CN104219462B - 带有电压输出型分段积分读出电路的nmos线阵图像传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带有电压输出型分段积分读出电路的NMOS线阵图像传感器，该电压输出型分段积分读出电路包括3个放大器和2个选通开关；其中，放大器1用于读出光电二极管中电荷信号；放大器2用于读出补偿光电二极管中电荷信号；放大器3对放大器1与放大器2的输出信号进行差分运算，得到图像数据的输出信号；选通开关1用于控制光电二极管信号输出端Active Video的导通与关断；选通开关2用于控制补偿光电二极管信号输出端Dummy Video的导通与关断。本发明的带有电压输出型分段积分读出电路的NMOS线阵图像传感器，性能好，能够提高图像传感器输出信号的信噪比。
Description
技术领域
本发明涉及一种NMOS线阵图像传感器，特别涉及一种带有电压输出型分段积分读出电路的NMOS线阵图像传感器。
背景技术
图1所示的电压输出型外部读出电路的结构，其直接对Active Video上像元输出的负脉冲进行放大，同时，采用差分电路的结构形式，对Active Video和Dummy Video的输出信号做差分运算，消除开关噪声，最后信号输出为一个正脉冲，脉冲的幅值即为像元的有效数据，与像元中信号电荷的电荷量成正比。
图1所示的读出电路，一次读取的过程中，传感器所有像元的信号都被读出，这也决定了所有像元的积分时间长短是相同的。在相同的积分时间下，可能使得入射光信号强的像元的输出接近饱和；而入射光信号弱的像元的输出接近于零，使得信号被噪声淹没。由于外部读出电路不能够对Active Video上的输出信号进行选择性读出，无法实现分段积分的功能。
通过软件改变传感器的驱动脉冲时序也可以实现分段积分的功能。但是，使用该方法实现分段积分，驱动脉冲时序的实现比较复杂；而且，一帧图像数据中，不同像元的积分时间只能单调增加或单调减少；所有像元的有效图像数据读出频率取决于所有像元的最大积分时间，像元利用率低。
发明内容
本发明要解决现有技术中的技术问题，提供一种带有电压输出型分段积分读出电路的NMOS线阵图像传感器。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：
一种带有电压输出型分段积分读出电路的NMOS线阵图像传感器，该电压输出型分段积分读出电路包括3个放大器和2个选通开关；其中，
放大器1的正端与引脚Vscd连接，同时连接+V的偏置电压；负端与选通开关1连接；放大器1用于读出光电二极管中电荷信号；
放大器2的正端与引脚Vscd连接，同时连接+V的偏置电压；负端与选通开关2连接；放大器2用于读出补偿光电二极管中电荷信号；
放大器3对放大器1与放大器2的输出信号进行差分运算，得到图像数据的输出信号；
选通开关1的控制端由选通脉冲1φselect-1控制；选通开关1串联在电路中，另外一端与图像传感器的Active Video引脚连接；选通开关1用于控制光电二极管信号输出端Active Video的导通与关断；
选通开关2的控制端由选通脉冲2φselect-2控制；选通开关2串联在电路中，另外一端与图像传感器的Dummy Video引脚连接；选通开关2用于控制补偿光电二极管信号输出端Dummy Video的导通与关断。
在上述技术方案中，所述选通脉冲1φselect-1与所述选通脉冲2φselect-2的驱动脉冲序列完全相同。
本发明具有以下的有益效果：
本发明的带有电压输出型分段积分读出电路的NMOS线阵图像传感器：
1)性能好，能够方便灵活的实现NMOS线阵图像传感器的分段积分功能，提高图像传感器输出信号的信噪比，提高了传感器对入射光强度的适应性；
2)简单，易于实现，成本低，不需要改变传感器的硬件结构，只需要对图像传感器的读出电路的通用设计做简单的改动，就能够使图像传感器具有分段积分的功能；
4)方法灵活，图像传感器一帧数据内不同像元的积分时间可以随意设置，不同像元积分时间的大小与像元在图像传感器上的位置无关；
5)适用范围广，本发明的NMOS线阵图像传感器中的电压输出型分段积分读出电路，也适用于其他使用相似驱动方法的线阵图像传感器。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为现有技术的电压输出型外部读出电路的结构示意图。
图2为本发明的NMOS线阵图像传感器中的具有选通开关的电压输出型读出电路结构示意图。
图3为图2所示的NMOS线阵图像传感器的第k组像元的读出脉冲示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做以详细说明。
本发明的带有电压输出型分段积分读出电路的NMOS线阵图像传感器，其中具有分段积分功能的硬件结构的电压输出型读出电路如图2所示。
电压输出型读出电路中，放大器1的正端与引脚Vscd连接，同时连接+V的偏置电压；负端与选通开关1连接，选通开关1的控制端由选通脉冲1φselect-1控制。选通开关1串联在电路中，另外一端与图像传感器的Active Video引脚连接。放大器1用于读出光电二极管中电荷信号，而选通开关1用于控制光电二极管信号输出端Active Video的导通与关断。放大器2的正端与引脚Vscd连接，同时连接+V的偏置电压；负端与选通开关2连接，选通开关2的控制端由选通脉冲2φselect-2控制。选通开关2串联在电路中，另外一端与图像传感器的Dummy Video引脚连接。放大器2用于读出补偿光电二极管中电荷信号，而选通开关2用于控制补偿光电二极管信号输出端Dummy Video的导通与关断。放大器3对放大器1与放大器2的输出信号进行差分运算，得到图像数据的输出信号。选通脉冲1φselect-1与选通脉冲2φselect-2采用完全相同的驱动脉冲序列。
本发明的带有电压输出型分段积分读出电路的NMOS线阵图像传感器在工作过程中，在图像传感器的一个帧读出周期内，在外部驱动脉冲时序的作用下，所有像元对应的读出开关依次导通。如果需要输出某个像元的信号，则在该像元对应的读出开关导通的同时，通过选通脉冲φselect-1、φselect-2控制选通开关导通，视频信号出现在输出信号端，同时像元复位；如果某个像元的信号不需要输出，在该像元对应的读出开关导通的同时，选通开关仍然保持关断状态，偏置电压不能够对该像元复位，该像元的电荷信号保持不变，能够继续对入射光信号进行积分。使用多个帧读出周期，并根据需要在不同的帧读出周期中控制像元中的信号是否读出，从而实现不同像元的积分时间的不同取值。而且，不同像元的积分时间不受像元位置的影响，可以在允许范围内随意取值。
与现有技术中的图1所示电路相比，图2所示电路结构的主要区别在于，在外部读出电路中，在放大器1负端与图像传感器的Active Video之间串联了一个选通开关1，该开关由外部电路的驱动信号(选通脉冲1)控制；在放大器2负端与图像传感器的Dummy Video之间串联了一个选通开关2，该开关由外部电路的驱动信号(选通脉冲2)控制。在图像传感器的一个帧读出周期内，选通开关可以控制某个像元的信号是否读出。两个帧读出周期相互配合，能够实现分段积分的功能。而且，由于选通开关可以单独控制，相同积分时间的像元可以不连续，实现分段积分功能时，不同积分时间的可以在允许范围内自由取值，而不必遵循单调增加或单调减小的限制。
图3所示为图2所示外部读出电路的驱动方法，是一组驱动脉冲序列的统称。设帧读出周期中，需要读出第k组像元的图像数据，对应的积分时间为Tk，该组像元的序号为Pk,1～Pk,Nk。在该帧图像的读出驱动时序中，φst、φ1、φ2不改变，同图1。第1～k-1组像元不需要读出，因此，这些像元读出周期内选通开关的控制信号—选通脉冲φselect-1、φselect-2，一直保持低电平，选通开关关断，信号输出端无信号输出，像元中的信号也不会被复位。第k组像元，像元位置序号Pk,1～Pk,Nk，需要读出，因此，这些像元读出周期内选通开关的控制信号φselect-1、φselect-2，变为高电平，选通开关导通，信号输出端有信号输出，像元被复位。第k+1～m组像元不需要读出，因此，这些像元读出周期内选通开关的控制信号—选通脉冲φselect-1、φselect-2，为低电平，选通开关关断，信号输出端无信号输出。
图3中，φselect-1、φselect-2信号为低电平表示选通开关关断，高电平表示选通开关导通，与实际电路中的电平信号无关。而实际电路中，该电平的高低与选通开关的选择有关。
图3所示驱动时序给出了选通开关的控制方法。像元信号需要读出时，在该像元对应的读出周期，φselect信号控制选通开关导通；像元信号不需要读出时，在该像元对应的读出周期，φselect-1、φselect-2信号控制选通开关关断。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (2)
1.一种带有电压输出型分段积分读出电路的NMOS线阵图像传感器，其特征在于，该电压输出型分段积分读出电路包括3个放大器和2个选通开关；其中，
放大器1的正端与图像传感器的引脚Vscd连接，同时连接+V的偏置电压；负端与选通开关1连接；放大器1用于读出光电二极管中电荷信号；
放大器2的正端与图像传感器的引脚Vscd连接，同时连接+V的偏置电压；负端与选通开关2连接；放大器2用于读出补偿光电二极管中电荷信号；
放大器3对放大器1与放大器2的输出信号进行差分运算，得到图像数据的输出信号；
选通开关1的控制端由选通脉冲1φselect-1控制；选通开关1串联在电路中，另外一端与图像传感器的Active Video引脚连接；选通开关1用于控制光电二极管信号输出端ActiveVideo的导通与关断；
选通开关2的控制端由选通脉冲2φselect-2控制；选通开关2串联在电路中，另外一端与图像传感器的Dummy Video引脚连接；选通开关2用于控制补偿光电二极管信号输出端Dummy Video的导通与关断。
2.根据权利要求1所述的NMOS线阵图像传感器，其特征在于，所述选通脉冲1φselect-1与所述选通脉冲2φselect-2的驱动脉冲序列完全相同。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6618781B1 (en) * | 2000-09-21 | 2003-09-09 | Tatung Co., Ltd. | Computer add-on card capable of outputting different type of digital TV signals |
| CN101800837A (zh) * | 2009-02-05 | 2010-08-11 | 香港科技大学 | 提高cmos图像传感器动态范围和线性度的装置和方法 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6618781B1 (en) * | 2000-09-21 | 2003-09-09 | Tatung Co., Ltd. | Computer add-on card capable of outputting different type of digital TV signals |
| US8243027B2 (en) * | 2006-06-09 | 2012-08-14 | Apple Inc. | Touch screen liquid crystal display |
| CN101800837A (zh) * | 2009-02-05 | 2010-08-11 | 香港科技大学 | 提高cmos图像传感器动态范围和线性度的装置和方法 |
| CN103262417A (zh) * | 2010-09-14 | 2013-08-21 | 高端硅公司 | 一种用于电容式触摸应用的电路 |
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