高动态范围TDI图像传感器及其成像方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111294529A(43)申请公布日2020.06.16(21)申请号202010166833.0(22)申请日2020.03.11(71)申请人长春长光辰芯光电技术有限公司地址130033吉林省长春市经开区营口路588号(72)发明人李扬戚忠雪周泉马成王欣洋(74)专利代理机构长春中科长光知识产权代理事务所(普通合伙)22218代理人高一明郭婷(51)Int.Cl.H04N5/355(2011.01)H04N5/378(2011.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称高动态范围TDI图像传感器及其成像方法(57)摘要本发明公开一种高动态范围TDI图像传感器及其成像方法，其中的方法包括：通过调节两个感光阵列的积分级数改变两个感光阵列累积的电荷总量，采用不同的增益进行读出，电荷总量少的感光阵列通过大增益读出像素输出值，反映弱光信息，而电荷总量多的感光阵列通过小增益读出像素输出值，反映强光信息，然后对两个感光阵列读出的像素输出值进行高动态范围合成。本发明的TDI图像传感器具有不同增益的两个感光阵列，配合高增益感光阵列与低增益感光阵列的电压与积分级数的调节，改变两个感光阵列累积的电荷总量，使电荷总量少的感光阵列采用高增益读出，电荷总量多的感光阵列采用低增益读出，从而实现在保留弱光信噪比的同时，增加TDI图像传感器的动态范围。CN111294529ACN111294529A权利要求书1/1页1.一种高动态范围TDI图像传感器，其特征在于，包括：高增益感光阵列、低增益感光阵列、寄存器和读出电路；其中，所述寄存器用于调节所述高增益感光阵列、所述低增益感光阵列的积分级数，以改变所述高增益感光阵列、所述低增益感光阵列累积的电荷总量，还用于调节所述高增益感光阵列、所述低增益感光阵列的转换增益，使所述高增益感光阵列的转换增益大于所述低增益感光阵列的转换增益，以适配所述高增益感光阵列、所述低增益感光阵列累积的电荷总量；所述读出电路用于分别读出所述高增益感光阵列与所述低增益感光阵列通过转换增益转换后的模拟信号电压，并模数转换为像素输出值。2.根据权利要求1所述的高动态范围TDI图像传感器，其特征在于，还包括高增益感光阵列电压控制模块和低增益感光阵列电压控制模块；其中，所述高增益感光阵列电压控制模块与所述高增益感光阵列连接，用于调节所述高增益感光阵列的控制电压，改变所述高增益感光阵列单级累积的电荷，从而改变所述高增益感光阵列累积的电荷总量；所述低增益感光阵列电压控制模块与所述低增益感光阵列连接，用于调节所述低增益感光阵列的控制电压，改变所述低增益感光阵列单级累积的电荷，从而改变所述低增益感光阵列累积的电荷总量。3.一种TDI图像传感器的高动态范围成像方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、预处理：通过寄存器将所述高增益感光阵列的积分级数调节为S1，将转换增益调节为G1，所述高增益感光阵列在弱光下累计积1级的电荷为q1，所述高增益感光阵列在S1级数下累积的电荷为Q1，所述高增益感光阵列的模拟信号电压Vsig1＝G1*Q1；通过所述寄存器将所述低增益感光阵列的积分级数调节为S2，S2≤S1，将转换增益调节为G2，G2＜G1，所述低增益感光阵列在强光下累计1级的电荷为q2，则所述低增益感光阵列在S2级数下累积的电荷为Q2，所述低增益感光阵列的模拟信号电压Vsig2＝G2*Q2；通过上述两步的调节使其满足如下条件：Vsig1≥Vsig2；S2、像素读出：通过读出电路分别读出高增益感光阵列的像素输出值和低增益感光阵列的像素输出值；其中，通过读出电路读出高增益感光阵列的像素输出值的步骤为：将所述模拟信号电压Vsig1进行模数转换，获得所述高增益感光阵列的像素输出值；通过读出电路读出低增益感光阵列的像素输出值的步骤为：将所述模拟信号电压Vsig2进行模数转换，获得所述低增益感光阵列的像素输出值；S3、高动态融合：对所述高增益感光阵列的像素输出值和所述低增益感光阵列的像素输出值进行高动态范围合成；其中，当所述高增益感光阵列的像素输出未饱和时，高动态范围合成结果为所述高增益感光阵列的像素输出值；当所述高增益感光阵列的像素输出饱和时，高动态范围合成结果为所述低增益感光阵列的像素输出值乘以G1*S1/G2*S2的值。2CN111294529A说明书1/6页高动态范围TDI图像传感器及其成像方法技术领域[0001]本发明涉及于TDI图像传感器技术领域，特别涉及一种高动态范围TDI图像传感器及其成像方法。背景技术[0002]时间延时积分(TimeDelayIntegration，TDI)图像传感器广泛应用于空间成像、工业检测和医学成像等领域。TDI图像传感器可对运动物体进行成像，具有灵