CN105915821A - 一种基于半行交替的焦平面阵列无隙读出方法与电路 - Google Patents

一种基于半行交替的焦平面阵列无隙读出方法与电路 Download PDF

Info

Publication number
CN105915821A
CN105915821A CN201610384425.6A CN201610384425A CN105915821A CN 105915821 A CN105915821 A CN 105915821A CN 201610384425 A CN201610384425 A CN 201610384425A CN 105915821 A CN105915821 A CN 105915821A
Authority
CN
China
Prior art keywords
row
reading out
hemistich
circuit
clearance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610384425.6A
Other languages
English (en)
Inventor
刘本元
刘本元一
鲁文高
牛育泽
于善哲
金美岑
张雅聪
陈中建
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Peking University
Original Assignee
Peking University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Peking University filed Critical Peking University
Priority to CN201610384425.6A priority Critical patent/CN105915821A/zh
Publication of CN105915821A publication Critical patent/CN105915821A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

本发明提供一种基于半行交替的焦平面阵列无隙读出方法和电路，电路的时序操作以及连接关系，是本发明的创新之处，构成了无隙读出电路的核心，读出电路的工作过程构成本发明的无隙读出方法。本发明将整个焦平面分为左右两组，即每一行被分为左右两边，以半行为基本单位进行交替读出。对于N行M列的焦平面阵列，当读出电路正在读出第i行(1≤i≤N)左半行时，第i行右半行正在进行电荷转移，为读出做好准备；当读出电路正在读出第i行右半行时，第i+1行左半行正在由列级电路进行电荷转移，等待读出。通过将一行分成两个半行，时序上分开控制，提高了读出速率。本发明技术方案大大减小了无隙读出电路需要的面积，不需要两组采样电容就可以实现无隙读出的功能。

Description

一种基于半行交替的焦平面阵列无隙读出方法与电路
技术领域
本发明属于微电子和光电子技术领域，具体涉及一种基于半行交替的焦平面阵列无隙读出方法和电路。
背景技术
读出焦平面阵列中像素的信号，往往采用逐行方式读出。在读出之前，列级电路需要对像素里的电荷进行转移，传统的作法是读出每一行前，对该行的像素作电荷转移。为了提高读出速率，可以将电荷转移与读出这两个过程分级后并行进行，实现行与行之间的无隙读出。这种无隙读出方式在各类焦平面读出电路中有着广泛的应用。
常见无隙读出是通过两组采样电容实现的，一组电容用于采样时另一组用于信号读出，两组电容不断在采样和读出这两种状态之间交替。在读出一组电容上存储的一行信号的同时，另一组电容正在采样下一行信号，实现采样和读出的同时进行。但是这种方案的弊端在于要使用两组采样电容，在阵列规模比较大时，付出的面积代价是比较可观的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供了一种新型的焦平面阵列无隙读出方法和电路，通过半行交替的电路时序控制，大大降低了硬件开销。
为解决上述问题，本发明提供一种基于半行交替的焦平面阵列无隙读出方法和电路，电路的时序操作以及连接关系，是本发明的创新之处，构成了无隙读出电路的核心，读出电路的工作过程构成本发明的无隙读出方法，核心连接关系以及工作时序原理如下：
将整个焦平面分为左右两组，即每一行被分为左右两边，以半行为基本单位进行交替读出。对于N行M列的焦平面阵列，当读出电路正在读出第i行(1≤i≤N)左半行时，第i行右半行正在进行电荷转移，为读出做好准备；当读出电路正在读出第i行右半行时，第i+1行左半行正在由列级电路进行电荷转移，等待读出。通过将一行分成两个半行的方式，可以实现电荷转移与读出的并行进行，提高了读出速率。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明技术方案大大减小了无隙读出电路需要的面积，不需要两组采样电容就可以实现无隙读出的功能；
综上所述，本发明技术方案为焦平面阵列无隙读出提供了一个新的方法和电路，大大减小了无隙读出电路所需要的芯片面积。更好的满足了应用的需要。
附图说明
图1为本发明一个实施例所提供的无隙读出电路结构示意图；
图2为本发明一个实施例所提供的时序控制信号波形示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
首先，解释本发明技术方案的关键特征在于：
1)将一行分为前半行和后半行，时序上分开控制，前半行的读出与后排行的电荷转移同时进行，后半行的读出与下一行前半行的电荷转移同时进行；
2)电荷转移与读出以半行为单位交替进行，行与行之间可以实现连续无隙读出。
实施例
本实施例首先描述本发明所提供的一种基于半行交替的焦平面阵列无隙读出电路的主要电路结构和连接方法。
如图1所示，整个读出电路由像素电路、列级放大器和输出Buffer组成；
像素电路，控制积分电容的工作状态。INT信号控制传感器的电流能否流出积分电容以控制积分的开始和结束。RSL<i>和RSR<i>(i＝1,2,…,N)是行选信号，控制这一行的电容是否挂到列线上。行选信号在两个时候将积分电容挂到列线上：积分电容复位的时候(配合RST开关闭合)和对这半行信号进行放大的时候(配合TR开关闭合)。
列级放大器，通过电荷转移，对积分电容上的信号进行放大处理，同时在列选开关CS<i>(i＝1,2,…,M)闭合的时候将放大后的信号输入到输出Buffer。左右两个半行的列级放大器的复位是不同步的，复位在放大之前进行，分别由rstL和rstR控制。
输出Buffer，将连接在总线上的信号输出到pad。
接下来具体描述所述基于半行交替的无隙读出方法的工作流程。
如图2所示，所述基于半行交替的无隙读出方法包括复位积分、信号的转移和读出；
所述复位积分阶段是指像素电路里的积分电容复位，并在之后将传感器的电流在积分电容上积分。在复位阶段，RST开关和所有的行选开关RSL<i>、RSR<i>(i＝1,2,…,N)、INT闭合，将积分电容的上极板复位到初始电压VR，为传感器电流在积分电容上积分做准备；在积分阶段，其他所有开关断开，只有INT开关继续保持打开，使流过传感器的电流在积分电容上积分。在本实施例中，RSL<i>、RSR<i>(i＝1,2,…,N)比RST信号稍微提前一点断开，因此积分时间被定义为，从RSL<i>、RSR<i>(i＝1,2,…,N)断开到INT断开之间的时间。本实施例中选用直接注入(Direct-Injection)的结构连接传感器；
所述信号转移和读出的工作流程具体如下：
第一个半行周期，第一行左半行进行电荷转移，此半行周期中先对左半行的列级放大器进行复位，即闭合rstL，再对电荷进行转移，即闭合TRL开关和RSL<1>开关，将第一行左半行各个积分电容上面的电荷转移到列级放大器上，为读出做准备；
第二个半行周期，第一行左半行进行读出，同时第一行右半行进行电荷转移。在这个半行周期中，CS<1>到CS<M/2>依次闭合，将放大器上的信号传递到输出Buffer上，再由输出Buffer输出到Pad端，实现第一行左半行的读出。另外，第一行右半行进行电荷转移。先复位输出放大器，即闭合rstR开关，再对电荷进行转移，即闭合TRR开关和RSR<1>开关，为第一行右半行信号的读出做准备；
第三个半行周期，第一行右半行进行读出，同时第二行左半行进行电荷转移。在这个半行周期中，CS<M/2+1>到CS<M>依次闭合，将放大器上的信号传递到输出Buffer上，再由输出Buffer输出到Pad端，实现第一行右半行的读出。另外，第二行左半行进行电荷转移。先复位输出放大器，即闭合rstL开关，再对电荷进行转移，即闭合TRL开关和RSL<2>开关，为第二行左半行信号的读出做准备。依照这个规律不断左右半行交替读出，以此实现行与行之间的无隙读出；
第2N+1个半行周期，第N行右半行读出，由于这是最后半行信号，这个半行周期中不需要对任何半行进行电荷转移。只需要依次闭合CS<M/2+1>到CS<M>开关即可。同时这一个半行周期的结束也是这一帧的结束，循环整个时序即可进入下一帧；
所述的rstL开关与TRL开关不同时导通，转移结束时TRL比RSL<i>(i＝1,2,…,N)提前一点时间断开。rstR、TRR和RSR<i>(i＝1,2,…,N)同理。另外，在读出时CS<1>到CS<M>均不交叠。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于半行交替的焦平面阵列无隙读出方法与电路，其特征在于，将一行分为前半行和后半行，时序上分开控制，前半行的读出与后排行的电荷转移同时进行，后半行的读出与下一行前半行的电荷转移同时进行。电荷转移与读出以半行为单位交替进行，行与行之间可以实现连续无隙读出。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，用TRL和TRR与RSL<i>和RSR<i>(i＝1,2,…,N)开关配合控制像素是否接连到列级放大器。用CS<1>到CS<M>控制读出。用rstL和rstR与RSL<i>和RSR<i>(i＝1,2,…,N)开关配合控制像素的复位。
3.如权利要求1或2所述的电路，其特征在于，TRL与rstL不同时导通，TRR与rstR不同时导通。RSL<i>和RSR<i>(i＝1,2,…,N)比RST提前一段断开。TRL比RSL<i>(i＝1,2,…,N)提前一点断开，TRR比RSR<i>(i＝1,2,…,N)提前一点断开。CS<1>到CS<M>都不交叠。
4.如权利要求1或2所述的电路，其特征在于，用RST和RSL<i>和RSR<i>(i＝1,2,…,N)同时闭合来完成像素的复位工作，另外RSL<i>和RSR<i>(i＝1,2,…,N)比RST先断开。
CN201610384425.6A 2016-06-02 2016-06-02 一种基于半行交替的焦平面阵列无隙读出方法与电路 Pending CN105915821A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610384425.6A CN105915821A (zh) 2016-06-02 2016-06-02 一种基于半行交替的焦平面阵列无隙读出方法与电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610384425.6A CN105915821A (zh) 2016-06-02 2016-06-02 一种基于半行交替的焦平面阵列无隙读出方法与电路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105915821A true CN105915821A (zh) 2016-08-31

Family

ID=56742008

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610384425.6A Pending CN105915821A (zh) 2016-06-02 2016-06-02 一种基于半行交替的焦平面阵列无隙读出方法与电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105915821A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110062182A (zh) * 2019-04-16 2019-07-26 长春长光辰芯光电技术有限公司 高帧频面阵图像传感器像素信号交错分时读出方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101354288A (zh) * 2008-09-08 2009-01-28 北京大学 高速低功耗双列线红外焦平面读出电路
CN101926162A (zh) * 2008-02-01 2010-12-22 柯达公司 图像传感器的取样与读出
US20110261609A1 (en) * 2010-04-21 2011-10-27 Texas Instruments Incorporated Retain-Till-Accessed Power Saving Mode in High-Performance Static Memories
CN104251739A (zh) * 2013-06-25 2014-12-31 南京理工大学 一种单电容相关双采样非制冷红外读出电路

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101926162A (zh) * 2008-02-01 2010-12-22 柯达公司 图像传感器的取样与读出
CN101354288A (zh) * 2008-09-08 2009-01-28 北京大学 高速低功耗双列线红外焦平面读出电路
US20110261609A1 (en) * 2010-04-21 2011-10-27 Texas Instruments Incorporated Retain-Till-Accessed Power Saving Mode in High-Performance Static Memories
CN104251739A (zh) * 2013-06-25 2014-12-31 南京理工大学 一种单电容相关双采样非制冷红外读出电路

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110062182A (zh) * 2019-04-16 2019-07-26 长春长光辰芯光电技术有限公司 高帧频面阵图像传感器像素信号交错分时读出方法
CN110062182B (zh) * 2019-04-16 2021-03-30 长春长光辰芯光电技术有限公司 高帧频面阵图像传感器像素信号交错分时读出方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8514310B2 (en) Increasing readout speed in CMOS APS sensors through group readout
CN106454158B (zh) 成像装置和成像系统
US20220247960A1 (en) Image sensor and image capturing apparatus
CN104349087B (zh) 图像传感器、控制方法以及电子设备
CN102037724B (zh) 固态成像器件、数据传输电路和相机系统
CN104822034A (zh) 固态成像装置和成像系统
CN106060430A (zh) 图像拾取装置、图像拾取系统和驱动图像拾取装置的方法
US6570615B1 (en) Pixel readout scheme for image sensors
CN103281056B (zh) 感测电路及其运行方法和光电转换阵列
CN104219468B (zh) 高行频cmos‑tdi图像传感器
CN102780859A (zh) 固态成像设备、驱动固态成像设备的方法和固态成像系统
CN102208167A (zh) 倒相电路以及显示器
JP2021005794A5 (zh)
CN103312992B (zh) 信号传输系统、光电转换设备和图像拾取系统
CN104301639A (zh) 超高帧率cmos图像传感器
CN105915821A (zh) 一种基于半行交替的焦平面阵列无隙读出方法与电路
US11128821B2 (en) Cross-row time delay integration method, apparatus and camera
CN103988494B (zh) 固体摄像装置
CN101478633A (zh) Cmos图像传感器模拟输出合并电路、图像传感器及电子设备
CN111246130B (zh) 存储单元阵列、量化电路阵列及其读取控制方法
JP2006074367A (ja) 固体撮像素子
CN103369267A (zh) 一种基于抽样的ccd超高速图像采集方法
CN108881753B (zh) 一种大面阵图像传感器列线数据输出系统及输出方法
CN1193595C (zh) 快闪电荷放大结构焦平面读出电路及其读出方法
CN104729722A (zh) Ctia型cmos焦平面读出电路及信号读出控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20160831