数字像素读出电路、像素阵列及图像传感器制造技术

本发明专利技术提供一种数字像素读出电路、像素阵列及图像传感器，在本发明专利技术的数字像素读出电路中，通过在数字像素读出电路中加入对振荡器的频率信号进行补偿校正的盲元补偿模块，在像元电路级就实现了盲元补偿，避免了图像算法级进行盲元补偿的方式，降低了后续图像处理算法实现的难度，减少了图像处理算法消耗的资源；且整个盲元补偿模块的电路结构及原理简单，仅需要增加少量的控制开关和寄存器，消耗的资源少。少。少。

【技术实现步骤摘要】
数字像素读出电路、像素阵列及图像传感器


[0001]本专利技术涉及图像传感器
，特别是涉及一种数字像素读出电路、像素阵列及图像传感器。

技术介绍

[0002]在传统的模拟读出集成电路技术中，由探测器产生的电流在电容器(电子阱)中局部地累积和存储；积分时间内存储的最大电荷等于总电容与电容器两端的允许电压最大值的乘积，考虑到技术限制了有限的电压和电容密度，单位阱深从根本上决定了探测器焦平面阵列(FPA)的最大灵敏度。
[0003]数字像素读出集成电路(DROIC)通常包括一个前置放大器/缓冲器，一个由光电流到频率转换器(I-to-F转换器)连接到计数器/移位寄存器组成的像素内模数转换器电路，以及控制电路。数字像素读出集成电路通过像素内信号数字化来克服传统模拟焦平面阵列的局限性，可实现更大的动态范围，更快的低噪声全数字读出和片上处理以减少传感器功率。
[0004]但是，由于红外焦平面阵列(IRFPA)制造工艺水平和材料质量等因素的限制，使得红外焦平面阵列器件上不可避免地存在盲元点，即光电响应过低或者过高的探测单元，这些探测单元在图像上会表现为过暗或者过亮的像素点，会严重影响图像的成像质量；因此，对盲元进行有效的补偿具有极为重要的意义。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种带盲元补偿模块的数字像素读出电路，用于解决上述技术问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种数字像素读出电路，包括：
[0007]振荡器，其输入端接本探测单元的探测器，接收所述探测器产生的电流并将其转换成频率信号；
[0008]盲元补偿模块，与相邻探测单元的频率信号输出端口连接，且与所述振荡器连接，对所述振荡器的频率信号进行补偿校正；
[0009]计数器和移位寄存器，与所述振荡器及盲元补偿模块连接，对补偿校正后的频率信号进行计数并移位输出。
[0010]可选地，所述盲元补偿模块包括：
[0011]盲元检测开关，串接在所述振荡器与所述计数器和移位寄存器之间，且其与所述计数器和移位寄存器的公共端作为本探测单元的频率信号输出端口；
[0012]盲元补偿开关，其输入端接一个相邻探测单元的频率信号输出端口，输出端接本探测单元的频率信号输出端口。
[0013]可选地，所述盲元补偿模块包括多个所述盲元补偿开关，多个所述盲元补偿开关的输入端与多个所述相邻探测单元的频率信号输出端口一一对应连接。
[0014]可选地，所述盲元检测开关的控制端接盲元检测控制信号，所述盲元补偿开关的控制端接盲元补偿控制信号。
[0015]可选地，当本探测单元的探测器正常时，通过所述盲元检测控制信号控制所述盲元检测开关闭合，通过所述盲元补偿控制信号将所述盲元补偿开关断开，所述振荡器转换输出正确的频率信号。
[0016]可选地，当本探测单元的探测器异常时，所述振荡器转换输出错误的频率信号，通过所述盲元检测控制信号控制所述盲元检测开关断开，通过所述盲元补偿控制信号将所有所述盲元补偿开关中的一个闭合、其余断开，引入相邻探测单元的频率信号来替代本探测单元中错误的频率信号。
[0017]可选地，所述数字像素读出电路还包括数据总线，所述计数器和移位寄存器移位输出的数据通过所述数据总线对外输出。
[0018]同时，为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术还提供一种像素阵列，其包括多个探测单元，多个所述探测单元呈M+1行N+1列的阵列分布，其中，M、N为正整数；每个探测单元包括一个探测器，每个探测单元还包括上述任意一项所述的数字像素读出电路。
[0019]可选地，所述像素阵列还包括N+1条数据总线，每列所述探测单元共用一条所述数据总线，所述数据总线与每个所述探测单元中的所述计数器和移位寄存器连接。
[0020]此外，为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术还提供一种图像传感器，其包括上述像素阵列，还包括：
[0021]时序控制电路，与所述像素阵列连接，控制电信号的读出与传递；
[0022]模拟信号处理电路，与所述像素阵列连接，对电信号进行去燥处理。
[0023]如上所述，本专利技术的数字像素读出电路，具有以下有益效果：
[0024]通过在数字像素读出电路中加入对振荡器的频率信号进行补偿校正的盲元补偿模块，在像元电路级就实现了盲元补偿，避免了图像算法级进行盲元补偿的方式，降低了后续图像处理算法实现的难度，减少了图像处理算法消耗的资源；且整个盲元补偿模块的电路结构及原理简单，消耗的资源少。
附图说明
[0025]图1显示为现有技术中数字像素读出电路的原理图。
[0026]图2显示为本专利技术实施例中带盲元补偿的数字像素读出电路的原理图。
[0027]图3显示为本专利技术实施例中像素阵列的结构示意图。
[0028]图4显示为本专利技术实施例中带盲元补偿模块的像素阵列的结构示意图。
具体实施方式
[0029]专利技术人研究发现：如图1所示，在数字像素读出电路中，探测器光电响应产生的电流通过振荡器(即光电流到频率转换器)转换成一个频率与电流强弱相关的振荡信号(频率信号)，再通过计数器和移位寄存器对此振荡信号(频率信号)计数后，通过数据总线输出；但是，由于红外焦平面阵列的制造工艺水平和材料质量等因素的限制，使得红外焦平面阵列器件上不可避免地存在盲元点，即光电响应过低或者过高的探测单元，这些探测单元在图像上会表现为过暗或者过亮的像素点，会严重影响图像的成像质量。
[0030]因此，有必要对盲元进行有效的补偿，盲元补偿是采用盲元周围的有效图像信息或前后帧的图像信息对盲元位置的信息进行预测和替代的过程，通常是在算法级实现；而盲元补偿与其他图像处理技术(如非均匀校正、开窗、空间滤波等)在算法级同时实现的话需要占用大量的资源且较为复杂。
[0031]基于此，本专利技术提出一种带有盲元补偿模块的数字像素读出电路，通过盲元补偿模块对数字像素读出电路中振荡器的频率信号进行补偿校正，在像元级电路即可实现盲元补偿，不需要在后续图像处理过程中进行盲元补偿，进而降低了后续图像处理算法实现的难度，减少了图像处理算法消耗的资源。
[0032]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。
[0033]请参阅图2至图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字像素读出电路，其特征在于，包括：振荡器，其输入端接本探测单元的探测器，接收所述探测器产生的电流并将其转换成频率信号；盲元补偿模块，与相邻探测单元的频率信号输出端口连接，且与所述振荡器连接，对所述振荡器的频率信号进行补偿校正；计数器和移位寄存器，与所述振荡器及盲元补偿模块连接，对补偿校正后的频率信号进行计数并移位输出。2.根据权利要求1所述的数字像素读出电路，其特征在于，所述盲元补偿模块包括：盲元检测开关，串接在所述振荡器与所述计数器和移位寄存器之间，且其与所述计数器和移位寄存器的公共端作为本探测单元的频率信号输出端口；盲元补偿开关，其输入端接一个相邻探测单元的频率信号输出端口，输出端接本探测单元的频率信号输出端口。3.根据权利要求1或2所述的数字像素读出电路，其特征在于，所述盲元补偿模块包括多个所述盲元补偿开关，多个所述盲元补偿开关的输入端与多个所述相邻探测单元的频率信号输出端口一一对应连接。4.根据权利要求3所述的数字像素读出电路，其特征在于，所述盲元检测开关的控制端接盲元检测控制信号，所述盲元补偿开关的控制端接盲元补偿控制信号。5.根据权利要求4所述的数字像素读出电路，其特征在于，当本探测单元的探测器正常时，通过所述盲元检测控制信号控制所述盲元检测开关闭合，通过所述盲元补偿控制信号将...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾岩，高炜祺，黄文刚，刘凡，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十四研究所，
类型：发明
国别省市：