CN107018344B - 多种工作模式的焦平面读出电路及其控制方法 - Google Patents

多种工作模式的焦平面读出电路及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多种工作模式的焦平面读出电路，所述焦平面读出电路由多个CTIA采样单元构成，多个CTIA采样单元按阵列形式分布，所述阵列中，位于同一列上的多个CTIA采样单元记为一个采样列，各个采样列的结构相同；单个采样列由多个放大器、多个积分电容和多个复位开关组成；若将单个采样列中的放大器数量记为n、单个采样列中的积分电容数量记为N，则N=n+1；复位开关的数量与积分电容的数量相同；本发明的有益技术效果是：提供了一种多种工作模式的焦平面读出电路及其控制方法，该焦平面读出电路在相同采样单元数量条件下，可以大幅减少所需的积分电容数量。

Description

多种工作模式的焦平面读出电路及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种焦平面读出电路，尤其涉及一种多种工作模式的焦平面读出电路及其控制方法。
背景技术
焦平面成像系统通常包括焦平面探测器和焦平面读出电路两部分，器件工作时，焦平面探测器在光照激励下产生光生电流，然后由焦平面读出电路对光生电流进行处理，焦平面读出电路的输出信号经后级电路处理后即可获得完整的图像。
现有技术之中，CTIA采样单元由于具备低噪声和高线性度的优势，被广泛用于焦平面读出电路中。现有的CTIA采样单元中一般设置了一大一小两个积分电容，小积分电容用于高背景条件下将弱光转换为电压信号，大积分电容用于低背景条件下将强光转换为电压信号，二者通过开关进行切换；为了扩展读出电路的动态范围，有时还将对应两种积分电容的图像在后级电路中进行融合。
在现有技术条件下，积分电容通常采用MOS电容、PIP电容或MIM电容，积分电容将占用采样单元面积上的较大空间，例如，小积分电容为5fF，大积分电容为120fF，采用2fF/µm2的PIP电容，则小积分电容需要2.5µm2的面积，大积分电容需要60µm2的面积，对于15µm×15µm的采样单元尺寸，两个积分电容将占据27.8%的面积，若计入电容之间必要的隔离，则需要大约30%的面积，导致采样单元面积较大，不利于器件的微型化。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明提出了一种多种工作模式的焦平面读出电路，所述焦平面读出电路由多个CTIA采样单元构成，多个CTIA采样单元按阵列形式分布，其创新在于：所述阵列中，位于同一列上的多个CTIA采样单元记为一个采样列，各个采样列的结构相同；单个采样列由多个放大器、多个积分电容和多个复位开关组成；若将单个采样列中的放大器数量记为n、单个采样列中的积分电容数量记为N，则N=n+1；复位开关的数量与积分电容的数量相同；单个采样列的结构如下：
多个积分电容与多个复位开关一一对应，相互匹配的积分电容和复位开关并联在一起构成一个子电路；子电路与放大器之间按如下方式连接：子电路的其中一个并联节点通过第一控制开关与放大器的信号输入端连接，子电路的另一个并联节点通过第二控制开关与放大器的信号输出端连接；前述的子电路和放大器的连接方式记为方式一；多个子电路在采样列中按单列形式分布，在相邻两个子电路之间均设置一个放大器，放大器与上下两侧的子电路均按方式一连接；单个采样列中的多个积分电容中的一部分为大积分电容，另一部分为小积分电容，大积分电容用于强光条件下的信号转换，小积分电容用于弱光条件下的信号转换；单个采样列中，大积分电容和小积分电容交替分布在多个子电路中；单个放大器及其上下两侧的子电路所构成的电路即形成一个CTIA采样单元。所谓交替分布，即：当放大器数量为偶数时，大积分电容和小积分电容中的一者的数量为n/2个、另一者的数量为（n/2）+1个，当放大器数量为奇数时，大积分电容和小积分电容的数量均为（n+1）/2个；当放大器数量为偶数时，若采样列一端的子电路中的积分电容为大积分电容，通过交替分布后，采样列另一端的子电路中的积分电容也为大积分电容，或者，采样列一端的子电路中的积分电容为小积分电容，通过交替分布后，采样列另一端的子电路中的积分电容也为小积分电容；当放大器数量为奇数时，若采样列一端的子电路中的积分电容为小积分电容，通过交替分布后，采样列另一端的子电路中的积分电容为大积分电容。
本发明的原理是：大积分电容和小积分电容交替分布在多个子电路中后，单个采样列中的每个放大器的上下两侧均存在一个大积分电容和一个小积分电容，位置相邻的两个放大器共用一个大积分电容或共用一个小积分电容，也即，采样列中部的积分电容都适配于上下两侧的两个放大器，仅有位于采样列最上侧和最下侧的两个积分电容各自只适配一个放大器，工作时，具体哪个积分电容发挥作用通过相应的控制开关进行选择；与现有技术相比，在采样单元数量相同的情况下，本发明所需的积分电容数量只有原来的一半左右，这就可以大大节省采样阵列上的空间，有利于器件的进一步微型化和轻量化；另外，本发明在缩减积分电容数量的同时，需要设置大量的控制开关，但基于现有常识可知，常见集成电路中的开关元件体积十分小巧，如常见的CMOS开关，因此，虽然本发明的控制开关数量较多，但是，控制开关所占用的面积也远远小于积分电容数量缩减所节省出的面积。需要说明的是，前述方案仅对采样列的结构进行了限定，阵列中位于同一行上的多个CTIA采样单元的电气关系与现有技术相同。
优选地，所述控制开关采用CMOS开关实现。
基于前述硬件方案，本发明还提出了如下的控制方法，所涉及的硬件及其结构如前所述，具体的控制方法包括：单个CTIA采样单元中，对应小积分电容的两个控制开关记为开关一，对应大积分电容的两个控制开关记为开关二；两个开关一中，对应放大器信号输入端的那者记为开关一A，另一者记为开关一B；两个开关二中，对应放大器信号输入端的那者记为开关二A，另一者记为开关二B；所述阵列中，位于同一行中的CTIA采样单元记为一个采样行，按从上至下的方式用1至n的自然数将多个采样行连续编号，编号为奇数的采样行记为奇行，编号为偶数的采样行记为偶行；
单帧成像过程中，控制方法在方案一、方案二和方案三中择一采用：
所述方案一包括方案一A、方案一B、方案一C和方案一D四个并列的子方案，采用方案一时，在方案一A、方案一B、方案一C和方案一D中择一采用：
方案一A：
控制所有的开关二关断，同时，控制奇行所对应的开关一闭合，同时，控制偶行所对应的开关一关断，对奇行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得奇行信号；奇行的信号读出操作结束后，控制奇行所对应的开关一关断，同时，控制偶行所对应的开关一闭合，对偶行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得偶行信号；偶行的信号读出操作结束后，在后级电路中，将奇行信号和偶行信号融合为一帧完整的图像；
方案一B：
控制所有的开关二关断，同时，控制偶行所对应的开关一闭合，同时，控制奇行所对应的开关一关断，对偶行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得偶行信号；偶行的信号读出操作结束后，控制偶行所对应的开关一关断，同时，控制奇行所对应的开关一闭合，对奇行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得奇行信号；奇行的信号读出操作结束后，在后级电路中，将奇行信号和偶行信号融合为一帧完整的图像；
方案一C：
控制所有的开关一关断，同时，控制奇行所对应的开关二闭合，同时，控制偶行所对应的开关二关断，对奇行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得奇行信号；奇行的信号读出操作结束后，控制奇行所对应的开关二关断，同时，控制偶行所对应的开关二闭合，对偶行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得偶行信号；偶行的信号读出操作结束后，在后级电路中，将奇行信号和偶行信号融合为一帧完整的图像；
方案一D：
控制所有的开关一关断，同时，控制偶行所对应的开关二闭合，同时，控制奇行所对应的开关二关断，对偶行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得偶行信号；偶行的信号读出操作结束后，控制偶行所对应的开关二关断，同时，控制奇行所对应的开关二闭合，对奇行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得奇行信号；奇行的信号读出操作结束后，在后级电路中，将奇行信号和偶行信号融合为一帧完整的图像；
所述方案二包括方案二A、方案二B、方案二C和方案二D四个并列的子方案，采用方案二时，在方案二A、方案二B、方案二C和方案二D中择一采用：
方案二A：
控制所有的开关一关断，同时，控制奇行所对应的开关二闭合，同时，控制偶行所对应的开关二关断，对奇行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得奇行信号；奇行的信号读出操作结束后，控制所有的开关二关断，同时，控制偶行所对应的开关一闭合，对偶行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得偶行信号；偶行的信号读出操作结束后，在后级电路中，将奇行信号和偶行信号融合为一帧完整的图像；
方案二B：
控制所有的开关一关断，同时，控制偶行所对应的开关二闭合，同时，控制奇行所对应的开关二关断，对偶行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得偶行信号；偶行的信号读出操作结束后，控制所有的开关二关断，同时，控制奇行所对应的开关一闭合，对奇行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得奇行信号；奇行的信号读出操作结束后，在后级电路中，将奇行信号和偶行信号融合为一帧完整的图像；
方案二C：
控制所有的开关二关断，同时，控制奇行所对应的开关一闭合，同时，控制偶行所对应的开关一关断，对奇行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得奇行信号；奇行的信号读出操作结束后，控制所有的开关一关断，同时，控制偶行所对应的开关二闭合，对偶行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得偶行信号；偶行的信号读出操作结束后，在后级电路中，将奇行信号和偶行信号融合为一帧完整的图像；
方案二D：
控制所有的开关二关断，同时，控制偶行所对应的开关一闭合，同时，控制奇行所对应的开关一关断，对偶行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得偶行信号；偶行的信号读出操作结束后，控制所有的开关一关断，同时，控制奇行所对应的开关二闭合，对奇行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得奇行信号；奇行的信号读出操作结束后，在后级电路中，将奇行信号和偶行信号融合为一帧完整的图像；
所述方案三包括方案三A、方案三B、方案三C和方案三D四个并列的子方案，采用方案三时，在方案三A、方案三B、方案三C和方案三D中择一采用：
方案三A：
控制所有的开关一关断，同时，控制奇行所对应的开关二闭合，同时，控制偶行所对应的开关二A闭合，同时，控制偶行所对应的开关二B关断，然后对奇行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得拼接读出信号，经后级电路处理后，获得一帧完整的图像；
方案三B：
控制所有的开关二关断，同时，控制奇行所对应的开关一闭合，同时，控制偶行所对应的开关一A闭合，同时，控制偶行所对应的开关一B关断，然后对奇行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得拼接读出信号，经后级电路处理后，获得一帧完整的图像；
方案三C：
控制所有的开关一关断，同时，控制偶行所对应的开关二闭合，同时，控制奇行所对应的开关二A闭合，同时，控制奇行所对应的开关二B关断，然后对偶行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得拼接读出信号，经后级电路处理后，获得一帧完整的图像；
方案三D：
控制所有的开关二关断，同时，控制偶行所对应的开关一闭合，同时，控制奇行所对应的开关一A闭合，同时，控制奇行所对应的开关一B关断，然后对偶行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得拼接读出信号，经后级电路处理后，获得一帧完整的图像。
其中，方案一中的四个子方案适用于环境条件较为单一的场合，方案一A和方案一B适用于弱光环境，方案一A和方案一B的差别仅在于奇偶行的读出顺序不同，方案一C和方案一D适用于强光环境，方案一C和方案一D差别也仅在于奇偶行的读出顺序不同；方案二适用于高动态需求的环境（这是现有技术中的一种常见工作模式，其技术细节及优点在此不再赘述），方案二A、方案二B、方案二C和方案二D的差别仅在于奇偶行的读出顺序和奇偶行与大小积分电容的匹配关系不同；方案三也是现有技术中常见的拼接读出模式，方案三A、方案三B、方案三C和方案三D的差别也仅在于奇偶行的读出顺序和奇偶行与大小积分电容的匹配关系不同；本发明的核心创新点在于让相邻放大器复用积分电容，前述控制方法是在硬件方案基础上的派生方案，考虑到CTIA采样单元工作原理和读出操作的公知性，以及他们与本发明创新点的关联性不大，故本发明对读出操作的细节（如读出操作中还涉及到电容复位、采样保持、时序控制、信号融合等）介绍得较为粗略，本领域技术人员在理解本发明时，对于非创新点的相关技术细节应参考现有技术中的相应公知常识来理解本发明。
本发明的有益技术效果是：提供了一种多种工作模式的焦平面读出电路及其控制方法，该焦平面读出电路在相同采样单元数量条件下，可以大幅减少所需的积分电容数量。
附图说明
图1、采样列中部局部区域的电气原理示意图；
图2、采样列两端局部区域的电气原理示意图（图中所示为放大器数量为偶数时的情况）；
图中各个标记所对应的名称分别为：放大器1、大积分电容2、小积分电容3、复位开关4、控制开关5、信号输入端6、参考电压7、采样保持电容8、采样单元输出端9、采样保持开关10。
具体实施方式
一种多种工作模式的焦平面读出电路，所述焦平面读出电路由多个CTIA采样单元构成，多个CTIA采样单元按阵列形式分布，其创新在于：所述阵列中，位于同一列上的多个CTIA采样单元记为一个采样列，各个采样列的结构相同；单个采样列由多个放大器、多个积分电容和多个复位开关组成；若将单个采样列中的放大器数量记为n、单个采样列中的积分电容数量记为N，则N=n+1；复位开关的数量与积分电容的数量相同；单个采样列的结构如下：
多个积分电容与多个复位开关一一对应，相互匹配的积分电容和复位开关并联在一起构成一个子电路；子电路与放大器之间按如下方式连接：子电路的其中一个并联节点通过第一控制开关与放大器的信号输入端连接，子电路的另一个并联节点通过第二控制开关与放大器的信号输出端连接；前述的子电路和放大器的连接方式记为方式一；多个子电路在采样列中按单列形式分布，在相邻两个子电路之间均设置一个放大器，放大器与上下两侧的子电路均按方式一连接；单个采样列中的多个积分电容中的一部分为大积分电容，另一部分为小积分电容，大积分电容用于强光条件下的信号转换，小积分电容用于弱光条件下的信号转换；单个采样列中，大积分电容和小积分电容交替分布在多个子电路中；单个放大器及其上下两侧的子电路所构成的电路即形成一个CTIA采样单元。
进一步地，所述控制开关采用CMOS开关实现。
一种多种工作模式的焦平面读出电路的控制方法，所述焦平面读出电路由多个CTIA采样单元构成，多个CTIA采样单元按阵列形式分布，其特征在于：所述阵列中，位于同一列上的多个CTIA采样单元记为一个采样列，各个采样列的结构相同；单个采样列由多个放大器、多个积分电容和多个复位开关组成；若将单个采样列中的放大器数量记为n、单个采样列中的积分电容数量记为N，则N=n+1；复位开关的数量与积分电容的数量相同；单个采样列的结构如下：
多个积分电容与多个复位开关一一对应，相互匹配的积分电容和复位开关并联在一起构成一个子电路；子电路与放大器之间按如下方式连接：子电路的其中一个并联节点通过第一控制开关与放大器的信号输入端连接，子电路的另一个并联节点通过第二控制开关与放大器的信号输出端连接；前述的子电路和放大器的连接方式记为方式一；多个子电路在采样列中按单列形式分布，在相邻两个子电路之间均设置一个放大器，放大器与上下两侧的子电路均按方式一连接；单个采样列中的多个积分电容中的一部分为大积分电容，另一部分为小积分电容，大积分电容用于强光条件下的信号转换，小积分电容用于弱光条件下的信号转换；单个采样列中，大积分电容和小积分电容交替分布在多个子电路中；单个放大器及其上下两侧的子电路所构成的电路即形成一个CTIA采样单元；
其创新在于：所述控制方法包括：单个CTIA采样单元中，对应小积分电容的两个控制开关记为开关一，对应大积分电容的两个控制开关记为开关二；两个开关一中，对应放大器信号输入端的那者记为开关一A，另一者记为开关一B；两个开关二中，对应放大器信号输入端的那者记为开关二A，另一者记为开关二B；所述阵列中，位于同一行中的CTIA采样单元记为一个采样行，按从上至下的方式用1至n的自然数将多个采样行连续编号，编号为奇数的采样行记为奇行，编号为偶数的采样行记为偶行；
单帧成像过程中，控制方法在方案一、方案二和方案三中择一采用：
所述方案一包括方案一A、方案一B、方案一C和方案一D四个并列的子方案，采用方案一时，在方案一A、方案一B、方案一C和方案一D中择一采用：
方案一A：
控制所有的开关二关断，同时，控制奇行所对应的开关一闭合，同时，控制偶行所对应的开关一关断，对奇行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得奇行信号；奇行的信号读出操作结束后，控制奇行所对应的开关一关断，同时，控制偶行所对应的开关一闭合，对偶行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得偶行信号；偶行的信号读出操作结束后，在后级电路中，将奇行信号和偶行信号融合为一帧完整的图像；
方案一B：
控制所有的开关二关断，同时，控制偶行所对应的开关一闭合，同时，控制奇行所对应的开关一关断，对偶行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得偶行信号；偶行的信号读出操作结束后，控制偶行所对应的开关一关断，同时，控制奇行所对应的开关一闭合，对奇行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得奇行信号；奇行的信号读出操作结束后，在后级电路中，将奇行信号和偶行信号融合为一帧完整的图像；
方案一C：
控制所有的开关一关断，同时，控制奇行所对应的开关二闭合，同时，控制偶行所对应的开关二关断，对奇行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得奇行信号；奇行的信号读出操作结束后，控制奇行所对应的开关二关断，同时，控制偶行所对应的开关二闭合，对偶行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得偶行信号；偶行的信号读出操作结束后，在后级电路中，将奇行信号和偶行信号融合为一帧完整的图像；
方案一D：
控制所有的开关一关断，同时，控制偶行所对应的开关二闭合，同时，控制奇行所对应的开关二关断，对偶行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得偶行信号；偶行的信号读出操作结束后，控制偶行所对应的开关二关断，同时，控制奇行所对应的开关二闭合，对奇行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得奇行信号；奇行的信号读出操作结束后，在后级电路中，将奇行信号和偶行信号融合为一帧完整的图像；
所述方案二包括方案二A、方案二B、方案二C和方案二D四个并列的子方案，采用方案二时，在方案二A、方案二B、方案二C和方案二D中择一采用：
方案二A：
控制所有的开关一关断，同时，控制奇行所对应的开关二闭合，同时，控制偶行所对应的开关二关断，对奇行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得奇行信号；奇行的信号读出操作结束后，控制所有的开关二关断，同时，控制偶行所对应的开关一闭合，对偶行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得偶行信号；偶行的信号读出操作结束后，在后级电路中，将奇行信号和偶行信号融合为一帧完整的图像；
方案二B：
控制所有的开关一关断，同时，控制偶行所对应的开关二闭合，同时，控制奇行所对应的开关二关断，对偶行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得偶行信号；偶行的信号读出操作结束后，控制所有的开关二关断，同时，控制奇行所对应的开关一闭合，对奇行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得奇行信号；奇行的信号读出操作结束后，在后级电路中，将奇行信号和偶行信号融合为一帧完整的图像；
方案二C：
控制所有的开关二关断，同时，控制奇行所对应的开关一闭合，同时，控制偶行所对应的开关一关断，对奇行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得奇行信号；奇行的信号读出操作结束后，控制所有的开关一关断，同时，控制偶行所对应的开关二闭合，对偶行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得偶行信号；偶行的信号读出操作结束后，在后级电路中，将奇行信号和偶行信号融合为一帧完整的图像；
方案二D：
控制所有的开关二关断，同时，控制偶行所对应的开关一闭合，同时，控制奇行所对应的开关一关断，对偶行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得偶行信号；偶行的信号读出操作结束后，控制所有的开关一关断，同时，控制奇行所对应的开关二闭合，对奇行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得奇行信号；奇行的信号读出操作结束后，在后级电路中，将奇行信号和偶行信号融合为一帧完整的图像；
所述方案三包括方案三A、方案三B、方案三C和方案三D四个并列的子方案，采用方案三时，在方案三A、方案三B、方案三C和方案三D中择一采用：
方案三A：
控制所有的开关一关断，同时，控制奇行所对应的开关二闭合，同时，控制偶行所对应的开关二A闭合，同时，控制偶行所对应的开关二B关断，然后对奇行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得拼接读出信号，经后级电路处理后，获得一帧完整的图像；
方案三B：
控制所有的开关二关断，同时，控制奇行所对应的开关一闭合，同时，控制偶行所对应的开关一A闭合，同时，控制偶行所对应的开关一B关断，然后对奇行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得拼接读出信号，经后级电路处理后，获得一帧完整的图像；
方案三C：
控制所有的开关一关断，同时，控制偶行所对应的开关二闭合，同时，控制奇行所对应的开关二A闭合，同时，控制奇行所对应的开关二B关断，然后对偶行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得拼接读出信号，经后级电路处理后，获得一帧完整的图像；
方案三D：
控制所有的开关二关断，同时，控制偶行所对应的开关一闭合，同时，控制奇行所对应的开关一A闭合，同时，控制奇行所对应的开关一B关断，然后对偶行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得拼接读出信号，经后级电路处理后，获得一帧完整的图像。
进一步地，所述控制开关采用CMOS开关实现。

Claims (4)

1.一种多种工作模式的焦平面读出电路，所述焦平面读出电路由多个CTIA采样单元构成，多个CTIA采样单元按阵列形式分布，其特征在于：所述阵列中，位于同一列上的多个CTIA采样单元记为一个采样列，各个采样列的结构相同；单个采样列由多个放大器、多个积分电容和多个复位开关组成；若将单个采样列中的放大器数量记为n、单个采样列中的积分电容数量记为N，则N＝n+1；复位开关的数量与积分电容的数量相同；单个采样列的结构如下：
多个积分电容与多个复位开关一一对应，相互匹配的积分电容和复位开关并联在一起构成一个子电路；子电路与放大器之间按如下方式连接：子电路的其中一个并联节点通过第一控制开关与放大器的信号输入端连接，子电路的另一个并联节点通过第二控制开关与放大器的信号输出端连接；前述的子电路和放大器的连接方式记为方式一；多个子电路在采样列中按单列形式分布，在相邻两个子电路之间均设置一个放大器，放大器与上下两侧的子电路均按方式一连接；单个采样列中的多个积分电容中的一部分为大积分电容，另一部分为小积分电容，大积分电容用于强光条件下的信号转换，小积分电容用于弱光条件下的信号转换；单个采样列中，大积分电容和小积分电容交替分布在多个子电路中；单个放大器及其上下两侧的子电路所构成的电路即形成一个CTIA采样单元。
2.根据权利要求1所述的多种工作模式的焦平面读出电路，其特征在于：所述控制开关采用CMOS开关实现。
3.一种多种工作模式的焦平面读出电路的控制方法，所述焦平面读出电路由多个CTIA采样单元构成，多个CTIA采样单元按阵列形式分布，所述阵列中，位于同一列上的多个CTIA采样单元记为一个采样列，各个采样列的结构相同；单个采样列由多个放大器、多个积分电容和多个复位开关组成；若将单个采样列中的放大器数量记为n、单个采样列中的积分电容数量记为N，则N＝n+1；复位开关的数量与积分电容的数量相同；单个采样列的结构如下：
多个积分电容与多个复位开关一一对应，相互匹配的积分电容和复位开关并联在一起构成一个子电路；子电路与放大器之间按如下方式连接：子电路的其中一个并联节点通过第一控制开关与放大器的信号输入端连接，子电路的另一个并联节点通过第二控制开关与放大器的信号输出端连接；前述的子电路和放大器的连接方式记为方式一；多个子电路在采样列中按单列形式分布，在相邻两个子电路之间均设置一个放大器，放大器与上下两侧的子电路均按方式一连接；单个采样列中的多个积分电容中的一部分为大积分电容，另一部分为小积分电容，大积分电容用于强光条件下的信号转换，小积分电容用于弱光条件下的信号转换；单个采样列中，大积分电容和小积分电容交替分布在多个子电路中；单个放大器及其上下两侧的子电路所构成的电路即形成一个CTIA采样单元；
其特征在于：所述控制方法包括：单个CTIA采样单元中，对应小积分电容的两个控制开关记为开关一，对应大积分电容的两个控制开关记为开关二；两个开关一中，对应放大器信号输入端的那者记为开关一A，另一者记为开关一B；两个开关二中，对应放大器信号输入端的那者记为开关二A，另一者记为开关二B；所述阵列中，位于同一行中的CTIA采样单元记为一个采样行，按从上至下的方式用1至n的自然数将多个采样行连续编号，编号为奇数的采样行记为奇行，编号为偶数的采样行记为偶行；
单帧成像过程中，控制方法在方案一、方案二和方案三中择一采用：
所述方案一包括方案一A、方案一B、方案一C和方案一D四个并列的子方案，采用方案一时，在方案一A、方案一B、方案一C和方案一D中择一采用：
方案一A：
控制所有的开关二关断，同时，控制奇行所对应的开关一闭合，同时，控制偶行所对应的开关一关断，对奇行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得奇行信号；奇行的信号读出操作结束后，控制奇行所对应的开关一关断，同时，控制偶行所对应的开关一闭合，对偶行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得偶行信号；偶行的信号读出操作结束后，在后级电路中，将奇行信号和偶行信号融合为一帧完整的图像；
方案一B：
控制所有的开关二关断，同时，控制偶行所对应的开关一闭合，同时，控制奇行所对应的开关一关断，对偶行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得偶行信号；偶行的信号读出操作结束后，控制偶行所对应的开关一关断，同时，控制奇行所对应的开关一闭合，对奇行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得奇行信号；奇行的信号读出操作结束后，在后级电路中，将奇行信号和偶行信号融合为一帧完整的图像；
方案一C：
控制所有的开关一关断，同时，控制奇行所对应的开关二闭合，同时，控制偶行所对应的开关二关断，对奇行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得奇行信号；奇行的信号读出操作结束后，控制奇行所对应的开关二关断，同时，控制偶行所对应的开关二闭合，对偶行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得偶行信号；偶行的信号读出操作结束后，在后级电路中，将奇行信号和偶行信号融合为一帧完整的图像；
方案一D：
控制所有的开关一关断，同时，控制偶行所对应的开关二闭合，同时，控制奇行所对应的开关二关断，对偶行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得偶行信号；偶行的信号读出操作结束后，控制偶行所对应的开关二关断，同时，控制奇行所对应的开关二闭合，对奇行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得奇行信号；奇行的信号读出操作结束后，在后级电路中，将奇行信号和偶行信号融合为一帧完整的图像；
所述方案二包括方案二A、方案二B、方案二C和方案二D四个并列的子方案，采用方案二时，在方案二A、方案二B、方案二C和方案二D中择一采用：
方案二A：
控制所有的开关一关断，同时，控制奇行所对应的开关二闭合，同时，控制偶行所对应的开关二关断，对奇行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得奇行信号；奇行的信号读出操作结束后，控制所有的开关二关断，同时，控制偶行所对应的开关一闭合，对偶行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得偶行信号；偶行的信号读出操作结束后，在后级电路中，将奇行信号和偶行信号融合为一帧完整的图像；
方案二B：
控制所有的开关一关断，同时，控制偶行所对应的开关二闭合，同时，控制奇行所对应的开关二关断，对偶行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得偶行信号；偶行的信号读出操作结束后，控制所有的开关二关断，同时，控制奇行所对应的开关一闭合，对奇行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得奇行信号；奇行的信号读出操作结束后，在后级电路中，将奇行信号和偶行信号融合为一帧完整的图像；
方案二C：
控制所有的开关二关断，同时，控制奇行所对应的开关一闭合，同时，控制偶行所对应的开关一关断，对奇行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得奇行信号；奇行的信号读出操作结束后，控制所有的开关一关断，同时，控制偶行所对应的开关二闭合，对偶行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得偶行信号；偶行的信号读出操作结束后，在后级电路中，将奇行信号和偶行信号融合为一帧完整的图像；
方案二D：
控制所有的开关二关断，同时，控制偶行所对应的开关一闭合，同时，控制奇行所对应的开关一关断，对偶行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得偶行信号；偶行的信号读出操作结束后，控制所有的开关一关断，同时，控制奇行所对应的开关二闭合，对奇行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得奇行信号；奇行的信号读出操作结束后，在后级电路中，将奇行信号和偶行信号融合为一帧完整的图像；
所述方案三包括方案三A、方案三B、方案三C和方案三D四个并列的子方案，采用方案三时，在方案三A、方案三B、方案三C和方案三D中择一采用：
方案三A：
控制所有的开关一关断，同时，控制奇行所对应的开关二闭合，同时，控制偶行所对应的开关二A闭合，同时，控制偶行所对应的开关二B关断，然后对奇行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得拼接读出信号，经后级电路处理后，获得一帧完整的图像；
方案三B：
控制所有的开关二关断，同时，控制奇行所对应的开关一闭合，同时，控制偶行所对应的开关一A闭合，同时，控制偶行所对应的开关一B关断，然后对奇行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得拼接读出信号，经后级电路处理后，获得一帧完整的图像；
方案三C：
控制所有的开关一关断，同时，控制偶行所对应的开关二闭合，同时，控制奇行所对应的开关二A闭合，同时，控制奇行所对应的开关二B关断，然后对偶行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得拼接读出信号，经后级电路处理后，获得一帧完整的图像；
方案三D：
控制所有的开关二关断，同时，控制偶行所对应的开关一闭合，同时，控制奇行所对应的开关一A闭合，同时，控制奇行所对应的开关一B关断，然后对偶行所对应的CTIA采样单元进行信号读出操作，获得拼接读出信号，经后级电路处理后，获得一帧完整的图像。
4.根据权利要求3所述的多种工作模式的焦平面读出电路的控制方法，其特征在于：所述控制开关采用CMOS开关实现。
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