RU2709461C1 - Method of forming a video signal on a sensor chip, made by the technology of a cmos - Google Patents

Method of forming a video signal on a sensor chip, made by the technology of a cmos Download PDF

Info

Publication number
RU2709461C1
RU2709461C1 RU2019103101A RU2019103101A RU2709461C1 RU 2709461 C1 RU2709461 C1 RU 2709461C1 RU 2019103101 A RU2019103101 A RU 2019103101A RU 2019103101 A RU2019103101 A RU 2019103101A RU 2709461 C1 RU2709461 C1 RU 2709461C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sensor
ring
target
video signal
active
Prior art date
Application number
RU2019103101A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вячеслав Михайлович Смелков
Original Assignee
Вячеслав Михайлович Смелков
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 Вячеслав Михайлович Смелков filed Critical Вячеслав Михайлович Смелков
Priority to RU2019103101A priority Critical patent/RU2709461C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2709461C1 publication Critical patent/RU2709461C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00Details of television systems

Landscapes

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

Abstract

FIELD: electrical communication engineering.SUBSTANCE: invention relates to television engineering and is intended for use in television cameras based on a single-chip "ring" television sensor based on technology of complementary "metal-oxide-semiconductor" (CMOS) structures. Such cameras provide formation of a video signal of a "ring" frame and are intended for television and computer surveillance of panoramic plots or objects having the shape of a circular ring.EFFECT: eliminating excess bandwidth of output CMOS sensor video signal and increasing utilization coefficient for total area of chip of the device, which is ensured by realization of sensor target in the form of circular ring at "ring" arrangement on the chip of electronic "framing" of photodetector.1 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к телевизионной технике и ориентировано на использование в телевизионных камерах, выполненных на базе однокристального «кольцевого» телевизионного сенсора по технологии комплементарных структур «металл-окисел-полупроводник» (КМОП). Такие камеры обеспечивают формирование видеосигнала «кольцевого» кадра и предназначены для телевизионно-компьютерного наблюдения панорамных сюжетов или объектов, имеющих форму кругового кольца.The present invention relates to television technology and is focused on the use in television cameras made on the basis of a single-chip “ring” television sensor using the technology of complementary metal-oxide-semiconductor structures (CMOS). Such cameras provide the formation of the video signal of the "ring" frame and are intended for television-computer monitoring of panoramic subjects or objects in the form of a circular ring.

При этом управление работой телевизионной камеры, регистрация ее видеосигнала и его воспроизведение производится при помощи компьютеров, объединенных в локальную вычислительную сеть.At the same time, the operation of the television camera, the registration of its video signal and its playback are performed using computers integrated into a local area network.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению следует считать способ формирования видеосигнала [1, с. 64, рис. 1.18] на кристалле сенсора, изготовленном по технологии КМОП, путем реализации метода «координатная адресация», причем мишень сенсора состоит из фотодиодных активных пикселов, каждый из которых имеет коэффициент усиления K1, а также транзисторный МОП-ключ, обеспечивающий передачу видеосигнала активного пиксела на шину видео, которая объединяет все активные пикселы мишени в активные столбцы, каждый из которых имеет дополнительно усилитель видеосигнала с коэффициентом усиления K2, причем управление МОП-ключами активных пикселов, расположенных по горизонтали, осуществляется при помощи отдельно взятой горизонтальной (строчной) шины, общее количество которых определяет число строк в сенсоре, а количество шин видео - число элементов (пикселов) в каждой строке сенсора; при этом на общем кристалле фотоприемника размещается его электронное «обрамление - блоки, выполняющие развертку и формирование выходного напряжения видеосигнала, а именно: регистр вертикальной (кадровой) развертки, осуществляющий выбор строки; ключевые МОП-транзисторы для каждого активного столбца, обеспечивающие передачу видеосигнала на выходе его усилителя на соответствующий вход мультиплексора горизонтальной (строчной) развертки, который выполняет подключение видеосигнала с каждого активного пиксела на вход выходного усилителя с коэффициентом усиления K3, при этом в активных пикселах мишени сенсора с периодом кадров осуществляют накопление зарядовых пакетов текущего кадра и одновременно считывание видеоинформации предыдущего кадра последовательно один за другим для каждого пиксела отдельно взятой строки мишени и последовательного строка за строкой для мишени в целом, формируя на выходе фотоприемника в аналоговом виде напряжение выходного видеосигнала сенсора.The closest in technical essence to the claimed invention should be considered a method of generating a video signal [1, p. 64, fig. 1.18] on a sensor chip manufactured using the CMOS technology by implementing the “coordinate addressing” method, the sensor target consisting of photodiode active pixels, each of which has a gain of K 1 , as well as a transistor MOS key that transmits the video signal of the active pixel to a video bus that combines all the active pixels of the target into active columns, each of which has an additional video amplifier with a gain of K 2 , and the MOS keys for the active pixels are controlled horizontal, is carried out using a single horizontal (lowercase) bus, the total number of which determines the number of lines in the sensor, and the number of video buses - the number of elements (pixels) in each line of the sensor; while on the common crystal of the photodetector its electronic “framing” is placed - blocks that scan and form the output voltage of the video signal, namely: a vertical (frame) scan register that selects the line; key MOS transistors for each active column, providing a video signal at the output of its amplifier to the corresponding input of a horizontal (horizontal) scan multiplexer, which connects the video signal from each active pixel to the input of the output amplifier with a gain of K 3 , while in the active pixels of the target sensors with a frame period accumulate charge packets of the current frame and simultaneously read the video information of the previous frame sequentially one after another for each pixel of a single target line and sequential line by line for the target as a whole, forming the output voltage of the sensor at the output of the photodetector in analog form.

Сенсор прототипа - матрица КМОП, имеющая прямоугольную форму мишени, которая не является оптимальной применительно к кольцевому оптическому изображению наблюдаемой панорамной сцены, формируемому панорамным объективом, или применительно к оптическому изображению объектов, имеющих форму кругового кольца, но контролируемых при помощи обычного объектива.The prototype sensor is a CMOS matrix having a rectangular target shape, which is not optimal with respect to the annular optical image of the observed panoramic scene formed by the panoramic lens, or with respect to the optical image of objects having the shape of a circular ring, but controlled using a conventional lens.

Обоснованием этого утверждения служит необходимость в такой ситуации иметь для сенсора высокое число пикселов по горизонтали и вертикали. Но при этом существенная часть пикселов мишени является бесполезной, т.к. не несет информации о наблюдаемом сюжете, а принудительно используется при формировании выходного сигнала изображения сенсора, который по своему содержанию является аналоговым видеосигналом. Отсюда и возникает вынужденное расширение полосы пропускания выходного аналогового видеосигнала сенсора, что является очевидным недостатком прямоугольного по форме фотоприемника на КМОП в упомянутых выше условиях применения.The rationale for this statement is the need for such a situation to have a high number of pixels horizontally and vertically for the sensor. But at the same time, a substantial part of the target pixels is useless, because It does not carry information about the observed plot, but is used forcibly in the formation of the output image signal of the sensor, which in its content is an analog video signal. Hence the forced expansion of the passband of the analog output video signal of the sensor, which is an obvious drawback of a rectangular-shaped CMOS photodetector under the aforementioned conditions of use.

Задачей изобретения является устранение избыточной полосы пропускания выходного аналогового видеосигнала КМОП-сенсора и повышения коэффициента использования для общей площади кристалла прибора за счет реализации мишени в форме кругового кольца при «кольцевом» размещении на кристалле электронного «обрамления» фотоприемника.The objective of the invention is to eliminate the excess bandwidth of the output analog video signal of the CMOS sensor and increase the utilization coefficient for the total crystal area of the device due to the implementation of the target in the form of a circular ring when the ring is placed on the chip of the electronic "framing" of the photodetector.

В заявляемом способе формирования видеосигнала, как и в прототипе, решается тем, что на кристалле сенсора, изготовленном по технологии КМОП, путем реализации метода «координатная адресация», причем мишень сенсора состоит из фотодиодных активных пикселов, каждый из которых имеет коэффициент усиления K1, а также транзисторный МОП-ключ, обеспечивающий передачу видеосигнала активного пиксела на шину видео, которая объединяет все активные пикселы мишени в активные столбцы, каждый из которых имеет дополнительно усилитель зарядового видеосигнала с коэффициентом усиления K2, причем управление МОП-ключами активных пикселов, расположенных вдоль строки, объединено и осуществляется при помощи отдельно взятой строчной шины, общее количество которых определяет число строк в сенсоре, а количество шин видео - число элементов (пикселов) в каждой строке сенсора; при этом на общем кристалле фотоприемника размещаются и блоки, выполняющие развертку и формирование исходного напряжения видеосигнала, а именно: регистр кадровой развертки, осуществляющий выбор строки; ключевые МОП-транзисторы для каждого активного столбца, обеспечивающие передачу сигнала изображения на выходе его усилителя на соответствующий вход мультиплексора строчной развертки, который выполняет подключение видеосигнала с каждого активного пиксела на вход выходного усилителя с коэффициентом усиления K3, при этом в активных пикселах мишени сенсора с периодом кадров осуществляют накопление зарядовых пакетов текущего кадра и одновременно считывание видеоинформации предыдущего кадра последовательно один за другим для каждого пиксела отдельно взятой строки мишени и последовательного строка за строкой для мишени в целом, формируя на выходе фотоприемника в аналоговом виде напряжение выходного видеосигнала сенсора, но в отличие от прототипа, мишень сенсора имеет форму кругового кольца, а активные столбцы мишени и параллельные им шины видео расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии, при этом на мишени сенсора каждая строка пикселов и соответствующая строчная шина управления становятся «кольцевыми», а светочувствительная площадь пикселов каждого активного столбца мишени рзлична от строки к строке, увеличиваясь по мере движения к внешней периферии, причем коэффициент усиления

Figure 00000001
активного пиксела для каждой текущей «кольцевой» строки сенсора изменяется по соотношению:In the inventive method for generating a video signal, as in the prototype, it is decided that on a sensor chip made using CMOS technology, by implementing the "coordinate addressing" method, the sensor target consists of photodiode active pixels, each of which has a gain of K 1 , as well as a transistor MOS key, which provides the transmission of the active pixel video signal to the video bus, which combines all the active pixels of the target into active columns, each of which has an additional charge video amplifier Nala with K 2 gain, and control of active pixel MOS keys along line combined and carried out by means of a single horizontal bus, the total number of which determines the number of rows in the sensor, and the amount of video buses - the number of elements (pixels) in each Sensor line at the same time, blocks performing scanning and generating the initial voltage of the video signal are located on the common crystal of the photodetector, namely: the frame scan register, which performs line selection; key MOS transistors for each active column, providing the image signal at the output of its amplifier to the corresponding input of the horizontal scanning multiplexer, which connects the video signal from each active pixel to the input of the output amplifier with a gain of K 3 , while in the active pixels of the sensor target with the period of the frames carry out the accumulation of charge packets of the current frame and simultaneously reading the video information of the previous frame sequentially one after the other for each p ixel of a single target row and serial line by line for the target as a whole, forming the output voltage of the sensor signal at the output of the photodetector in analog form, but unlike the prototype, the sensor target has the shape of a circular ring, and the active columns of the target and the video buses parallel to them are located along radial directions from the imaginary center of the circular ring to its outer periphery, with each pixel row and corresponding line control bus becoming “ring” on the sensor target And the photosensitive area of each pixel of the active target rzlichna column from row to row, increasing as it moves toward the outer periphery, wherein the gain
Figure 00000001
the active pixel for each current “ring” line of the sensor changes by the ratio:

Figure 00000002
Figure 00000002

где Δ1 и

Figure 00000003
- соответственно светочувствительная площадь активного пиксела для первой и текущей строки считывания в «кольцевом» сенсоре, обеспечивая одинаковую величину считывающей апертуры в пределах всего «кольцевого» растра изображения, при этом расположенные на общем «кольцевом» кристалле регистр кадровой развертки и мультиплексор строчной развертки, как и сенсор, становятся «кольцевыми» по форме их реализации.where Δ 1 and
Figure 00000003
- respectively, the photosensitive area of the active pixel for the first and current read lines in the "ring" sensor, providing the same value of the reading aperture within the entire "ring" image raster, while the vertical scan register and horizontal scan multiplexer located on the common "ring" crystal, as and the sensor, become "ring" in the form of their implementation.

Совокупность известных и новых признаков заявляемого способа формирования видеосигнала на кристалле сенсора, изготовленном по технологии КМОП, не известна из уровня техники, поэтому предлагаемое техническое решение соответствует критерию новизны.The set of known and new features of the proposed method for generating a video signal on a sensor chip manufactured using CMOS technology is not known from the prior art, therefore, the proposed technical solution meets the criterion of novelty.

Важно отметить следующее. Если для прототипа светочувствительная площадь активных пикселов мишени сенсора от строки к строке одинакова, то для заявляемого решения она различна. Это вызывается необходимостью для «кольцевого» фотоприемника, имеющего, как и в прототипе, одинаковое число активных пикселов в каждой строке, выравнивания разрешающей способности в пределах кадра путем обеспечения одинаковой величины технологического (производственного) зазора между светочувствительными элементами.It is important to note the following. If for the prototype the photosensitive area of the active pixels of the sensor target from row to row is the same, then for the proposed solution it is different. This is caused by the need for a "ring" photodetector, which, as in the prototype, has the same number of active pixels in each row, alignment of resolution within the frame by providing the same technological (production) gap between the photosensitive elements.

Выполнение поставленной задачи, а именно: устранение избыточной полосы пропускания выходного видеосигнала КМОП сенсора и повышения коэффициента использования для общей площади кристалла прибора, -осуществляется за счет реализации одинаковой величины считывающей апертуры в пределах всего «кольцевого» растра изображения.The fulfillment of the task, namely: eliminating the excess bandwidth of the CMOS sensor video output signal and increasing the utilization coefficient for the total crystal area of the device, is carried out by implementing the same value of the reading aperture within the entire "ring" image raster.

Параметр считывающей апертуры для всех активных пикселов каждой текущей строки «кольцевого» кадра определяется произведением коэффициента усиления

Figure 00000004
активного пиксела на величину его светочувствительной площади
Figure 00000005
The parameter of the reading aperture for all active pixels of each current line of the "ring" frame is determined by the product of the gain
Figure 00000004
active pixel by its photosensitive area
Figure 00000005

Как следует из соотношения (1), этот показатель остается постоянным для всех светочувствительных пикселов фотоприемника. Не меняется и величина шумовой «дорожки» для каждого активного пиксела сенсора, что является обязательным условием для реализации чувствительности фотоприемника и его отношения сигнал/шум.As follows from relation (1), this indicator remains constant for all photosensitive pixels of the photodetector. The value of the noise “track” for each active pixel of the sensor does not change, which is a prerequisite for realizing the sensitivity of the photodetector and its signal-to-noise ratio.

Поэтому предлагаемое техническое решение соответствует критерию о наличии изобретательского уровня.Therefore, the proposed solution meets the criterion of the presence of an inventive step.

На фиг. 1 приведена схемотехническая организация «кольцевого» фотоприемника, реализующая заявляемый способ; на фиг. 2 - подробности этой организации применительно к отдельно взятому активному столбцу.In FIG. 1 shows the circuit organization of the "ring" photodetector that implements the inventive method; in FIG. 2 - details of this organization in relation to a single active column.

«Кольцевой» сенсор, см. фиг. 1, выполнен по технологии КМОП и содержит на общем кристалле «кольцевую» фотоприемную область (мишень) в позиции 1, «кольцевой» регистр кадровой развертки в позиции 2 и «кольцевой» мультиплексор строчной развертки в позиции 3.The “ring” sensor, see FIG. 1, is made according to CMOS technology and contains on a common crystal an “annular” photodetector region (target) at position 1, a “circular” vertical scan register at position 2, and a “circular” horizontal scanning multiplexer at position 3.

Как показано на фиг. 1, активные пикселы на мишени сенсора объединены в активные столбцы, которые расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца.As shown in FIG. 1, active pixels on a sensor target are combined into active columns that are located along radial directions from the imaginary center of the circular ring.

Каждый активный пиксел мишени, см. фиг. 2, имеет в своем составе светочувствительную область (площадь) 1-1, усилитель 1-2 с коэффициентом усиления K1 и ключевой МОП-транзистор 1-3.Each active pixel of the target, see FIG. 2, incorporates a photosensitive region (area) 1-1, an amplifier 1-2 with a gain of K 1 and a key MOS transistor 1-3.

Отметим, что показанная на фиг. 1 форма светочувствительной площади пиксела в виде прямоугольника, а на фиг. 2 - латинской буквы L, как у прототипа, являются условными. На практике электроды зарядового накопления активных пикселов мишени сенсора, совпадающие с площадью их светочувствительной площади, могут быть выполнены совершенно иначе, например, с геометрической формой в виде части кругового кольца.Note that shown in FIG. 1 is a shape of a photosensitive pixel area in the form of a rectangle, and in FIG. 2 - the Latin letter L, as in the prototype, are conditional. In practice, the charge accumulation electrodes of the active pixels of the sensor target, coinciding with the area of their photosensitive area, can be made completely differently, for example, with a geometric shape in the form of a part of a circular ring.

Управление ключевого МОП-транзистора 1-3 пиксела для каждой «кольцевой» строки фотоприемника осуществляется при помощи отдельной (своей) строчной шины 1-4, передающей сигнал управления с соответствующего выхода «кольцевого» регистра 2 кадровой развертки.The control of the MOS transistor of 1-3 pixels for each “ring” line of the photodetector is carried out using a separate (own) line bus 1-4, transmitting a control signal from the corresponding output of the “ring” frame register 2.

Видеосигнал с выхода каждого ключевого МОП-транзистора 1-3 для каждого активного пиксела отдельного взятого активного столбца передается шину видео 1-5, а затем - на вход усилителя столбца 1-6 с коэффициентом усиления K2. Далее с выхода усилителя 1-6 при помощи ключевого МОП-транзистора 1-7, управляемого с одного из выходов мультиплексора 3, видеосигнал транслируется на вход выходного усилителя 1-8 с коэффициентом усиления K3 для получения необходимого уровня аналогового видеосигнала текущего пиксела данного активного столбца на выходе сенсора.The video signal from the output of each key MOS transistor 1-3 for each active pixel of a single taken active column is transmitted to the video bus 1-5, and then to the input of the amplifier of the column 1-6 with a gain of K 2 . Next, from the output of amplifier 1-6 using a key MOS transistor 1-7 controlled from one of the outputs of multiplexer 3, the video signal is transmitted to the input of output amplifier 1-8 with a gain of K 3 to obtain the required level of analog video signal of the current pixel of this active column at the output of the sensor.

Заметим, что выходной усилитель 1-8 - не принадлежность этого отдельно взятого активного столбца, а является общим элементом для всех активных столбцов прибора.Note that the output amplifier 1-8 is not an accessory of this individual active column, but is a common element for all active columns of the device.

То же самое формирование видеосигнала происходит и в пределах других радиально расположенных активных столбцов «кольцевой» мишени 1 предлагаемого сенсора.The same video signal generation occurs within other radially located active columns of the "ring" target 1 of the proposed sensor.

Отметим, что на фиг 1 пунктирные стрелки показывают управление «кольцевыми» строчными шинами 1-4 фотоприемника со стороны «кольцевого» регистра 2. То, что здесь, как и на фиг. 2, изображены лишь четыре строчные шины является условностью чертежа. Как упоминалось ранее, число шин 1-4 соответствует показателю действительного числа «кольцевых» строк в заявляемом сенсоре.Note that, in FIG. 1, the dashed arrows indicate the control of the “ring” lower case lines 1-4 of the photodetector from the “ring” register 2. What is here, as in FIG. 2, only four lower case tires are depicted is a drawing convention. As mentioned earlier, the number of tires 1-4 corresponds to the actual number of "ring" rows in the inventive sensor.

Поясним дополнительно на фиг. 2 и другое. Стрелки с непрерывными линиями отмечают передачу сигнала изображения в сенсоре по шинам видео 1-5 в направлении к «кольцевому» мультиплексору 3.Let us further explain in FIG. 2 and more. Arrows with continuous lines indicate the transmission of the image signal in the sensor along the video buses 1-5 in the direction of the "ring" multiplexer 3.

В результате на выходе усилителя 1-8 в «кольцевом» растре последовательно один за другим для каждого пиксела отдельно взятой «кольцевой» строки и последовательно строка за строкой для мишени в целом формируется в аналоговом виде напряжение выходного видеосигнала заявляемого сенсора.As a result, at the output of amplifier 1-8 in a “ring” raster, one after another for each pixel of a separately taken “ring” row, and sequentially row by row for the target as a whole, the output video signal voltage of the inventive sensor is formed in analog form.

Благодаря принятой для изготовления предлагаемого сенсора, как и для прототипа, технологии КМОП, обеспечивается возможность интегрировать на один общий кристалл не только фотоприемник, но и блоки развертки телевизионной камеры, которые могут быть реализованы с существенным понижением их энергопотребления.Thanks to the CMOS technology adopted for the manufacture of the proposed sensor, as well as for the prototype, it is possible to integrate not only a photodetector into one common crystal, but also television camera scan units, which can be implemented with a significant reduction in their energy consumption.

Предлагаемая «кольцевая» форма мишени КМОП-фотоприемника позволяет эффективнее использовать полезную площадь кристалла и снизить полосу пропускания специализированных телевизионных камерах для телевизионно-компьютерного наблюдения панорамных сюжетов или объектов, имеющих форму кругового кольца.The proposed "ring" shape of the target of the CMOS photodetector allows more efficient use of the useful area of the crystal and reduces the bandwidth of specialized television cameras for television-computer monitoring of panoramic scenes or objects in the form of a circular ring.

Применительно к этим практическим задачам прикладного телевидения заявляемое решение потенциально способно качественно улучшить ранее запатентованные автором технические решения [2, 3, 4], где в качестве «кольцевого» фотоприемника использован сенсор, изготовленный по технологии приборов с зарядовой связью (ПЗС). Именно метод реализации развертки в КМОП-сенсоре является гарантом получения нового качества для телевизионного фотоприемника.In relation to these practical tasks of applied television, the claimed solution is potentially capable of qualitatively improving the technical solutions previously patented by the author [2, 3, 4], where a sensor made using the technology of charge-coupled devices (CCD) is used as a “ring” photodetector. It is the method of implementing the sweep in the CMOS sensor that guarantees a new quality for a television photodetector.

Очевидно, что координатная адресация к каждому пикселу в КМОП вместо неизбежного для ПЗС протаскивания заряда каждого элемента сначала по всему столбцу, а затем по всей строке, позволяет избежать специфичных искажений, связанных с неэффективностью переноса зарядовых пакетов.Obviously, the coordinate addressing to each pixel in the CMOS instead of the inevitable CCD dragging the charge of each element first throughout the column, and then along the entire row, allows you to avoid specific distortions associated with the inefficiency of transferring charge packets.

Это означает и возможность реализации в КМОП-сенсорах и более высокой частоты опроса, превышающей частоту считывания зарядовых пакетов в ПЗС-фотоприемниках, или при той же частоте опроса существенно увеличить число пикселов по строке и по кадру и в результате добиться выигрыша в разрешающей способности прибора.This also means that it is possible to realize in CMOS sensors a higher interrogation frequency that exceeds the frequency of reading charge packets in CCD photodetectors, or at the same interrogation frequency, to significantly increase the number of pixels per line and per frame and as a result achieve a gain in the resolution of the device.

В настоящее время все элементы схемотехнической организации «кольцевого» сенсора на кристалле, изготовленном по технологии КМОП, согласно заявляемому способу освоены или могут быть освоены отечественной промышленностью.Currently, all the elements of the circuitry organization of a "ring" sensor on a chip manufactured using CMOS technology, according to the claimed method, are mastered or can be mastered by domestic industry.

Поэтому следует считать предполагаемое изобретение соответствующим требованию о промышленной применимости.Therefore, the alleged invention should be considered as meeting the requirement for industrial applicability.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИSOURCES OF INFORMATION

1. Березин В.В., Умбиталиев А.А., Фахми Ш.С., Цыцулин А.К. и Шипилов Н.Н. Твердотельная революция в телевидении: Телевизионные системы на основе приборов с зарядовой связью, систем на кристалле и видеосистем на кристалле. Под ред. А.А. Умбиталиева и А.К. Цыцулина. -М.: «Радио и связь», 2006.1. Berezin V.V., Umbitaliev A.A., Fakhmi Sh.S., Tsytsulin A.K. and Shipilov N.N. Solid State Revolution in Television: Television systems based on charge-coupled devices, systems on a chip, and video systems on a chip. Ed. A.A. Umbitalieva and A.K. Tsytsulina. -M.: “Radio and Communications”, 2006.

2. Патент РФ №2631830. МПК H04N 7/00. Устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения. / В.М. Смелков // Б.И. - 2017. - №27.2. RF patent No. 2631830. IPC H04N 7/00. The device of a computer system for panoramic television surveillance. / V.M. Smelkov // B.I. - 2017. - No. 27.

3. Патент РФ №2665695. МПК H04N 7/00. Устройство компьютерной системы панорамного телевизионного наблюдения. / В.М. Смелков // Б.И. - 2018. - №25.3. RF patent No. 2665695. IPC H04N 7/00. The device of a computer system for panoramic television surveillance. / V.M. Smelkov // B.I. - 2018. - No. 25.

4. Патент РФ №2671229. МПК H04N 7/00. Способ формирования видеосигнала в телевизионно-компьютерной системе для контроля промышленных изделий, имеющих форму кругового кольца. / В.М. Смелков // Б.И. - 2018. - №31.4. RF patent No. 2671229. IPC H04N 7/00. A method of generating a video signal in a television-computer system for monitoring industrial products having the shape of a circular ring. / V.M. Smelkov // B.I. - 2018. - No. 31.

Claims (4)

1. Способ формирования видеосигнала на кристалле сенсора, изготовленном по технологии КМОП, путем реализации метода «координатная адресация», причем мишень сенсора состоит из фотодиодных активных пикселов, каждый из которых имеет усилитель зарядового видеосигнала с коэффициентом усиления K1, а также транзисторный МОП-ключ, обеспечивающий передачу видеосигнала активного пиксела на шину видео, которая объединяет все активные пикселы мишени в активные столбцы, каждый из которых имеет дополнительно усилитель видеосигнала с коэффициентом усиления K2, причем управление транзисторными МОП-ключами активных пикселов мишени, расположенных вдоль строки, осуществляется при помощи отдельно взятой строчной шины, общее количество которых определяет число строк в сенсоре, а количество шин видео - число элементов (пикселов) в каждой строке сенсора, при этом на общем кристалле фотоприемника размещаются и блоки, выполняющие развертку и формирование выходного напряжения видеосигнала, в том числе регистр кадровой развертки, осуществляющий выбор строки, ключевые МОП-транзисторы для каждого активного столбца, обеспечивающие передачу сигнала изображения на выходе его усилителя на соответствующий вход мультиплексора строчной развертки, который выполняет подключение видеосигнала с каждого активного пиксела на вход выходного усилителя с коэффициентом усиления K3, при этом в активных пикселах мишени сенсора с периодом кадров осуществляют накопление зарядовых пакетов текущего кадра и одновременно считывание видеоинформации предыдущего кадра последовательно один за другим для каждого пиксела отдельно взятой строки мишени и последовательного строка за строкой для мишени в целом, формируя на выходе фотоприемника напряжение выходного видеосигнала сенсора, отличающийся тем, что мишень сенсора имеет форму кругового кольца, а активные столбцы мишени и параллельные им шины видео расположены вдоль радиальных направлений от воображаемого центра кругового кольца к его внешней периферии, при этом на мишени сенсора каждая строка пикселов и соответствующая строчная шина управления становятся «кольцевыми», а светочувствительная площадь пикселов каждого активного столбца мишени различна от строки к строке, увеличиваясь по мере движения к внешней периферии, причем коэффициент усиления K1m активного пиксела для каждой текущей «кольцевой» строки сенсора изменяется по соотношению1. A method of generating a video signal on a sensor chip manufactured using CMOS technology by implementing the "coordinate addressing" method, the sensor target consisting of photodiode active pixels, each of which has a charge video signal amplifier with a gain of K 1 , as well as a transistor MOS key providing the video signal of the active pixel on the video bus, which combines all the active pixels of the target into active columns, each of which has an additional video signal amplifier with a coefficient gain K 2, wherein the control transistor MOS switches active pixels of the target located along a line, is carried out by means of a single horizontal bus, the total number of which determines the number of rows in the sensor, and the amount of video buses - the number of elements (pixels) in each of the sensor line, at the same time, blocks that scan and form the output voltage of the video signal, including the frame scan register, which selects the line, key MOS transistors for each active column, providing the transmission of the image signal at the output of its amplifier to the corresponding input of the horizontal scanning multiplexer, which connects the video signal from each active pixel to the input of the output amplifier with a gain of K 3 , while in the active pixels of the sensor target with a frame period accumulate charge packets of the current frame and at the same time reading the video information of the previous frame sequentially one after another for each pixel of a single row m the target and the serial line by line for the target as a whole, forming a sensor output voltage signal at the output of the photodetector, characterized in that the sensor target has the shape of a circular ring, and the active columns of the target and parallel video buses are located along radial directions from the imaginary center of the circular ring to its outer periphery, with each pixel row and the corresponding line control bus becoming “ring” on the sensor target, and the photosensitive pixel area of each act vnogo target column varies from row to row, increasing as it moves toward the outer periphery, wherein the gain K 1m active pixel for each current "ring" line sensor varies according to the relation
Figure 00000006
Figure 00000006
где Δ1 и Δm - соответственно светочувствительная площадь активного пиксела для первой и текущей строк считывания в «кольцевом» сенсоре, обеспечивая одинаковую величину считывающей апертуры в пределах всего «кольцевого» растра изображения, при этом расположенные на общем «кольцевом» кристалле регистр кадровой развертки и мультиплексор строчной развертки, как и сенсор, становятся «кольцевыми» по форме их реализации.where Δ 1 and Δ m are respectively the photosensitive area of the active pixel for the first and current read lines in the "ring" sensor, providing the same value of the reading aperture within the entire "ring" image raster, while the frame scan register located on the common "ring" crystal and the horizontal scanning multiplexer, like the sensor, become “ring” in the form of their implementation. 2. Способ формирования видеосигнала на кристалле сенсора, изготовленном по технологии КМОП по п. 1, отличающийся тем, что электроды зарядового накопления активных пикселов мишени сенсора, совпадающие с площадью их светочувствительной площади, выполнены с геометрической формой в виде части кругового кольца.2. A method of generating a video signal on a sensor chip manufactured by CMOS technology according to claim 1, characterized in that the charge accumulation electrodes of the active pixels of the sensor target, matching the area of their photosensitive area, are made with a geometric shape in the form of a part of a circular ring.
RU2019103101A 2019-02-04 2019-02-04 Method of forming a video signal on a sensor chip, made by the technology of a cmos RU2709461C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019103101A RU2709461C1 (en) 2019-02-04 2019-02-04 Method of forming a video signal on a sensor chip, made by the technology of a cmos

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019103101A RU2709461C1 (en) 2019-02-04 2019-02-04 Method of forming a video signal on a sensor chip, made by the technology of a cmos

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2709461C1 true RU2709461C1 (en) 2019-12-18

Family

ID=69006600

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019103101A RU2709461C1 (en) 2019-02-04 2019-02-04 Method of forming a video signal on a sensor chip, made by the technology of a cmos

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2709461C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6552746B1 (en) * 1998-09-22 2003-04-22 Pixim, Inc. Apparatus having an image sensor that is variable in spatial resolution and bit resolution and associated method
US6563101B1 (en) * 2000-01-19 2003-05-13 Barclay J. Tullis Non-rectilinear sensor arrays for tracking an image
US6721008B2 (en) * 1998-01-22 2004-04-13 Eastman Kodak Company Integrated CMOS active pixel digital camera
US20060215049A1 (en) * 1999-09-30 2006-09-28 Giulio Sandini Constant resolution and space variant sensor arrays
US9305949B2 (en) * 2013-11-01 2016-04-05 Omnivision Technologies, Inc. Big-small pixel scheme for image sensors
RU2631830C1 (en) * 2016-10-31 2017-09-27 Вячеслав Михайлович Смелков Computer system of panoramic television observation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6721008B2 (en) * 1998-01-22 2004-04-13 Eastman Kodak Company Integrated CMOS active pixel digital camera
US6552746B1 (en) * 1998-09-22 2003-04-22 Pixim, Inc. Apparatus having an image sensor that is variable in spatial resolution and bit resolution and associated method
US20060215049A1 (en) * 1999-09-30 2006-09-28 Giulio Sandini Constant resolution and space variant sensor arrays
US6563101B1 (en) * 2000-01-19 2003-05-13 Barclay J. Tullis Non-rectilinear sensor arrays for tracking an image
US9305949B2 (en) * 2013-11-01 2016-04-05 Omnivision Technologies, Inc. Big-small pixel scheme for image sensors
RU2631830C1 (en) * 2016-10-31 2017-09-27 Вячеслав Михайлович Смелков Computer system of panoramic television observation

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Березин В.В., Умбиталиев А.А., Фахми Ш.С., Цыцулин А.К., Шипилов Н.Н. Твердотельная революция в телевидении: Телевизионные системы на основе приборов с зарядовой связью, систем на кристалле и видеосистем на кристалле. - М.: "Радио и связь", 2006. *
ГОРБАЧЕВ А.А., КОРОТАЕВ В.В., ЯРЫШЕВ С.Н. ТВЕРДОТЕЛЬНЫЕ МАТРИЧНЫЕ ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ И КАМЕРЫ НА ИХ ОСНОВЕ. - СПб.: НИУ ИТМО, 2013. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7256382B2 (en) Solid state imaging device, method of driving solid state imaging device and image pickup apparatus
US9762840B2 (en) Imaging device and method of driving the same
US20230017746A1 (en) Image acquisition method, electronic device, and non-transitory computerreadable storage medium
US8411157B2 (en) Solid-state image pickup device and image pickup device
US9854195B2 (en) Image capturing apparatus, control method for the same, and storage medium
US9438839B2 (en) Solid state imaging apparatus and imaging system using the same
US7821571B2 (en) Solid-state imaging device, method of driving solid-state imaging device, and imaging apparatus
US9716823B2 (en) Image pickup apparatus, image pickup system, and method of driving image pickup apparatus
JP6478600B2 (en) Imaging apparatus and control method thereof
US8792036B2 (en) Image sensor and image capture apparatus
RU2706011C1 (en) Panoramic television surveillance computer system device
JP6223000B2 (en) Imaging device
US20150036033A1 (en) Solid-state imaging device
JP2004159155A (en) Area image sensor
RU2709461C1 (en) Method of forming a video signal on a sensor chip, made by the technology of a cmos
CN110336953B (en) Image sensor with four-pixel structure and reading control method
RU2694742C1 (en) Method of forming a digital video signal on a sensor chip, made by the technology of a cmos
RU2708630C1 (en) Panoramic television surveillance computer system device
RU2704582C1 (en) Method of generating a video signal in a television-computer system for monitoring of industrial products having the shape of a circular ring
US20100309348A1 (en) Image pickup device, image pickup system, and method of driving image pickup device
RU2710777C1 (en) Television camera and its "ring" photodetector for computer system of panoramic surveillance
US11418731B2 (en) Image sensor and electronic camera
RU2703965C1 (en) Primary color video signal sensor for panoramic television-computer color image viewing
US11917310B2 (en) Image sensor and image-capturing device including adjustment unit for reducing capacitance
RU2784005C1 (en) Method for recursive filtering of a video signal based on a "ring" cmos photodetector