荷保持不变。
2、信号采集积分过程：
信号采集积分过程如图6所示，当Vg为高电平，Vg-N为低电平时，选通管导通，释放管截止。行选择开关H截止，列选择开关V截止，复位开关R截止。信号电荷积累在电容C上。
3、读出过程：
信号读出过程如图7所示，当Vg为低电平，Vg-N为高电平时，选通管截止，释放管导通。行选择开关H导通，列选择开关V导通，复位开关R截止。信号从放大器读出。
4、复位过程
复位过程如图8所示，当Vg为低电平，Vg-N为高电平时，选通管截止，释放管导通。行选择开关H导通，列选择开关V导通，复位开关R导通。电容C上的电荷复位到参考电平Vf。
以64×64高帧频瞬态成像传感器进行试验，用计算机通过数字输出接口采集到了灯光照明下手所成的像和40ns脉宽激光50ns选通时所成的像。

Claims (1)

1.一种CMOS高帧频瞬态图像传感器，包括CMOS水平移位寄存器、CMOS垂直移位寄存器和探测器单元1-n，其特征在于：在每一个探测器单元的读出管col-i与探测器D的正极之间增加保护电阻R1、释放管Q1、取样电阻R2、选通管Q2、保峰电容C，并对探测器外的所有电路进行光屏蔽；所述的保峰电容C的一端与读出管col-i及选通管Q2的漏极连接，取样电阻R2的一端与选通管Q2、释放管Q1的源极以及保护电阻R1连接，保峰电容C、取样电阻R2的另一端及释放管Q1的漏极接地，保护电阻R1的另一端与探测器D的正极连接，选通管Q2的栅极接信号Vg，释放管Q1的栅极接信号Vg-N，读出管col-i、选通管Q2及释放管Q1的源极和漏极可以互换。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1270471A (zh) * 1998-09-22 2000-10-18 杨晓东 工艺过程可调的高空间分辨率和低数位分辨率cmos面型图象传感器
CN1429016A (zh) * 2001-12-28 2003-07-09 富士胶片株式会社 固体电子图像感应装置及其控制方法
CN1437388A (zh) * 2002-02-06 2003-08-20 富士通株式会社 Cmos图像传感器
JP2003259234A (ja) * 2002-02-26 2003-09-12 Tohoku Techno Arch Co Ltd Ｃｍｏｓイメージセンサ
CN2762461Y (zh) * 2004-12-22 2006-03-01 中国电子科技集团公司第四十四研究所 Cmos高帧频瞬态图像传感器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1270471A (zh) * 1998-09-22 2000-10-18 杨晓东 工艺过程可调的高空间分辨率和低数位分辨率cmos面型图象传感器
CN1429016A (zh) * 2001-12-28 2003-07-09 富士胶片株式会社 固体电子图像感应装置及其控制方法
CN1437388A (zh) * 2002-02-06 2003-08-20 富士通株式会社 Cmos图像传感器
JP2003259234A (ja) * 2002-02-26 2003-09-12 Tohoku Techno Arch Co Ltd Ｃｍｏｓイメージセンサ
CN2762461Y (zh) * 2004-12-22 2006-03-01 中国电子科技集团公司第四十四研究所 Cmos高帧频瞬态图像传感器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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高帧频CMOS报像机控制驱动时序的设计与实现. 郭明安，李斌康.电视技术，第2期. 2004
高帧频CMOS报像机控制驱动时序的设计与实现. 郭明安，李斌康.电视技术，第2期. 2004 *

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