产生图像的方法和线性传感器照相机的制作方法_2

文档序号:9292075阅读:来源:国知局
解释的,用于从不具有累积持续时间控制(而利用TDI)的模式切换至具有累积持续时间控制(而不利用TDI)的阈值为值IYs= Ti D+TM,但是关于这样的条件,在期望的累积持续时间TiD被视为在具有累积持续时间控制的模式下的持续时间,而不是在不具有控制而利用TDI的模式下的期望的累积持续时间T’ lDO具有TiD= NxT' i D,并且读取周期持续时间阈值1^为NxT’ i D+TM。
[0021]优选地,在两种工作模式下,提供了如下的传感器的输出电平,其进一步乘以了大于I的安全系数Ks,旨在避免传感器的数字输出饱和的风险;这种饱和可能特别发生在改变控制模式的阈值的邻域中不具有累积持续时间控制的模式下。优选地,系数Ks至少等于0Y_+TM)/IY_,其中,1;_为最小读取时段,低于这个时段传感器不能工作,Tm为在累积时间控制模式下传感器的停滞时间的持续时间。这个系数Ks的意义和选择将进一步解释。对于作为具有两行的TDI电荷求和传感器工作的传感器,系数Ks乘以2,对于具有N行的TDI传感器,系数Ks乘以N,其在不具有累积持续时间控制的模式下,利用TDI求和来工作,而在具有累积持续时间控制的情况下,不利用TDI求和来工作。如果具有累积持续时间控制的模式为利用TDI求和的模式,则系数Ks至少等于(ΝΧ?;_+Τμ)/Tbllin。
[0022]除了用于产生图像的方法(其已经概括地进行了阐述)之外,本发明的主题还为照相机本身,其可以获得这些图像。因此,本发明提出了一种扫描照相机,所述扫描照相机包括具有至少一行像素的线性图像传感器,能够在有效的累积持续时间Ti (其可能变化)内产生表示图像点的照度的传感器的输出电平,所述照相机包括:同步输入装置,其用于接收关于相对运动的速度的信息项;用于建立图像行读取周期时段?Υ(其与相对运动的速度成反比)的装置;以及用于接收期望的累积持续时间TiD的值的装置;排序装置,其能够建立至少一个第一工作模式,其中,有效的累积持续时间Ti等于读取周期时段?Υ;所述照相机的特征在于:排序装置被设计为建立第二种工作模式,其具有的累积持续时间等于期望的累积持续时间,并且小于读取时段?Υ;其特征在于,所述照相机包括:
[0023]-乘法装置,其用于在第一模式下,针对图像的每行来提供照度测量电平(其与乘以了期望的累积持续时间TiD与行读取时段?\的比值的传感器的输出电平成比例),并且在第二模式下,提供未加权这个比值的照度测量电平。
[0024]-以及用于根据相对运动的速度来将照相机自动地从第一模式切换至第二模式,并且自动地从第二模式切换至第一模式的装置。
【附图说明】
[0025]通过阅读以下的并参照所附附图给出的具体描述,本发明的其他特性和优点将变得明显,在所附附图中:
[0026]-图1表示一个行像素图像传感器;
[0027]-图2表示在用于读取像素的电路之后跟随着用于数字处理由传感器提供的信号的电路;
[0028]-图3表不不具有累积持续时间控制的图1中的图像传感器的工作时序图;
[0029]-图4表不具有累积持续时间控制的图1中的图像传感器的工作时序图;
[0030]-图5表不具有累积持续时间控制的图1中的图像传感器的另一个工作时序图;
[0031]图6概括了照相机的两种工作模式和源自每种模式的数字输出信号;
[0032]-图7表示防止有效的累积持续时间等于读取时段的持续时间的停滞时间Tm;
[0033]-图8表示照相机的框图,示出了输入值TiD和1\在照相机的一种工作模式下同时进行控制,而其结果是传感器输出信号的加权或不加权。
【具体实施方式】
[0034]鉴于本发明适用于利用具有TDI求和、或者不具有TDI求和的传感器的照相机,以及甚至适用于具有单行像素的传感器,所以本发明将主要在具有单行的传感器的情况下进行描述。
[0035]本发明应用于CXD技术或者MOS技术的电荷传输无源像素传感器,并且也应用于有源像素传感器。将对于有源像素传感器进行详细地描述。
[0036]根据本发明的照相机包括输入装置,其用于参照传感器而接收关于图像的相对运动速度的信息项。这个信息项用于与运动同步地采用像素行的读取时段IV。这是一个瞬时速度;所述速度可以实际上在图像的观察期间变化。即使读取时段的持续时间在一行至另一行之间变化,而出于简化起见,使用了表述“读取时段”。
[0037]参照照相机对于物体的相对运动,运动速度的信息可以例如通过码盘(rouecodeuse)而被传输至照相机,所述码盘由机械系统来驱动。
[0038]照相机还包括用于接收关于期望的累积持续时间TiD的信息项的装置。这是用于观察图像行所期望的持续时间。在用户使用照相机的情况下,其根据照度和运动速度条件来调整这个持续时间。例如,对于工业控制应用,运动的标称速度可以通过传输带来施加。如果期望运动地快,则光尽可能地强,否则会在每个周期存在太弱的信号;但是同时需要在大功率灯的消耗和成本两方面来限制成本,并且这样可能限制了运动的速度。
[0039]如果照相机由计算机来控制,则期望的累积持续时间TiD(其是根据这些条件来选择的)例如通过软件接口而被应用至照相机。针对整个观察图像来调整持续时间。该持续时间对于每行不变。
[0040]在一个示例中,用户得知传感器不能利用小于某值(例如,10微秒)的读取时段时间来工作。用户将标称周期时间固定为10微秒这个值。并且用户将期望的累积持续时间TiD固定为这个相同的值。如果传感器以具有N行的TDI模式工作,则用户可以将累积持续时间T’ iD固定为10微秒,已知实际上,这给出了等同于其累积持续时间Ti D= N.T’ i D的信号(即,10微秒的N倍),并且后者的值TiD将被视为“期望的累积持续时间”。
[0041]图1表示可以实施本发明的具有四个MOS晶体管的有源像素行的基本结构。可选地,像素的第五晶体管由虚线表示。
[0042]每个像素包括:光电二极管PH,其用于将光子转换为电荷;以及电容性的电荷存储节点FD,其用于暂时地存储产生的电荷,以使得随后读取它们。
[0043]此外,像素包括传输晶体管Tl,其将光电二极管连接至存储节点,并且可以允许通过光电二极管累积的电荷传输至存储节点。传输晶体管Tl通过导体TGl (其对于行中的所有像素是公共的)来控制。用于重新预置存储节点的晶体管T2可以将存储节点的电位重新预置至参考电位VREFP。这个晶体管通过控制导体RST(其对于行中的所有像素是公共的)来控制。读取晶体管T3具有连接至存储节点的栅极,并且其安装为电压跟随器,以使得可以将与存储节点电位相对应的电位传输至其源极上。其漏极连接至电源电位,所述电源电位可以为电位VREFP、或者不同的电位(优选地大于VREFP)。有源晶体管T4可以将跟随器晶体管T3的源极和与像素相关的所谓的“列导体”COL的导体连接。针对行中的每个像素,存在相应的列导体。有源晶体管T4由导体SEL(其对于行中的所有像素是公共的)来控制。这个晶体管T4及其控制导体对于仅具有一行像素的传感器是可选的。其用于在存在多个行(多个行应彼此独立地读取)的情况下对行进行选择。最后,第五晶体管T5可以可选地设置,以使光电二极管的电位重新预置。
[0044]列导体优选地连接至恒流源,其在晶体管T4导通的情况下,使得晶体管T3作为电压跟随器进行工作。
[0045]由光电二极管收集并且传输至存储节点FD的电荷修改了这个节点的电位,并且在与像素相关的列导体COL上进行读取。采样和模数转换电路CL连接至列导体之下。各种读取电路连接至多路复用器,其将在每个周期发出的数字信号Ss从传感器的各个像素顺序地传输至数字输出装置。
[0046]在简化的实施方案中,读取电路可以如图2所构成的,两个采样电容器Cr、Cs,两个各自的断路器KR、KS、以及模数转换器ADC,所述模数转换器ADC用于转换在两个电容器中采样的电位电平的差异。电容器Cr用于在由光电二极管产生的电荷传输之前,对存储节点的重新预置电平进行采样;电容Cs用于在电荷传输之后,对存储节点的有用电位电平进行采样。从传感器发出的数字信号Ss可以通过数字处理电路DSP来进行处理。将进一步看出,本发明提出了包括这种数字处理电路,其中传感器的信号乘以值TiD/IY,并且可选地乘以安全系数Ks,从而使等于SsXTiD/I;或者与SsXTi D/IY成比例的照相机数字输出信号Sc达到峰值。
[0047]在不具有调整累积时间的模式下,图3的时序图表示传感器的工作周期,在该模式下,电荷在读取时段?Υ的持续时间中被累积。该时序图表示应用至各个导体TGURST的控制信号,以及分别应用至断路器KR和KS的信号SHR和SHS。
[0048]利用
当前第2页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1