CN106534728A - 用于螺旋ct机的cmos图像传感器架构 - Google Patents

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韩立镪
高静
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Abstract

本发明涉及模拟集成电路设计领域，为提出一种基于微触点连接的新型CIS架构，从而实现CIS芯片的任意方向并且在一定弧度范围内的无限拼接，满足大尺寸面阵的需要，提高螺旋CT机的成像质量。本发明，用于螺旋CT机的CMOS图像传感器架构，由两层通过微触点连接的裸片构成，上层裸片由n行，m列像素阵列组成，光线由裸片的上方射入，而金属线分布在裸片的下方；下层的裸片包括行选通逻辑电路，列选通逻辑电路，读出电路以及缓存输出电路部分，上层裸片上的行选控制信号与下层螺片的行选通逻辑电路是通过采用微触点连接，上层裸片上的列输出总线与下层裸片上的列总线的连接也是通过微触点连接。本发明主要应用于模拟集成电路设计。

Description

用于螺旋CT机的CMOS图像传感器架构
技术领域
本发明涉及微电子学的模拟集成电路设计领域，尤其涉及一种应用到螺旋CT机的CMOS图像传感器架构。
背景技术
随着医疗技术的不断进步，以及对医疗中成像要求的不断提高，CMOS图像传感器由于其成像质量高、速度快、功耗低、可集成度高等方面的优势，被广泛应用到医疗成像设备中。传统的CMOS图像传感器结构示意图如图1，它包括像素阵列，行选通逻辑电路，列选通逻辑电路，以及读出电路(包括可编程增益放大器，模数转换电路)部分。由于在用于感光的像素阵列外排列着读出电路和逻辑电路等外围电路，导致其无法实现CMOS图像传感器(CIS)的任意方向可拼接，因此无法满足大型螺旋CT机的大尺寸像素的要求。
为了迎合医疗中大型螺旋CT机的需要，本发明提出了一种新型的，用于螺旋CT机的CMOS图像传感器的架构实现方式。通过分别将像素阵列与控制电路和读出电路分别做到两层裸片上，然后通过微触点进行连接，以实现CIS芯片任意方向并且在一定的弧度范围内的无限扩大，从而满足螺旋CT机的大尺寸像素的要求。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明旨在提出一种基于微触点连接的新型CIS架构，从而实现CIS芯片的任意方向并且在一定弧度范围内的无限拼接，满足大尺寸面阵的需要。因此可以大大提高螺旋CT机内X射线探测器的集成度，大大降低读出电路所读入的噪声，因而提高螺旋CT机的成像质量。本发明采用的技术方案是，用于螺旋CT机的CMOS图像传感器架构，由两层通过微触点连接的裸片构成，上层裸片由n行，m列像素阵列组成，光线由裸片的上方射入，而金属线分布在裸片的下方；下层的裸片包括行选通逻辑电路，列选通逻辑电路，读出电路以及缓存输出电路部分，上层裸片上的行选控制信号与下层螺片的行选通逻辑电路是通过采用微触点连接，上层裸片上的列输出总线与下层裸片上的列总线的连接也是通过微触点连接。
读出电路部分由可编程增益放大器和列级的ADC组成。通过将下层裸片的n个行选通逻辑电路与像素阵列每一行像素单元相连，实现对像素单元逐行扫描，并通过m条列总线将像素阵列的每一列像素信号值输出到列级ADC中，并完成模数转换；之后，通过列选通逻辑电路控制每一列ADC的输出；最后，将ADC的数字输出保存到缓存器中，并由输出控制电路控制其最终输出。
本发明的特点及有益效果是：
通过将像素部分与控制电路和读出电路部分分别做到两层裸片上，表面完全被可感光的像素覆盖，可以实现CIS芯片的任意方向的并且在一定弧度范围内无限拼接，以满足螺旋CT 机大尺寸面阵的需要，并且提高螺旋CT机内X射线探测器的集成度，从而大大降低读出电路所读入的噪声，提高螺旋CT机的成像质量。
附图说明：
图1传统CMOS图像传感器结构示意图。
图2采用微触点连接的新型CMOS图像传感器结构示意图。
图3用于螺旋CT机的探测器阵列。
具体实施方式
采用微触点连接的新型CIS芯片的架构示意图如图2。它包括了两层通过微触点连接的裸片。上层裸片由n行，m列像素阵列组成，并且采用背照式工艺技术，即光线由裸片的上方射入，而金属线分布在裸片的下方。下层的裸片包括行选通逻辑电路，列选通逻辑电路，读出电路以及缓存输出电路部分。其中，读出电路部分由可编程增益放大器和列级的ADC(模拟数字转换器)组成。通过将下层裸片的n个行选通逻辑电路与像素阵列每一行像素单元相连，可以实现对像素单元逐行扫描，并通过m条列总线将像素阵列的每一列像素信号值输出到列级ADC(模拟数字转换器)中，并完成模数转换。之后，通过列选通逻辑电路控制每一列ADC(模拟数字转换器)的输出。最后，将ADC(模拟数字转换器)的数字输出保存到缓存器中，并由输出控制电路控制其最终输出。其中，上层裸片上的行选控制信号与下层螺片的行选通逻辑电路是通过采用微触点连接实现的，同样，上层裸片上的列输出总线与下层裸片上的列总线的连接也是通过微触点连接实现的。
图3是用于螺旋CT(计算机化体层成像)机内的探测器阵列。它是由四向可拼接的单块探测器拼接而成的40×60的探测器阵列，其弧长为1.8m,弧度为130°。其中，单块探测器的尺寸为2cm×3cm,其内部单像素尺寸为500um。

Claims (2)

1.一种用于螺旋CT机的CMOS图像传感器架构，其特征是，由两层通过微触点连接的裸片构成，上层裸片由n行，m列像素阵列组成，光线由裸片的上方射入，而金属线分布在裸片的下方；下层的裸片包括行选通逻辑电路，列选通逻辑电路，读出电路以及缓存输出电路部分，上层裸片上的行选控制信号与下层螺片的行选通逻辑电路是通过采用微触点连接，上层裸片上的列输出总线与下层裸片上的列总线的连接也是通过微触点连接。
2.如权利要求1所述的用于螺旋CT机的CMOS图像传感器架构，其特征是，读出电路部分由可编程增益放大器和列级的ADC组成。通过将下层裸片的n个行选通逻辑电路与像素阵列每一行像素单元相连，实现对像素单元逐行扫描，并通过m条列总线将像素阵列的每一列像素信号值输出到列级ADC中，并完成模数转换；之后，通过列选通逻辑电路控制每一列ADC的输出；最后，将ADC的数字输出保存到缓存器中，并由输出控制电路控制其最终输出。
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