时延积分传感器制造技术

本发明专利技术提供一种使用滚动快门的时延积分传感器，该时延积分传感器包含多个像素列。每一像素列包含多个像素配置于沿轨方向，其中每一像素列的两相邻像素或两相邻像素组之间具有分隔距离。该分隔距离等于像素高度乘上滚动快门的行时间差与图框期间的时间比例，或等于至少一个像素高度加上该像素高度乘上所述行时间差与所述图框期间的所述时间比例。所述时延积分传感器可在不改变所述分隔距离下改变所述列时间差。所述列时间差。所述列时间差。

【技术实现步骤摘要】
时延积分传感器


[0001]本专利技术是有关一种时延积分传感器，特别有关一种采用空间补偿实现使用滚动快门的时延积分互补式金属氧化物半导体图像传感器。

技术介绍

[0002]时延积分(time delay integration,TDI)传感器使用面积阵列图像传感器从影像平台获取影像，该影像平台相对被取像物体或场景以等速度移动。时延积分传感器在概念上可视为线性阵列的堆栈，其中每一线性阵列在传感器移动一列像素距离所需要的时间越过相同的场景点。
[0003]传统上，只有电荷耦合装置(charge coupled device,CCD)技术适用于时延积分应用，因为电荷耦合装置本质上就是通过将电荷在像素间传递的方式来运作，而当传感器越过取像场景的场景点时使得像素之间的电荷累积。然而，电荷耦合装置的影像装置成本较高且耗费较高电能。
[0004]使用互补式金属氧化物半导体(Complementary Metal
‑
Oxide
‑
Semiconductor,CMOS)电路虽然可实现低功率、高累积度及高速的目的，但却具有较高的噪声。虽然使用4
‑
晶体管(4T)像素架构可以降低噪声，但4T像素采用滚动式快门(rolling shutter)技术。使用滚动式快门频率会在所获取的影像中产生假影，这是由于所有的像素并非在相同时间中累积电荷。
[0005]因此，美国专利号US 9148601中公开了一种用于时延积分取像的CMOS图像传感器。请参照图1所示，该CMOS图像传感器包含多个像素列(pixel column)112，每一像素列112配置成与沿轨方向(along
‑
track direction)D
a_t
平行。为了补偿CMOS图像传感器的滚动快门的积分期间，每一像素列112的两个相邻像素之间另配置有一物理距离150，其中，若假设所述像素列112具有N行，每一个物理距离150则等于一像素高度的1/N。
[0006]本专利技术则提供其他的采用空间补偿来实现使用滚动快门的时延积分CMOS图像传感器。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种根据像素高度及滚动快门的行时间差与图框(frame)期间决定像素间的分隔距离的TDI CMOS图像传感器。
[0008]本专利技术还提供一种可在固定的分隔距离下对应不同条件改变所述列时间差的TDI CMOS影像传感器。
[0009]为达上述目的，本专利技术提供一种时延积分互补式金属氧化物半导体图像传感器，其使用滚动快门获取影像图框并用于相对场景朝向沿轨方向移动。所述图像传感器包含像素阵列，该像素阵列包含多个像素列，每一所述像素列包含多个像素配置于所述沿轨方向，且每一所述像素列的两相邻像素之间具有分隔距离，其中该分隔距离等于一个像素在所述沿轨方向的像素高度乘上所述滚动快门的行时间差与获取所述影像图框的图框期间的时
间比例。
[0010]除此之外，本专利技术还提供一种时延积分互补式金属氧化物半导体图像传感器，使用滚动快门获取影像图框并用于相对场景朝向沿轨方向移动。所述图像传感器包含像素阵列，该像素阵列包含多个像素列，每一所述像素列包含多个像素配置于所述沿轨方向，且每一所述像素列的两相邻像素之间具有分隔距离，其中该分隔距离等于一个像素在所述沿轨方向的像素高度加上该像素高度乘上所述滚动快门的行时间差与获取所述影像图框的图框期间的时间比例。
[0011]本专利技术还提供一种时延积分互补式金属氧化物半导体图像传感器，使用滚动快门获取影像图框并用于相对场景朝向沿轨方向移动。所述图像传感器包含像素阵列，该像素阵列包含多个像素列，每一所述像素列包含多个像素配置于所述沿轨方向，且所述像素的两相邻像素组之间具有分隔距离以补偿使用所述滚动快门时的行时间差，其中每一所述像素组包含第一像素及第二像素。
[0012]本专利技术还提供一种时延积分互补式金属氧化物半导体图像传感器，其使用滚动快门获取影像图框并用于相对场景朝向沿轨方向移动。所述图像传感器包含像素阵列以及多个积分器。该像素阵列包含多个像素列，每一所述像素列包含多个像素配置于所述沿轨方向，且每一所述像素列的两相邻像素之间具有分隔距离，其中该分隔距离等于一个像素在所述沿轨方向的像素高度乘上所述滚动快门的行时间差与获取所述影像图框的图框期间的时间比例。所述积分器用于在连续影像图框中，分别储存相对所述场景的相同位置的像素数据，其中，在一倍所述列时间差下，所述积分器的每一者用于在相邻的影像图框累积相对所述场景的所述相同位置的所述像素数据；及在两倍所述行时间差下，所述积分器的每一者用于在间隔的影像图框累积相对所述场景的所述相同位置的所述像素数据。
[0013]本专利技术还提供一种时延积分互补式金属氧化物半导体图像传感器，使用滚动快门获取影像图框并用于相对场景朝向沿轨方向移动。所述图像传感器包含像素阵列以及多个积分器。该像素阵列包含多个像素列，每一所述像素列包含多个像素配置于所述沿轨方向，且所述像素的两相邻像素组之间具有分隔距离以补偿使用所述滚动快门时的行时间差，其中每一所述素组包含第一像素及第二像素。所述积分器用于在连续影像图框中，分别储存相对所述场景的相同位置的像素数据，其中，在一倍所述行时间差下，所述积分器的每一者用于在相邻的影像图框累积相对所述场景的所述相同位置的所述像素数据，及在两倍所述行时间差下，与所述第一像素相关的积分器的每一者用于在下一个影像图框累积相对所述场景的所述相同位置的所述像素数据且与所述第二像素相关的积分器的每一者不用于在所述下一个影像图框累积相对所述场景的所述相同位置的所述像素数据。
[0014]本专利技术实施例中，所述分隔距离与像素阵列的尺寸(即像素数目)不直接相关，只要决定了图框期间及行时间差，即可决定所述分隔距离。
[0015]为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显，下文将配合所附图示，详细说明如下。此外，于本专利技术的说明中，相同的构件以相同的符号表示，于此合先述明。
附图说明
[0016]图1是已知用于时延积分取像的CMOS图像传感器的示意图；
[0017]图2是本专利技术第一实施例的TDI CMOS图像传感器的示意图；
[0018]图3是图2的TDI CMOS图像传感器的一种运作示意图；
[0019]图4A是图2的TDI CMOS图像传感器的另一运作示意图；
[0020]图4B是图2的TDI CMOS图像传感器中于分隔距离中配置缓冲器的示意图；
[0021]图5是本专利技术第二实施例的TDI CMOS图像传感器的示意图；
[0022]图6是图5的TDI CMOS图像传感器的运作示意图；
[0023]图7A至图7C显示图2的TDI CMOS图像传感器在不同行时间差下的运作示意图；
[0024]图8A至图8C显示图2的TDI CMOS图像传感器在不同行时间差下的另一运作示意图；及
[0025]图9A至图9C显示图5的TDI本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种时延积分互补式金属氧化物半导体图像传感器，使用滚动快门获取影像图框并用于相对场景朝向沿轨方向移动，所述图像传感器包含：像素阵列，该像素阵列包含多个像素列，每一所述像素列包含多个像素配置于所述沿轨方向，且每一所述像素列的两相邻像素之间具有分隔距离，其中该分隔距离等于一个像素在所述沿轨方向的像素高度乘上所述滚动快门的行时间差与获取所述影像图框的图框期间的时间比例。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述图框期间大于以所述滚动快门获取所述像素阵列的全部像素行的行曝光时间和。3.根据权利要求2所述的图像传感器，其中所述图框期间与所述行曝光时间和的时间差中，所述图像传感器进入休眠模式。4.根据权利要求2所述的图像传感器，其中该图像传感器还包含列模拟数字转换器，其中所述图框期间与所述行曝光时间和的时间差中，所述列模拟数字转换器用于对辅助像素的像素信号、外部电压值或温度值进行列模拟数字转换。5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述行时间差是所述像素阵列的两相邻像素行开始曝光的时间间隔。6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中该图像传感器还包含多个积分器，分别用于储存相邻影像图框中，相对所述场景的相同位置的像素数据。7.一种时延积分互补式金属氧化物半导体图像传感器，使用滚动快门获取影像图框并用于相对场景朝向沿轨方向移动，所述图像传感器包含：像素阵列，该像素阵列包含多个像素列，每一所述像素列包含多个像素配置于所述沿轨方向，且每一所述像素列的两相邻像素之间具有分隔距离，其中该分隔距离等于一个像素在所述沿轨方向的像素高度加上该像素高度乘上所述滚动快门的行时间差与获取所述影像图框的图框期间的时间比例。8.根据权利要求7所述的图像传感器，其中该图像传感器还包含积分器，用于储存第一影像图框及第二影像图框中，相对所述场景的相同位置的像素数据，其中所述第一影像图框与所述第二影像图框相隔一个影像图框。9.根据权利要求8所述的图像传感器，其中所述第一影像图框中用于感测所述相同位置的所述像素数据的第一像素与所述第二影像图框中用于感测所述相同位置的所述像素数据的第二像素，是所述像素阵列中同一像素列的所述两相邻像素，且所述积分器在所述第一影像图框与所述第二影像图框间的所述影像图框的图框期间中，不累积所述第一像素及所述第二像素的所述相同位置的所述像素数据。10.根据权利要求9所述的图像传感器，其中所述像素列具有N个像素，所述积分器累积N/2次相对所述场景的所述相同位置的所述像素数据。11.根据权利要求7所述的图像传感器，其中所述行时间差是所述像素阵列的两相邻像素行开始曝光的时间间隔。12.根据权利要求7所述的图像传感器，其中所述分隔距离中还配置有缓冲器用于放大所述像素列的控制信号。13.根据权利要求7所述的图像传感器，其中
所述图框期间由所述场景的亮度及所述像素阵列的感光度决定，且所述图像传感器的移动速度等于所述像素高度除以所述图框期间。14.一种时延积分互补式金属氧化物半导体图像传感器，使用滚动快门获取影像图框并用于相对场景朝向沿轨方向移动，所述图像传感器包含：像素阵列，该像素阵列包含多个像素列，每一所述像素列包含多个像素配置于所述沿轨方向，且所述像素的两相邻像素组之间具有分隔距离以补偿使用所述滚动快门时的行时间差，其中每一所述像素组包含第一像素及第二像素。15.根据权利要求14所述的图像传感器，其中该图像传感器还包含：第一读取电路，耦接所述像素列中所述像素组的所述第一像素，以读取所述第一像素的像素数据；及第二读取电路，耦接所述像素列中所述像素组的所述第二像素，以读取所述第二像素的像素数据。16.根据权利要求15所述的图像传感器，其中所述第一像素与所述第二像素彼此相连接。17.根据权利要求15所述的图像传感器，其中所述第一像素与所述第二像素同时曝光且其像素数据被所述第一读取电路及所述第二读取电路同时累积。18.根据权利要求15所述的图像传感器，其中该图像传...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘仁杰，李兆琪，颜文正，
申请(专利权)人：原相科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：