CN112188127B - 积分型像素阵列探测器的刻度方法、装置、介质及设备 - Google Patents
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Abstract
本公开实施例提供了一种积分型像素阵列探测器的刻度方法、装置、介质及设备，包括：当积分电路仅接入第一积分电容时，获取在无光照下像素的第一输出失调电压，以及在光照条件下像素的第一光强响应曲线，从而获得第一光强响应曲线的斜率；当积分电路接入所述第一积分电容和第二积分电容时，获取在无光照下像素的第二输出失调电压，以及在光照条件下像素的第二光强响应曲线，从而获得第二光强响应曲线的斜率；根据所述第一输出失调电压、所述第二输出失调电压、所述第一光强响应曲线的斜率、所述第二光强响应曲线的斜率确定传感器暗电流在积分电容上累积的电荷量Qdark；通过暗电流修调电路从所述积分电路抽取电荷量Qdark，从而消除传感器暗电流引起的失调。
Description
技术领域
本公开涉及核探测技术和核电子学技术领域，具体而言，涉及一种积分型像素阵列探测器的刻度方法、装置、介质及设备。
背景技术
随着同步辐射装置的不断进步，对探测器装置的成像要求越来越高。在同步辐射各种实验中广泛应用的探测器是二维像素阵列探测器，通过半导体探测单元(如硅光二极管等)阵列与电子学专用集成电路芯片通过铟球倒装焊封装为一体构成。探测器的飞速进步推动了同步辐射装置的快速发展。
目前，计数型像素阵列探测器是小角散射、时间分辨等同步辐射实验中使用的主流探测器。计数型像素阵列探测器的单像素计数率最高为107counts/s、读出帧率最高约为1kHz。应用于同步辐射小角散射实验时，由于计数率不够，为了获得较大角度范围内的散射信息，通常需要通过衰减光强或缩短曝光时间来屏蔽掉一定角度范围内的信号，以保证探测器不饱和，这会大大增加高角度区域数据的统计误差，降低小角散射的数据质量。当计数型像素阵列探测器应用于时间分辨实验时，受读出帧率限制，只能开展毫秒级以上的原位动态观测，无法实现更快的原位动态实验。
积分型像素阵列探测器是对一段积分时间内的所有光子信号进行处理，使用复位开关对像素单元电路中的积分电容进行直接复位，复位时间快。与计数型像素阵列探测器相比，积分型像素阵列探测器具有非常明显的等效计数率及读出帧率的优势，不仅同时具有大动态范围及高读出帧率的特性，而且可以获得非常高的等效计数率，其在小角散射、时间分辨等同步辐射实验中的应用，必将推动同步辐射新的实验方法的发展。
但是，现有的积分型像素阵列探测器，基于各种原因，如探测器自身的传感器暗电流、读出电路自身失调电压等，会引起积分型像素阵列探测器的失调，从而影响测量结果的准确性。
因此，需要一种积分型像素阵列探测器的刻度方法、装置、介质及设备。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开实施例的目的在于提供一种积分型像素阵列探测器的刻度方法、装置、介质及设备，消除探测器中各像素之间的失调，提高探测效率与成像质量。
本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。
本公开实施例提供了一种积分型像素阵列探测器的刻度方法，所述刻度方法包括：当积分电路仅接入第一积分电容时，获取在无光照下像素的第一输出失调电压，以及在光照条件下像素的第一光强响应曲线，从而获得第一光强响应曲线的斜率；当积分电路接入所述第一积分电容和第二积分电容时，获取在无光照下像素的第二输出失调电压，以及在光照条件下像素的第二光强响应曲线，从而获得第二光强响应曲线的斜率；根据所述第一输出失调电压、所述第二输出失调电压、所述第一光强响应曲线的斜率、所述第二光强响应曲线的斜率确定传感器暗电流在积分电容上累积的电荷量Qdark；通过暗电流修调电路从所述积分电路抽取电荷量Qdark，从而消除传感器暗电流引起的失调。
在本公开的一些实施例中，当积分电路仅接入所述第一积分电容、所述第二积分电容和第三积分电容时，获取在无光照下像素的第三输出失调电压，以及在光照条件下像素的第三光强响应曲线，从而获得第三光强响应曲线的斜率，根据所述第一输出失调电压、所述第二输出失调电压、所述第一光强响应曲线的斜率、所述第二光强响应曲线的斜率确定传感器暗电流在积分电容上累积的电荷量Qdark，可以包括：
根据公式
确定所述传感器暗电流在所述积分电容上累积的所述电荷量Qdark；需要对上述内容说明的是，Cint1为第一积分电容值，G1为所述第一光强响应曲线的斜率，G3为所述第三光强响应曲线的斜率，Vosp1为所述第一输出失调电压，Vosp3为所述第三输出失调电压。
在本公开的一些实施例中，当积分电路仅接入所述第一积分电容和所述第二积分电容时，根据所述第一输出失调电压、所述第二输出失调电压、所述第一光强响应曲线的斜率、所述第二光强响应曲线的斜率确定传感器暗电流在积分电容上累积的电荷量Qdark，还可以包括：
根据公式
确定所述传感器暗电流在所述积分电容上累积的所述电荷量Qdark；
需要对上述内容说明的是，Cint1为第一积分电容值，G1为所述第一光强响应曲线的斜率，G2为所述第二光强响应曲线的斜率，Vosp1为所述第一输出失调电压，Vosp2为所述第二输出失调电压。
在本公开的一些实施例中，所述暗电流修调电路包括修调电容Ccorrect和与所述修调电容Ccorrect连接的控制开关S3、S4，可以包括：通过所述暗电流修调电路从所述积分电路抽取电荷量Qdark，包括：通过控制开关S3、S4，将Ccorrect左极板分时接通参考电压VR1与VR2从所述积分电路抽取电荷，通过控制VR1-VR2的值，使得抽取电荷量Qcali＝Qdark。
本公开实施例提供了一种积分型像素阵列探测器的刻度方法，所述刻度方法包括：当积分电路仅接入第一积分电容时，获取在无光照下像素的第一输出失调电压，以及在光照条件下像素的第一光强响应曲线，从而获得第一光强响应曲线的斜率；当积分电路接入所述第一积分电容和第二积分电容时，获取在无光照下像素的第二输出失调电压，以及在光照条件下像素的第二光强响应曲线，从而获得第二光强响应曲线的斜率；根据所述第一输出失调电压、所述第二输出失调电压、所述第一光强响应曲线的斜率、所述第二光强响应曲线的斜率确定固定失调电压Voss；将所述固定失调电压Voss值换成配置数据，基于所述配置数据校正所述积分型像素阵列探测器的ADC输出的数字信号，以消除固定失调电压Voss。
在本公开的一些实施例中，当积分电路仅接入所述第一积分电容、所述第二积分电容和第三积分电容时，获取在无光照下像素的第三输出失调电压，以及在光照条件下像素的第三光强响应曲线，从而获得第三光强响应曲线的斜率，根据所述第一输出失调电压、所述第三输出失调电压、所述第一光强响应曲线的斜率、所述第三光强响应曲线的斜率确定固定失调电压Voss，包括：
根据公式
确定固定失调电压Voss；其中，
G1为所述第一光强响应曲线的斜率，G3为所述第三光强响应曲线的斜率，Vosp1为所述第一输出失调电压，Vosp3为所述第三输出失调电压。
在本公开的一些实施例中，当积分电路仅接入所述第一积分电容和所述第二积分电容时，根据所述第一输出失调电压、所述第二输出失调电压、所述第一光强响应曲线的斜率、所述第二光强响应曲线的斜率确定固定失调电压Voss，包括：根据公式
确定所述固定失调电压Voss；需要对上述内容说明的是，
Cint1为第一积分电容值，G1为所述第一光强响应曲线的斜率，G2为所述第二光强响应曲线的斜率，Vosp1为所述第一输出失调电压，Vosp2为所述第二输出失调电压。
在本公开的一些实施例中，将所述固定失调电压Voss值换成配置数据，基于所述配置数据校正所述积分型像素阵列探测器的ADC输出的数字信号，以消除固定失调电压Voss，包括：通过所述积分型像素阵列探测器的数字模块中的移位寄存器将所述固定失调电压Voss值换成低7比特配置数据；通过所述移位寄存器的Config_out端口输出低7比特配置数据；使用000补齐所述低7比特配置数据的高3位，得到10比特配置数据；将所述积分型像素阵列探测器的ADC输出的10比特量化数据在存入移位寄存器链前，与所述10比特配置数据相减，能够消除所述固定失调电压Voss。
本公开实施例提供了一种积分型像素阵列探测器的刻度方法，所述刻度方法包括：当积分电路包括第一积分电容时，根据所述第一积分电容值获取像素的第一理想光强响应曲线的斜率G1_ideal，获取像素的第一实际输出电压Vop_1以及像素的第一实际光强响应曲线，从而获得所述第一实际光强响应曲线的斜率G1_i；当积分电路包括第二积分电容时，根据所述第二积分电容值获取像素的第二理想光强响应曲线的斜率G2_ideal，获取像素的第二实际输出电压Vop_2以及像素的第二实际光强响应曲线，从而获得所述第二实际光强响应曲线的斜率G2_i；通过所述第一理想光强响应曲线的斜率G1_ideal和所述第一实际光强响应曲线的斜率G1_i、所述第二理想光强响应曲线的斜率G2_ideal和所述第二实际光强响应曲线的斜率G2_i确定像素的理想增益与实际增益的增益比；根据第一实际输出电压Vop_1、第二实际输出电压Vop_2与所述增益比对像素的增益误差进行刻度。
在本公开的一些实施例中，通过所述第一理想光强响应曲线的斜率G1_ideal和所述第一实际光强响应曲线的斜率G1_i、所述第二理想光强响应曲线的斜率G2_ideal和所述第二实际光强响应曲线的斜率G2_i能够得到像素的理想增益与实际增益的增益比，包括：
根据公式
确定像素的理想增益与实际增益的增益比；
需要对上述内容说明的是，B11，B10代表所述积分电路中包括的积分电容，B11＝0，B10＝0代表所述积分电路包括所述第一积分电容，B11＝0，B10＝1代表所述积分电路包括第一积分电容和第二积分电容；Cint1_ideal为第一积分电容理论值，Cint1_i为第一积分电容的实际值，Cint2_ideal为第二积分电容理论值，Cint2_i为第二积分电容的实际值。
本公开的一些实施例中，根据第一实际输出电压Vop_1、第二实际输出电压Vop_2、与所述增益比对像素的增益误差进行刻度，包括：
根据公式
对像素的增益误差进行刻度。
在本公开的一些实施例中，基于前述方案，所述方法还包括：当积分电路包括第三积分电容时，根据所述第三积分电容值获取像素的第三理想光强响应曲线的斜率G3_ideal，获取像素的第三实际输出电压Vop_3以及像素的第三实际光强响应曲线，从而获得所述第三实际光强响应曲线的斜率G3_i；通过所述第一理想光强响应曲线的斜率G1_ideal和所述第一实际光强响应曲线的斜率G1_i、所述第二理想光强响应曲线的斜率G2_ideal和所述第二实际光强响应曲线的斜率G2_i、所述第二理想光强响应曲线的斜率G3_ideal和所述第二实际光强响应曲线的斜率G3_i确定像素的理想增益与实际增益的增益比；根据第一实际输出电压Vop_1、第二实际输出电压Vop_2、第三实际输出电压Vop_3、与所述增益比对像素的增益误差进行刻度。
在本公开的一些实施例中，基于前述方案，通过所述第一理想光强响应曲线的斜率G1_ideal和所述第一实际光强响应曲线的斜率G1_i、所述第二理想光强响应曲线的斜率G2_ideal和所述第二实际光强响应曲线的斜率G2_i、所述第三理想光强响应曲线的斜率G3_ideal和所述第三实际光强响应曲线的斜率G3_i能够得到像素的理想增益与实际增益的增益比，包括：
根据公式
确定像素的理想增益与实际增益的增益比；
需要对上述内容说明的是，B11，B10代表积分电路中包括的积分电容，B11＝0，B10＝0包括第一积分电容，B11＝0，B10＝1代表积分电路包括第一积分电容、第二积分电容，B11＝1，B10＝1代表积分电路包括第一积分电容、第二积分电容、第三积分电容；Cint1_ideal为第一积分电容理论值，Cint1_i为第一积分电容的实际值，Cint2_ideal为第二积分电容理论值，Cint2_i为第二积分电容的实际值，Cint3_ideal为第三积分电容理论值，Cint3_i为第三积分电容的实际值。
在本公开的一些实施例中，基于前述方案，根据第一实际输出电压Vop_1、第二实际输出电压Vop_2、第三实际输出电压Vop_3、与所述增益比对像素的增益误差进行刻度，包括：
根据公式
对像素的增益误差进行刻度。
本公开实施例提供了一种积分型像素阵列探测器刻度装置，所述装置包括：暗电流数据第一获取单元，用于当积分电路仅接入第一积分电容时，获取在无光照下像素的第一输出失调电压，以及在光照条件下像素的第一光强响应曲线，从而获得第一光强响应曲线的斜率；
暗电流数据第二获取单元，用于当积分电路接入所述第一积分电容和第二积分电容时，获取在无光照下像素的第二输出失调电压，以及在光照条件下像素的第二光强响应曲线，从而获得第二光强响应曲线的斜率；
电荷量确定单元，用于根据所述第一输出失调电压、所述第二输出失调电压、所述第一光强响应曲线的斜率、所述第二光强响应曲线的斜率确定传感器暗电流在积分电容上累积的电荷量Qdark；
暗电流消除单元，用于通过暗电流修调电路从所述积分电路抽取电荷量Qdark，从而消除传感器暗电流引起的失调。
本公开实施例提供了一种积分型像素阵列探测器刻度装置，所述装置包括：失调电压数据第一获取单元，用于当积分电路仅接入第一积分电容时，获取在无光照下像素的第一输出失调电压，以及在光照条件下像素的第一光强响应曲线，从而获得第一光强响应曲线的斜率；
失调电压数据第二获取单元，用于当积分电路接入所述第一积分电容和第二积分电容时，获取在无光照下像素的第二输出失调电压，以及在光照条件下像素的第二光强响应曲线，从而获得第二光强响应曲线的斜率；
失调电压确定单元，用于根据所述第一输出失调电压、所述第二输出失调电压、所述第一光强响应曲线的斜率、所述第二光强响应曲线的斜率确定固定失调电压Voss；
失调电压消除单元，将所述固定失调电压Voss值换成配置数据，基于所述配置数据校正所述积分型像素阵列探测器的ADC输出的数字信号，以消除固定失调电压Voss。
本公开实施例提供了一种积分型像素阵列探测器刻度装置，所述装置包括：增益数据第一获取单元，用于当积分电路包括第一积分电容时，根据所述第一积分电容值获取像素的第一理想光强响应曲线的斜率G1_ideal，获取像素的第一实际输出电压Vop_1以及像素的第一实际光强响应曲线，从而获得所述第一实际光强响应曲线的斜率G1_i；
增益数据第二获取单元，用于当积分电路包括第二积分电容时，根据所述第二积分电容值获取像素的第二理想光强响应曲线的斜率G2_ideal，获取像素的第二实际输出电压Vop_2以及像素的第二实际光强响应曲线，从而获得所述第二实际光强响应曲线的斜率G2_i；
增益比确定单元，用于通过所述第一理想光强响应曲线的斜率G1_ideal和所述第一实际光强响应曲线的斜率G1_i、所述第二理想光强响应曲线的斜率G2_ideal和所述第二实际光强响应曲线的斜率G2_i确定像素的理想增益与实际增益的增益比；
增益误差刻度单元，用于根据第一实际输出电压Vop_1、第二实际输出电压Vop_2与所述增益比对像素的增益误差进行刻度。
本公开实施例中，基于前述方案，所述电荷量确定单元还包括暗电流电荷量第一确定单元，用于根据公式
确定所述传感器暗电流在所述积分电容上累积的所述电荷量Qdark。
本公开实施例中，基于前述方案，所述电荷量确定单元还包括暗电流电荷量第二确定单元，用于根据公式
确定所述传感器暗电流在所述积分电容上累积的所述电荷量Qdark。
本公开实施例中，基于前述方案，所述暗电流消除单元还包括抽取电荷量确定单元，用于通过所述暗电流修调电路从所述积分电路抽取电荷量Qdark，包括：通过控制开关S3、S4，将Ccorrect左极板分时接通参考电压VR1与VR2从所述积分电路抽取电荷，通过控制VR1-VR2的值，使得抽取电荷量Qcali＝Qdark。
本公开实施例中，基于前述方案，所述失调电压确定单元还包括固定失调电压第一单元，用于根据公式
确定固定失调电压Voss。
本公开实施例中，基于前述方案，所述失调电压确定单元还包括固定失调电压第二单元，用于根据公式
确定固定失调电压Voss。
本公开实施例中，基于前述方案，所述固定失调电压消除单元还包括固定修调电压单元，所述数字模块包括一组多位移位寄存器，包括：通过所述积分型像素阵列探测器的数字模块中的移位寄存器将所述固定失调电压Voss值换成低7比特配置数据；通过所述移位寄存器的Config_out端口输出低7比特配置数据；使用000补齐所述低7比特配置数据的高3位，得到10比特配置数据；将所述积分型像素阵列探测器的ADC输出的10比特量化数据在存入移位寄存器链前，与所述10比特配置数据相减，能够消除所述固定失调电压Voss。
本公开实施例中，基于前述方案，所述增益比确定单元还包括增益比第一获取单元，用于根据公式
确定像素的理想增益与实际增益的增益比。
本公开实施例中，基于前述方案，所述增益误差刻度单元还包括增益误差第一消除单元，用于根据公式
对像素的增益误差进行刻度。
本公开实施例中，基于前述方案，所述增益比确定单元还包括增益比第二获取单元，用于根据公式
确定像素的理想增益与实际增益的增益比。
本公开实施例中，基于前述方案，所述增益误差刻度单元还包括增益误差第二消除单元，用于根据公式
对像素的增益误差进行刻度。
本公开实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上述任一实施例中所述的图像处理方法。
本公开实施例提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述至少一个处理器实现如上述任一实施例中所述的图像处理方法。
在本公开中的一些实施例所提供的技术方案中，消除了各像素之间的失调，并且提高了等效计数率及读出帧率。将本公开实施例提供的技术方案应用在探测工作中，同时提高了积分型像素阵列探测器的探测效率与成像质量。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示意性示出了根据本公开的一个实施例的像素单元电路结构的示意图；
图2示意性示出了根据本公开的一个实施例的仅接入第一积分电容的积分电路的结构的示意图；
图3示意性示出了根据本公开的一个实施例的仅接入第一积分电容和第二积分电路的积分电路的结构的示意图；
图4示意性示出了根据本公开的一个实施例的仅接入第一积分电容、第二积分电路和第三积分电容的积分电路的结构的示意图；
图5示意性示出了根据本公开的一个实施例的暗电流修调电路的结构的示意图；
图6示意性示出了根据本公开的一个实施例的暗电流的刻度方法的流程图；
图7示意性示出了根据本公开的一个实施例的数字模块的结构的示意图；
图8示意性示出了根据本公开的一个实施例的固定失调电压的刻度方法的流程图；
图9示意性示出了根据本公开的一个实施例的增益误差的刻度方法的流程图；
图10示意性示出了根据本公开的一个实施例的单个像素的光强响应示意图；
图11示意性示出了根据本公开的一个实施例的暗电流的刻度装置的框图；
图12示意性示出了根据本公开的一个实施例的固定失调电压的刻度装置的框图；
图13示意性示出了根据本公开的一个实施例的增益误差的刻度装置的框图；
图14示意性示出了适于用来实现本公开实施例的电子设备结构示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本公开的各方面。
附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
基于以上问题，本公开实施例提出了一种积分型像素阵列探测器的刻度方法，消除了各像素之间的失调，并且提高了等效计数率及读出帧率。以下对本公开实施例进行详细的说明。
下面结合附图对本公开示例实施方式进行详细说明。
图1示意性示出了根据本公开的一个实施例的像素单元电路结构的示意图。参照图1所示，本公开的像素单元电路包括前置放大器11、采样电路器11、模拟数字转换器13、像素数字器14以及偏置电流器15。需要对上述内容进行说明的是：
本公开实施例中，像素单元电路接收来自于像素传感器(图中未示出)的电流信号。像素传感器可以是具有各种感光器件的电子设备，包括但不限于锗、硅、GaAs(砷化镓)、CdZnTe(碲锌镉)、CdTe(碲化镉)等半导体材料构成的辐射传感器。像素传感器可以是X射线探测常用的光电二极管，例如硅PIN光电二极管传感器。像素传感器提供的电流信号包括光电流信号和暗电流信号，其中，光电流信号用于向像素单元电路提供像素数据，暗电流信号则会和工艺偏差等非理想因素共同导致像素单元电路出现失调电压Vosd，该失调电压Vosd可以由暗电流修调电路接收并消除，暗电流修调电路将于后面展开描述。
在示例性实施例中，以前置放大器为积分电路的积分器件为例进行说明，前置放大器11可以是接收光子的像素传感器与像素单元电路之间的接口电路。例如，前置放大器11可以是电容反馈跨阻放大器(Capacitive Trans-impedance Amplifier，CTIA)，用于接收来自传感器的电流信号，对电流信号进行积分从而转换为第一电压信号，同时对电流信号进行增益控制从而得到增益信号，并输出第一电压信号以及增益信号。
在本公开实施例中，采样电路器12可以是对像素数据进行采样的电路。例如，采样电路器12可以是相关双采样(Correlated Double Sampling，CDS)电路，用于接收前置放大器11输出的第一电压信号，对第一电压信号进行采样得到采样结果，将采样结果作为第二电压信号，输出第二电压信号。
在本公开实施例中，模拟数字转换器13可以是对模拟信号进行数字转换的电子器件。例如，模拟数字转换器13可以是10bit逐次逼近型模拟数字转换器(SuccessiveApproximation Analog Digital Converter，SAR ADC)，可以用于接收采样电路器12的第二电压信号，将第二电压信号转换为数字信号，输出数字信号。
在本公开实施例中，像素数字器14可以用于接收该增益信号以及该数字信号，实现该数字信号以及该增益信号的转换，得到第一修调信号，并输出第一修调信号。
在一个实施例中，基于前述方案，图2示意性示出了根据本公开的一个实施例的积分电路的结构的示意图。参照图2所示，以前置放大器为积分电路的电路器件为例，则积分电路包括：暗电流修调电路213和积分电容电路214。积分电容电路214接收电流信号，对电流信号进行积分并放大从而转换为第一电压信号，通过运算放大器211的输出端OUT1输出第一电压信号Vo_CTIA。暗电流修调电路213连接到运算放大器211的输入端。暗电流修调电路213可以用于接收前置放大器21的暗电流造成的失调误差，实现对前置放大器21的暗电流修调。
在一个实施例中，基于前述方案，结合图3对积分电路进行说明。图3示意性示出了根据本公开的另一个实施例的积分电路的结构的示意图。参照图3所示，积分电路可以包括运算放大器211、第一积分电容Cint1、暗电流修调电路213。积分电路接收电流信号，对电流信号进行积分并放大从而转换为第一电压信号，通过运算放大器211的输出端OUT1输出第一电压信号Vo_CTIA。
在本公开实施例中，基于前述方案，参照图3所示。初始电容Cint1作为第一积分电容，而第一动态电容Cint2作为第二积分电容接入积分电路。初始电容Cint1和第一动态电容Cint2在积分电路中为并联连接。第一控制开关S1通过接收第一控制信号Φ1来控制闭合与断开。当第一控制信号Φ1控制第一控制开关S1断开，第二积分电容Cint2不接入像素单元电路，当传感器的电流信号进入积分电路，运算放大器211接收电流信号对电流信号进行放大，同时第一积分电容Cint1接收电流信号，并对电流信号进行积分，并将积分后的电流信号与经过运算放大器211放大的电流信号共同作为第一电压信号Vo_CTIA输出。
在本公开实施例中，基于前述方案，当第一控制信号Φ1控制第一控制开关S1闭合，第一动态电容Cint2作为第二积分电容接入积分电路，则第一积分电容Cint1和第二积分电容Cint2共同进行积分。使用运算放大器211接收传感器的电流信号并对电流信号进行放大，同时使用积分电容对电流信号进行积分，将积分后的电流信号与经过运算放大器211放大的电流信号共同作为第一电压信号Vo_CTIA输出。第一电压信号Vo_CTIA输出时，暗电流修调电路213对积分电路中暗电流产生的失调电压进行修调，具体过程可参照下面图3中实施例。
图5示意性示出了根据本公开的一个实施例的暗电流修调电路的结构的示意图。参照图5所示，暗电流修调电路可以包括数模转换器212，用于接收第一修调信号，并根据第一修调信号输出不同的参考电压。例如数模转换器212可以输出两个不同的参考电压：第一参考电压VR1与第二参考电压VR2。
在本公开实施例中，基于前述方案，该暗电流修调电路还包括：第三控制开关S3，第三控制开关S3包括第一端和第二端，第三控制开关S3的第一端与数模转换器212的输出端VOUT1相连，用于接收数模转换器212输出的参考电压，例如第一参考电压VR1。第三控制开关S3通过接收第三控制信号Φ3来控制第三控制开关S3打开与关闭。
在本公开实施例中，第四控制开关S4包括第一端和第二端，第四控制开关S4的第一端与数模转换器的输出端VOUT2相连，用于接收数模转换器输出的参考电压，例如第二参考电压VR2。第四控制开关S4通过接收第四控制信号Φ4来控制第四控制开关S4打开与关闭。
在本公开实施例中，修调电容Ccorrect包括输入端Ccin和输出端Ccout，修调电容Ccorrect的输入端Ccin接收来自传感器的电流信号，修调电容Ccorrect的输出端Ccout与第三控制开关S3的第二端连接，并且修调电容Ccorrect的输出端Ccout还与第四控制开关S4的第二端连接。
本公开实施例中，积分电路中的第一积分电容和第二积分电容会对存在的暗电流进行积分并产生暗电流失调电压，从而对积分型像素阵列探测器的性能造成影响。在本公开的一个实施例中提出了一种暗电流的刻度方法，以对上述相关技术中存在的技术问题进行优化处理。图6示意性示出了根据本公开的一个实施例的暗电流的刻度方法的流程图，该方法可以由用于对如图5所示的一个实施例的暗电流修调电路执行。如图6所示，该方法可以包括但不限于以下步骤：
在步骤S610中，当积分电路仅接入第一积分电容时，获取在无光照下像素的第一输出失调电压，以及在光照条件下像素的第一光强响应曲线，从而获得第一光强响应曲线的斜率。
本公开实施例中，增益控制器414接收电容信号E1，来控制第一控制开关断开，此时第二积分电容Cint2不接入电路，在整个工作期间只用第一积分电容Cint1积分。首先测量无光照下单个像素的输出失调电压Vosp1。Vosp1可表示为：
然后在光照条件下测试像素的第一光强响应曲线，获得像素在只使用Cint1积分情况下的增益G1(G1为第一光强响应曲线的斜率)。
在步骤S620中，当积分电路接入所述第一积分电容和第二积分电容时，获取在无光照下像素的第二输出失调电压，以及在光照条件下像素的第二光强响应曲线，从而获得第二光强响应曲线的斜率。
本公开实施例中，增益控制器414接收电容信号E1来控制第一控制开关S1闭合，此时第二积分电容Cint2接入电路，在整个工作期间第一积分电容Cint1和第二积分电容Cint2共同积分。首先测量无光照下单个像素的输出失调电压Vosp2。Vosp2可表示为：
然后在光照条件下测试像素的第一光强响应曲线，获得像素在使用初始电容Cint1(作为第一积分电容)、第一动态电容Cint2(作为第二积分电容)共同积分情况下的增益G2(G2为第二光强响应曲线的斜率)。
在一个实施例中，参照图4所示，图4示意性示出了根据本公开的另一个实施例的积分电路的结构的示意图。当积分电路包括第一积分电容Cint1、第二积分电容Cint2和第三积分电容Cint3时，获取在无光照下像素的第三输出失调电压，以及在光照条件下像素的第三光强响应曲线，从而获得第三光强响应曲线的斜率。
本公开实施例中，增益控制器414接收电容信号E1、E2来控制第一控制开关S1、第二控制开关S2闭合，此时第二积分电容和第三积分电容接入电路，在整个工作期间第一积分电容Cint1、第二积分电容Cint2和第三积分电容Cint3共同积分。首先测量无光照下单个像素的输出失调电压Vosp3。Vosp3可表示为：
然后在光照条件下测试像素的第一光强响应曲线，获得像素在使用第一积分电容Cint1、第二积分电容Cint2和第三积分电容Cint3共同积分情况下的增益G3(G3为第二光强响应曲线的斜率)。
在步骤S630中，根据所述第一输出失调电压、所述第二输出失调电压、所述第一光强响应曲线的斜率、所述第二光强响应曲线的斜率确定传感器暗电流在积分电容上累积的电荷量Qdark。
本公开实施例中，根据公式
可以得到传感器暗电流在所述积分电容上累积的电荷量Qdark；其中，Cint1为第一积分电容值，G1为所述第一光强响应曲线的斜率，G2为所述第二光强响应曲线的斜率，Vosp1为所述第一输出失调电压，Vosp2为所述第二输出失调电压。
在一个实施例中，根据公式
可以得到传感器暗电流在所述积分电容上累积的电荷量Qdark；其中，Cint1为第一积分电容值，G1为所述第一光强响应曲线的斜率，G3为所述第三光强响应曲线的斜率，Vosp1为所述第一输出失调电压，Vosp3为所述第三输出失调电压。
在步骤S640中，通过暗电流修调电路从所述积分电路抽取电荷量Qdark，从而消除传感器暗电流引起的失调。
本公开实施例中，当通过暗电流修调电路从积分电路抽取电荷量Qdark时，可以通过控制第三控制开关S3、第四控制开关S4，将Ccorrect左极板分时接通第一参考电压VR1与VR2从所述积分电路抽取电荷，通过控制VR1-VR2的值，使得抽取电荷量Qcali＝Qdark。
参照图5所示，修调电容Ccorrect接收到来自传感器的电流信号对应的电压VIN，为了抽取积分电路中的电荷量，修调电容Ccorrect通过分时的方式分别与第三控制开关S3和第四控制开关S4相连，以接收到来自数模转换器212输出的参考电压，并形成相应的电势差，通过对电势差取差值可以得到从前置放大器21中抽取的电荷量，可以使用Qcali来表示。则抽取电荷量Qcali可以表示为：
Qcali＝(VR1-VR2)×Ccorrect (6)
通过数模转换器212来控制输出不同的参考电压，使得暗电流电荷量Qdark与抽取电荷量Qcali相等，可以表示为：
Qdark＝Qcali (7)
在本公开实施例中，基于前述方案，当修调电容Ccorrect与第三控制开关S3相连，修调电容Ccorrect接收到来自传感器的电流信号对应的电压VIN，还接收到来自数模转换器212输出的第一参考电压VR1，形成的第一电势差为(VR1-VIN)。
在本公开实施例中，当修调电容Ccorrect与第四控制开关S4相连，修调电容Ccorrect接收到来自传感器的电流信号对应的电压VIN，还接收到来自数模转换器212输出的第二参考电压VR2，形成的第二电势差为(VR2-VIN)。
在本公开实施例中，基于前述方案，由于第一电势差为(VR1-VIN)与第二电势差为(VR2-VIN)中都含有暗电流信号，为了消除掉暗电流信号，可以将第一电势差为(VR1-VIN)与第二电势差为(VR2-VIN)取差值得到电势差差值(VR2-VR1)，当该电势差差值(VR2-VR1)、修调电容Ccorrect、暗电流电荷量Qdark与抽取电荷量Qcali共同满足公式Qcali＝Qdark时，即可消除传感器暗电流引起的失调误差。
图7示意性示出了根据本公开的一个实施例的数字像素器的结构的示意图。本公开实施例中，以数字像素器14为数字模块为例进行说明，参照图7所示，数字模块包括：一组多位移位寄存器711与一组多位配置寄存器712。
本公开实施例中，多位移位寄存器711包括配置数据输入端口Config_in、第一数据输入端口Data_in1、第二数据输入端口Data_in2和数据输出端口Data_out，多位移位寄存器的配置数据输入端口Config_in接收控制字，将控制字依次写入多位移位寄存器从而得到并行控制字并输出并行控制字；其中，
多位移位寄存器711的第一数据输入端口Data_in1接收来自图4中积分电路的增益信号B[11:10]，多位移位寄存器711的第二数据输入端口Data_in2接收数字信号，多位移位寄存器711将接收到的增益信号B[11:10]和数字信号依次按位存储，并将存储结果作为像素单元数据，进一步通过数据输出端口Data_out以串行输出的方式输出像素单元数据。
本公开实施例中，基于前述方案，多位移位寄存器711的数据输出端口Data_out与多位移位寄存器711的配置数据输入端口Config_in相连，从而构成移位寄存器链。移位寄存器链可以每读出一位像素单元数据，就写入一位控制字，这样在数据完全读出后，所有控制字也就完成写入。
本公开实施例中，基于前述方案，数字模块还包括：一组多位配置寄存器712，用于并行接收来自多位移位寄存器711输出的并行控制字，并根据并行控制字输出第一修调信号Config_out[12:9]。
本公开实施例中，积分电路固有的器件不匹配引起的固定失调电压Voss主要为CDS+ADC模块的失调电压，它是一个固定值(积分电路中运算放大器的失调电压已被消除)，不随积分电容的变化而变化。本公开实施例中，使用CDS+ADC修调电路修调因CDS+ADC模块引入的固定失调。在本公开的一个实施例中提出了一种暗电流的刻度方法，以对上述相关技术中存在的技术问题进行优化处理。
图8示意性示出了根据本公开的一个实施例的固定失调电压的刻度方法的流程图，该方法可以由用于对如图7所示的一个实施例的数字像素器执行。如图8所示，该方法可以包括但不限于以下步骤：
在步骤S810中，当积分电路仅接入第一积分电容时，获取在无光照下像素的第一输出失调电压Vosp1，以及在光照条件下像素的第一光强响应曲线，从而获得第一光强响应曲线的斜率G1。
本公开实施例中，增益控制器414接收电容信号E1，来控制第一控制开关断开，此时第二积分电容Cint2不接入电路，在整个工作期间只用第一积分电容Cint1积分。首先测量无光照下单个像素的输出失调电压Vosp1。Vosp1可表示为：
然后在光照条件下测试像素的第一光强响应曲线，获得像素在只使用Cint1积分情况下的增益G1(G1为第一光强响应曲线的斜率)。
在步骤S820中，当积分电路接入第一积分电容和第二积分电容时，获取在无光照下像素的第二输出失调电压，以及在光照条件下像素的第二光强响应曲线，从而获得第二光强响应曲线的斜率。
在一个实施例中，当积分电路包括第一积分电容、第二积分电容Cint2和第三积分电容Cint3时，获取在无光照下像素的第三输出失调电压Vosp3，以及在光照条件下像素的第三光强响应曲线，从而获得第三光强响应曲线的斜率G3。
本公开实施例中，增益控制器414接收电容信号E1、E2来控制第一控制开关S1、第二控制开关S2闭合，此时第一积分电容、第二积分电容Cint2和第三积分电容Cint3接入电路，在整个工作期间第一积分电容、第二积分电容Cint2和第三积分电容Cint3共同积分。首先测量无光照下单个像素的输出失调电压Vosp3。Vosp3可表示为：
然后在光照条件下测试像素的第一光强响应曲线，获得像素在使用第一积分电容、第二积分电容Cint2和第三积分电容Cint3共同积分情况下的增益G3(G3为第二光强响应曲线的斜率)。
在一个实施例中，增益控制器414接收电容信号E1、E2来控制第一控制开关S1闭合，此时第二积分电容Cint2接入电路，在整个工作期间第一积分电容和第二积分电容Cint2共同积分。首先测量无光照下单个像素的输出失调电压Vosp2。Vosp2可表示为：
然后在光照条件下测试像素的第一光强响应曲线，获得像素在使用第一积分电容和第二积分电容Cint2积分情况下的增益G2(G2为第二光强响应曲线的斜率)。
在步骤830中，根据所述第一输出失调电压、第二输出失调电压、所述第一光强响应曲线的斜率、所述第二光强响应曲线的斜率确定固定失调电压Voss。
本公开实施例中，当在积分电路中，使用第一积分电容Cint1、第二积分电容Cint2共同积分时，根据公式
确定固定失调电压Voss。需要对上述内容说明的是，
Cint1为第一积分电容值，G1为所述第一光强响应曲线的斜率，G2为所述第二光强响应曲线的斜率，Vosp1为所述第一输出失调电压，Vosp2为所述第二输出失调电压。
在一个实施例中，当在积分电路中，使用第一积分电容、第二积分电容Cint2和第三积分电容Cint3共同积分时，根据公式
确定固定失调电压Voss。其中，
G1为所述第一光强响应曲线的斜率，G3为所述第三光强响应曲线的斜率，Vosp1为所述第一输出失调电压，Vosp3为所述第三输出失调电压。
在步骤S840中，将所述固定失调电压Voss值换成配置数据，基于所述配置数据校正所述积分型像素阵列探测器的ADC输出的数字信号，以消除固定失调电压Voss。
本公开实施例中，基于前述方案，参照图4所示，像素数字器中的多位配置寄存器712根据并行控制字还能够得到第二修调信号，并输出第二修调信号Config_out[1:7]。第二修调信号Config_out[1:7]和数字信号进行相减后得到第三电压信号，并向多位移位寄存器711输出第三电压信号。以ADC输出的10bit量化数据(B9-B0)为例，在存入移位寄存器链前，将该10bit量化数据与Config_out[1:7]的7位配置数据(补齐高3位：000)相减，以得到修调后的10bit量化数据，修调后的10bit量化数据就是第三电压信号。
本公开实施例中，在完成前述方案中积分电路的暗电流失调刻度与固定失调电压的基础上，可以进一步对积分电路中的增益误差进行刻度，提高积分型像素阵列探测器的探测效率。在本公开的一个实施例中提出了一种增益误差的刻度方法，以对上述相关技术中存在的技术问题进行优化处理。
本公开实施例中，基于上述方案，本公开的积分电路采用动态积分电容自适应调整技术，在积分过程中，先使用第一积分电容Cint1进行积分，如果Cint1的积分输出电压超过阈值电压VTH，则第一控制开关S1导通，使用第一积分电容Cint1和第二积分电容Cint2进行积分，如果Cint1+Cint2的输出电压再次超过阈值电压VTH，则第一控制开关S1与第二控制开关S2导通，使用第一积分电容、第二积分电容Cint2和第三积分电容Cint3进行积分。同时代表Cint2、Cint3是否参与积分的2bit数据B11、B10被存储在像素中。当B11＝0、B10＝0时，代表第一积分电容Cint1进行积分；当B11＝0、B10＝1时，代表第一积分电容Cint1、第二积分电容Cint2进行积分；当B11＝1、B10＝1时，第一积分电容、第二积分电容Cint2和第三积分电容Cint3进行积分。通过对上述积分过程中的分析，可以得到积分型探测器的像素单元电路的固定失调刻度之后的所有像素的理想输入输出函数：
其中，Vop_ideal为像素的理想输出电压，Iph为光电流，Cint1_ideal、Cint2_ideal、Cint3_ideal分别为Cint1、Cint2、Cint3的理想值。
图9示意性示出了根据本公开的一个实施例的增益误差的刻度方法的流程图。如图9所示，该方法可以包括但不限于以下步骤：
在步骤910中，通过测量获取像素的第一实际输出电压Vop_1，根据所述第一积分电容值获取像素的第一理想光强响应曲线的斜率G1_ideal，通过测试像素的第一实际光强响应曲线，从而获得第一实际光强响应曲线的斜率G1_i。
在步骤920中，通过测量获取像素的第二实际输出电压Vop_2，根据所述第二积分电容值获取像素的第二理想光强响应曲线的斜率G2_ideal，通过测试像素的第二实际光强响应曲线，从而获得第二实际光强响应曲线的斜率G1_i。
在一个实施例中，基于上述方案，通过测量获取像素的第三实际输出电压Vop_3，根据所述第三积分电容值获取像素的第三理想光强响应曲线的斜率G3_ideal，通过测试像素的第三实际光强响应曲线，从而获得第三实际光强响应曲线的斜率G3_i。
在步骤930中，通过所述第一理想光强响应曲线的斜率G1_ideal和所述第一实际光强响应曲线的斜率G1_i、所述第二理想光强响应曲线的斜率G2_ideal和所述第二实际光强响应曲线的斜率G2_i确定像素的理想增益与实际增益的增益比；
本公开实施例中，基于上述方案，通过所述第一理想光强响应曲线的斜率G1_ideal和所述第一实际光强响应曲线的斜率G1_i、所述第二理想光强响应曲线的斜率G2_ideal和所述第二实际光强响应曲线的斜率G2_i能够得到像素的理想增益与实际增益的增益比，包括：
根据公式
确定像素的理想增益与实际增益的增益比；
其中，B11，B10代表所述积分电路中包括的积分电容，B11＝0，B10＝0代表所述积分电路包括所述第一积分电容，B11＝0，B10＝1代表所述积分电路包括第一积分电容、第二积分电容；Cint1_ideal为第一积分电容理论值，Cint1_i为第一积分电容的实际值，Cint2_ideal为第二积分电容理论值，Cint2_i为第二积分电容的实际值。
在一个实施例中，通过所述第一理想光强响应曲线的斜率G1_ideal和所述第一实际光强响应曲线的斜率G1_i、所述第二理想光强响应曲线的斜率G2_ideal和所述第二实际光强响应曲线的斜率G2_i、所述第二理想光强响应曲线的斜率G3_ideal和所述第二实际光强响应曲线的斜率G3_i确定像素的理想增益与实际增益的增益比，包括：
根据公式
确定像素的理想增益与实际增益的增益比；
其中，B11，B10代表所述积分电路中包括的积分电容，B11＝0，B10＝0代表所述积分电路包括所述第一积分电容，B11＝0，B10＝1代表所述积分电路包括第一积分电容和第二积分电容；B11＝1，B10＝1代表所述积分电路包括第一积分电容、第二积分电容和第三积分电容；Cint1_ideal为第一积分电容理论值，Cint1_i为第一积分电容的实际值，Cint2_ideal为第二积分电容理论值，Cint2_i为第二积分电容的实际值，Cint3_ideal为第三积分电容理论值，Cint3_i为第三积分电容的实际值。
在步骤940中，根据第一实际输出电压Vop_1、第二实际输出电压Vop_2与所述增益比对像素的增益误差进行刻度。
本公开实施例中，基于上述方案，根据第一实际输出电压Vop_1、第二实际输出电压Vop_2、与所述增益比对像素的增益误差进行刻度，包括：
根据公式
对像素的增益误差进行刻度，需要对上述内容说明的是，当B11＝0，B10＝0时，相应的Vop_i代表Vop_1，当B11＝0，B10＝1时，相应的Vop_i代表Vop_2。
在一个实施例中，基于上述方案，根据第一实际输出电压Vop_1、第二实际输出电压Vop_2、第三实际输出电压Vop_3与所述增益比对像素的增益误差进行刻度，包括：
根据公式
对像素的增益误差进行刻度，，需要对上述内容说明的是，当B11＝0，B10＝0时，相应的Vop_i代表Vop_1，当B11＝0，B10＝1时，相应的Vop_i代表Vop_2，当B11＝1，B10＝1时，相应的Vop_i代表Vop_3。
本公开实施例中，基于上述方案，通过理想增益和实际增益之间的增益比进行像素增益误差的刻度。参照图10所示，图10示意性示出了本公开的一个实施例的像素单元电路结构的单个像素的光强响应示意图。以第i个像素为例为单个像素，利用该响应曲线可以分段求出第i个像素处于不同积分电容下曲线的斜率。
参照图10所示，当入射光强不断增加，对应的积分电容也不断增加。即随着入射光强的增强，当Cint1作为积分电容Cint未超出阈值电压VTH时，B11＝0、B10＝0时则，Cint＝Cint1；当Cint1作为积分电容Cint超出阈值电压VTH时，令B11＝0、B10＝1，则Cint＝Cint1+Cint2；当Cint1、Cint2、Cint3作为积分电容Cint超出阈值电压VTH时，令B11＝1、B10＝1，可以得到Cint＝Cint1+Cint2+Cint3。使用上述增益比完成增益误差的校准，可以实现探测器的精准刻度。利用此增益比对第i个像素的增益误差进行刻度，可以得到近似的理想增益。
本公开实施例中，参照图11所示，图11示意性示出了根据本公开的一个实施例的刻度装置的结构的示意图。该刻度装置用于暗电流失调的刻度，包括：
暗电流数据第一获取单元，用于当积分电路仅接入第一积分电容时，获取在无光照下像素的第一输出失调电压Vosp1，以及在光照条件下像素的第一光强响应曲线，从而获得第一光强响应曲线的斜率G1；
暗电流数据第二获取单元，用于当积分电路接入第一积分电容、第二积分电容时，获取在无光照下像素的第二输出失调电压Vosp2，以及在光照条件下像素的第二光强响应曲线，从而获得第二光强响应曲线的斜率G2；
电荷量确定单元，用于根据所述第一输出失调电压Vosp1、所述第二输出失调电压Vosp2、所述第一光强响应曲线的斜率G1、所述第二光强响应曲线的斜率G2确定传感器暗电流在积分电容上累积的电荷量Qdark；
暗电流消除单元，用于通过暗电流修调电路从所述积分电路抽取电荷量Qdark，从而消除传感器暗电流引起的失调。
本公开实施例中，参照图12所示，图12示意性示出了根据本公开的一个实施例的刻度装置的结构的示意图。该刻度装置用于固定失调电压的刻度，包括：
失调电压数据第一获取单元，用于当积分电路仅接入第一积分电容时，获取在无光照下像素的输出第一输出失调电压Vosp1，以及在光照条件下像素的第一光强响应曲线，从而获得第一光强响应曲线的斜率G1；
失调电压数据第二获取单元，用于当积分电路接入第一积分电容、第二积分电容时，获取在无光照下像素的输出第二输出失调电压Vosp2，以及在光照条件下像素的第二光强响应曲线，从而获得第二光强响应曲线的斜率G2；
失调电压确定单元，用于根据所述第一输出失调电压Vosp1、第二输出失调电压Vosp2、所述第一光强响应曲线的斜率G1、所述第二光强响应曲线的斜率G2确定固定失调电压Voss；
失调电压消除单元，用于将所述固定失调电压Voss值换成Config_out端口的低7位配置数据，应用于CDS+ADC修调电路，以消除CDS+ADC模块引入的固定失调电压Voss。
本公开实施例中，参照图13所示，图13示意性示出了根据本公开的一个实施例的刻度装置的结构的示意图。该刻度装置用于暗电流失调的刻度，包括：
增益数据第一获取单元，用于当积分电路包括第一积分电容时，根据所述第一积分电容值获取像素的第一理想光强响应曲线的斜率G1_ideal，获取像素的第一实际输出电压Vop_1以及像素的第一实际光强响应曲线，从而获得所述第一实际光强响应曲线的斜率G1_i；
增益数据第二获取单元，用于当积分电路包括第二积分电容时，根据所述第二积分电容值获取像素的第二理想光强响应曲线的斜率G2_ideal，获取像素的第二实际输出电压Vop_2以及像素的第二实际光强响应曲线，从而获得所述第二实际光强响应曲线的斜率G2_i；
增益比确定单元，用于通过所述第一理想光强响应曲线的斜率G1_ideal和所述第一实际光强响应曲线的斜率G1_i、所述第二理想光强响应曲线的斜率G2_ideal和所述第二实际光强响应曲线的斜率G2_i确定像素的理想增益与实际增益的增益比；
增益误差刻度单元，用于根据第一实际输出电压Vop_1、第二实际输出电压Vop_2与所述增益比对像素的增益误差进行刻度。
图14示意性示出了适于用来实现本公开实施例的电子设备结构示意图。
需要说明的是，图14示出的电子设备1400仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图14所示，电子设备1400包括中央处理单元(CPU)1401，其可以根据存储在只读存储器(ROM)1402中的程序或者从存储部分1408加载到随机访问存储器(RAM)1403中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 1403中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。CPU 1401、ROM 1402以及RAM 1403通过总线1404彼此相连。输入/输出(I/O)接口1205也连接至总线1404。
以下部件连接至I/O接口1405：包括键盘、鼠标等的输入部分1406；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分1407；包括硬盘等的存储部分1408；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分1409。通信部分1409经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器1410也根据需要连接至I/O接口1405。可拆卸介质1411，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器1410上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分1408。
特别地，根据本公开的实施例，下文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读存储介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)执行时，执行本申请的系统中限定的各种功能。
需要说明的是，本公开所示的计算机可读存储介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现，所描述的单元也可以设置在处理器中。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。
作为另一方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该电子设备执行时，使得该电子设备实现如下述实施例中所述的方法。例如，所述的电子设备可以实现如图3所示的各个步骤。
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多单元的特征和功能可以在一个单元中具体化。反之，上文描述的一个单元的特征和功能可以进一步划分为由多个单元来具体化。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、触控终端、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由权利要求来限制。
Claims (19)
1.一种积分型像素阵列探测器的刻度方法，其特征在于，包括：
当积分电路仅接入第一积分电容时，获取在无光照下像素的第一输出失调电压，以及在光照条件下像素的第一光强响应曲线，从而获得第一光强响应曲线的斜率；
当积分电路接入所述第一积分电容和第二积分电容时，获取在无光照下像素的第二输出失调电压，以及在光照条件下像素的第二光强响应曲线，从而获得第二光强响应曲线的斜率；
根据所述第一输出失调电压、所述第二输出失调电压、所述第一光强响应曲线的斜率、所述第二光强响应曲线的斜率确定传感器暗电流在积分电容上累积的电荷量Qdark；
通过暗电流修调电路从所述积分电路抽取电荷量Qdark，从而消除传感器暗电流引起的失调。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
当积分电路仅接入所述第一积分电容、所述第二积分电容和第三积分电容时，获取在无光照下像素的第三输出失调电压，以及在光照条件下像素的第三光强响应曲线，从而获得第三光强响应曲线的斜率，根据所述第一输出失调电压、所述第三输出失调电压、所述第一光强响应曲线的斜率、所述第三光强响应曲线的斜率确定传感器暗电流在积分电容上累积的电荷量Qdark，包括：
根据公式
确定所述传感器暗电流在所述积分电容上累积的所述电荷量Qdark；
其中，Cint1为第一积分电容值，G1为所述第一光强响应曲线的斜率，G3为所述第三光强响应曲线的斜率，Vosp1为所述第一输出失调电压，Vosp3为所述第三输出失调电压。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当积分电路仅接入所述第一积分电容和所述第二积分电容时，根据所述第一输出失调电压、所述第二输出失调电压、所述第一光强响应曲线的斜率、所述第二光强响应曲线的斜率确定传感器暗电流在积分电容上累积的电荷量Qdark，包括：
根据公式
确定所述传感器暗电流在所述积分电容上累积的所述电荷量Qdark；
其中，Cint1为第一积分电容值，G1为所述第一光强响应曲线的斜率，G2为所述第二光强响应曲线的斜率，Vosp1为所述第一输出失调电压，Vosp2为所述第二输出失调电压。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述暗电流修调电路包括修调电容Ccorrect和与所述修调电容Ccorrect连接的控制开关S3、S4，包括：
通过所述暗电流修调电路从所述积分电路抽取电荷量Qdark，包括：
通过控制开关S3、S4，将Ccorrect左极板分时接通参考电压VR1与VR2从所述积分电路抽取电荷，通过控制VR1-VR2的值，使得抽取电荷量Qcali＝Qdark。
5.一种积分型像素阵列探测器的刻度方法，其特征在于，包括：
当积分电路仅接入第一积分电容时，获取在无光照下像素的第一输出失调电压，以及在光照条件下像素的第一光强响应曲线，从而获得第一光强响应曲线的斜率；
当积分电路接入所述第一积分电容和第二积分电容时，获取在无光照下像素的第二输出失调电压，以及在光照条件下像素的第二光强响应曲线，从而获得第二光强响应曲线的斜率；
根据所述第一输出失调电压、所述第二输出失调电压、所述第一光强响应曲线的斜率、所述第二光强响应曲线的斜率确定固定失调电压Voss；
将所述固定失调电压Voss值换成配置数据，基于所述配置数据校正所述积分型像素阵列探测器的ADC输出的数字信号，以消除所述固定失调电压Voss。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
当积分电路仅接入所述第一积分电容、所述第二积分电容和第三积分电容时，获取在无光照下像素的第三输出失调电压，以及在光照条件下像素的第三光强响应曲线，从而获得第三光强响应曲线的斜率，根据所述第一输出失调电压、所述第三输出失调电压、所述第一光强响应曲线的斜率、所述第三光强响应曲线的斜率确定固定失调电压Voss，包括：
根据公式
确定所述固定失调电压Voss；其中，
G1为所述第一光强响应曲线的斜率，G3为所述第三光强响应曲线的斜率，Vosp1为所述第一输出失调电压，Vosp3为所述第三输出失调电压。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当积分电路仅接入所述第一积分电容和所述第二积分电容时，根据所述第一输出失调电压、第二输出失调电压、所述第一光强响应曲线的斜率、所述第二光强响应曲线的斜率确定固定失调电压Voss，还包括：
根据公式
确定所述固定失调电压Voss；其中，
G1为所述第一光强响应曲线的斜率，G2为所述第二光强响应曲线的斜率，Vosp1为所述第一输出失调电压，Vosp2为所述第二输出失调电压。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述固定失调电压Voss值换成配置数据，基于所述配置数据校正所述积分型像素阵列探测器的ADC输出的数字信号，以消除所述固定失调电压Voss，包括：
通过所述积分型像素阵列探测器的数字模块中的移位寄存器将所述固定失调电压Voss值换成低7比特配置数据；
通过所述移位寄存器的Config_out端口输出低7比特配置数据；
使用000补齐所述低7比特配置数据的高3位，得到10比特配置数据；
将所述积分型像素阵列探测器的ADC输出的10比特量化数据在存入移位寄存器链前，与所述10比特配置数据相减，能够消除所述固定失调电压Voss。
9.一种积分型像素阵列探测器的刻度方法，其特征在于，包括：
当积分电路包括第一积分电容时，根据所述第一积分电容值获取像素的第一理想光强响应曲线的斜率G1_ideal，获取像素的第一实际输出电压Vop_1以及像素的第一实际光强响应曲线，从而获得所述第一实际光强响应曲线的斜率G1_i；
当积分电路包括第二积分电容时，根据所述第二积分电容值获取像素的第二理想光强响应曲线的斜率G2_ideal，获取像素的第二实际输出电压Vop_2以及像素的第二实际光强响应曲线，从而获得所述第二实际光强响应曲线的斜率G2_i；
通过所述第一理想光强响应曲线的斜率G1_ideal和所述第一实际光强响应曲线的斜率G1_i、所述第二理想光强响应曲线的斜率G2_ideal和所述第二实际光强响应曲线的斜率G2_i确定像素的理想增益与实际增益的增益比；
根据第一实际输出电压Vop_1、第二实际输出电压Vop_2与所述增益比对像素的增益误差进行刻度。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，
通过所述第一理想光强响应曲线的斜率G1_ideal和所述第一实际光强响应曲线的斜率G1_i、所述第二理想光强响应曲线的斜率G2_ideal和所述第二实际光强响应曲线的斜率G2_i能够得到像素的理想增益与实际增益的增益比，包括：
根据公式
确定像素的理想增益与实际增益的增益比；
其中，B11，B10代表所述积分电路中包括的积分电容，B11＝0，B10＝0代表所述积分电路包括所述第一积分电容，B11＝0，B10＝1代表所述积分电路包括第二积分电容；Cint1_ideal为第一积分电容理论值，Cint1_i为第一积分电容的实际值，Cint2_ideal为第二积分电容理论值，Cint2_i为第二积分电容的实际值。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据第一实际输出电压Vop_1、第二实际输出电压Vop_2、与所述增益比对像素的增益误差进行刻度，包括：
根据公式
对像素的增益误差进行刻度；
其中，Vop_i(cali)为刻度后的电压值，Vop_ideal为像素的理想输出电压，Vop_i为所述像素的实际输出电压。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当积分电路包括第三积分电容时，根据所述第三积分电容值获取像素的第三理想光强响应曲线的斜率G3_ideal，获取像素的第三实际输出电压Vop_3以及像素的第三实际光强响应曲线，从而获得所述第三实际光强响应曲线的斜率G3_i；
通过所述第一理想光强响应曲线的斜率G1_ideal和所述第一实际光强响应曲线的斜率G1_i、所述第二理想光强响应曲线的斜率G2_ideal和所述第二实际光强响应曲线的斜率G2_i、所述第二理想光强响应曲线的斜率G3_ideal和所述第二实际光强响应曲线的斜率G3_i确定像素的理想增益与实际增益的增益比；
根据第一实际输出电压Vop_1、第二实际输出电压Vop_2、第三实际输出电压Vop_3、与所述增益比对像素的增益误差进行刻度。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，通过所述第一理想光强响应曲线的斜率G1_ideal和所述第一实际光强响应曲线的斜率G1_i、所述第二理想光强响应曲线的斜率G2_ideal和所述第二实际光强响应曲线的斜率G2_i、所述第三理想光强响应曲线的斜率G3_ideal和所述第三实际光强响应曲线的斜率G3_i能够得到像素的理想增益与实际增益的增益比，包括：
根据公式
确定像素的理想增益与实际增益的增益比；
其中，B11，B10代表积分电路中包括的积分电容，B11＝0，B10＝0包括第一积分电容，B11＝0，B10＝1代表积分电路包括第二积分电容，B11＝1，B10＝1代表积分电路包括第三积分电容；Cint1_ideal为第一积分电容理论值，Cint1_i为第一积分电容的实际值，Cint2_ideal为第二积分电容理论值，Cint2_i为第二积分电容的实际值，Cint3_ideal为第三积分电容理论值，Cint3_i为第三积分电容的实际值。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，根据第一实际输出电压Vop_1、第二实际输出电压Vop_2、第三实际输出电压Vop_3、与所述增益比对像素的增益误差进行刻度，包括：
根据公式
对像素的增益误差进行刻度；
其中，Vop_i(cali)为刻度后的电压值，Vop_ideal为像素的理想输出电压，Vop_i为所述像素的实际输出电压。
15.一种积分型像素阵列探测器的刻度装置，其特征在于，包括：
暗电流数据第一获取单元，用于当积分电路仅接入第一积分电容时，获取在无光照下像素的第一输出失调电压，以及在光照条件下像素的第一光强响应曲线，从而获得第一光强响应曲线的斜率；
暗电流数据第二获取单元，用于当积分电路接入所述第一积分电容和第二积分电容时，获取在无光照下像素的第二输出失调电压，以及在光照条件下像素的第二光强响应曲线，从而获得第二光强响应曲线的斜率；
电荷量确定单元，用于根据所述第一输出失调电压、所述第二输出失调电压、所述第一光强响应曲线的斜率、所述第二光强响应曲线的斜率确定传感器暗电流在积分电容上累积的电荷量Qdark；
暗电流消除单元，用于通过暗电流修调电路从所述积分电路抽取电荷量Qdark，从而消除传感器暗电流引起的失调。
16.一种积分型像素阵列探测器的刻度装置，其特征在于，包括：
失调电压数据第一获取单元，用于当积分电路仅接入第一积分电容时，获取在无光照下像素的第一输出失调电压，以及在光照条件下像素的第一光强响应曲线，从而获得第一光强响应曲线的斜率；
失调电压数据第二获取单元，用于当积分电路接入所述第一积分电容和第二积分电容时，获取在无光照下像素的第二输出失调电压，以及在光照条件下像素的第二光强响应曲线，从而获得第二光强响应曲线的斜率；
失调电压确定单元，用于根据所述第一输出失调电压、所述第二输出失调电压、所述第一光强响应曲线的斜率、所述第二光强响应曲线的斜率确定固定失调电压Voss；
失调电压消除单元，将所述固定失调电压Voss值换成配置数据，基于所述配置数据校正所述积分型像素阵列探测器的ADC输出的数字信号，以消除固定失调电压Voss。
17.一种积分型像素阵列探测器的刻度装置，其特征在于，包括：
增益数据第一获取单元，用于当积分电路包括第一积分电容时，根据所述第一积分电容值获取像素的第一理想光强响应曲线的斜率G1_ideal，获取像素的第一实际输出电压Vop_1以及像素的第一实际光强响应曲线，从而获得所述第一实际光强响应曲线的斜率G1_i；
增益数据第二获取单元，用于当积分电路包括第二积分电容时，根据所述第二积分电容值获取像素的第二理想光强响应曲线的斜率G2_ideal，获取像素的第二实际输出电压Vop_2以及像素的第二实际光强响应曲线，从而获得所述第二实际光强响应曲线的斜率G2_i；
增益比确定单元，用于通过所述第一理想光强响应曲线的斜率G1_ideal和所述第一实际光强响应曲线的斜率G1_i、所述第二理想光强响应曲线的斜率G2_ideal和所述第二实际光强响应曲线的斜率G2_i确定像素的理想增益与实际增益的增益比；
增益误差刻度单元，用于根据第一实际输出电压Vop_1、第二实际输出电压Vop_2与所述增益比对像素的增益误差进行刻度。
18.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1至14中任一项所述的方法。
19.一种电子设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至14中任一项所述的方法。
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| 基于APD 的同步辐射纳秒时间分辨探测器的设计;李贞杰 等;《第十八届全国核电子学与核探测技术学术年会》;20160712;全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112188127A (zh) | 2021-01-05 |
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