CN106506998A - 一种高动态响应范围ccd图像传感器 - Google Patents

Abstract

本发明高动态响应范围CCD图像传感器，具有若干个水平移位寄存器，每个水平移位寄存器后连接有二个倍增寄存器，其中一个倍增寄存器的倍增系数较另一个大；在每个倍增寄存器后连接放大器；并且，在水平移位寄存器与倍增寄存器之间设置有电荷包信号拆分单元；所述电荷包信号拆分单元将水平移位寄存器传来的电荷包信号拆分为大小不同的二个电荷包，其中，大电荷包信号传送到倍增系数较小的倍增寄存器，小电荷包信号传送到倍增系数较大的倍增寄存器。本发明的有益技术效果是将电荷包信号进行拆分并采用不同倍数的倍增寄存器对拆分后的电荷包信号进行放大，实现小信号探测和大信号探测的同时兼顾，有效提高了CCD图像传感器的动态响应范围。

Description

一种高动态响应范围CCD图像传感器

发明领域

本发明涉及到CCD图像传感器结构技术，特别涉及到一种高动态响应范围CCD图像传感器。

背景技术

图像传感器是一种测量光强度的装置，通常此类图像传感器具有以下结构，即，光敏区、垂直区、水平移位寄存器和放大器。通常，在信号转移时一个电荷包只能同时进入一个水平移位寄存器，最后由一个放大器进行放大。在这种工作模式下，信号的动态响应范围主要受到小信号的探测影响。即当光强信号大、小不一时，大信号的电荷包经过放大器放大后能够满足动态响应的要求，而小信号的电荷包因噪声等原因无法探测，因此动态范围不大。

通常，采用在水平移位寄存器后增加倍增寄存器对电荷包信号进行放大，以此增强对小信号的探测。但是，这将同时对大、小信号都进行放大，而倍增寄存器的容量是有限的，限制了大信号的放大倍数，因此，动态范围仍然不大。显然，现有技术CCD图像传感器结构存在着不能同时适应小信号探测和大信号探测，难以满足高动态响应范围等问题。

发明内容

为解决现现有技术CCD图像传感器结构存在的不能同时适应小信号探测和大信号探测，难以满足高动态响应范围等问题，本发明提出一种高动态响应范围CCD图像传感器。

本发明高动态响应范围CCD图像传感器，具有若干个水平移位寄存器，每个水平移位寄存器后连接有二个倍增寄存器，其中一个倍增寄存器的倍增系数较另一个大；在每个倍增寄存器后连接放大器；并且，在水平移位寄存器与倍增寄存器之间设置有电荷包信号拆分单元；所述电荷包信号拆分单元将水平移位寄存器传来的电荷包信号拆分为大小不同的二个电荷包，其中，大电荷包信号传送到倍增系数较小的倍增寄存器，小电荷包信号传送到倍增系数较大的倍增寄存器；然后，对最终图像信号进行融合，形成高动态图像；其中，倍增寄存器的倍增系数与其对应的水平移位寄存器的满阱容量相关。

进一步的，所述电荷包信号拆分单元通过有源区间的隔离结构将传输通道划分为不同掺杂浓度的区域，形成不同大小的电荷包信号传输通道。

进一步，在小电荷包信号传输通道下方注入比大电荷包信号传输通道更多的掺杂剂，使电荷包信号拆分时优先分配至小电荷包信号通道。

进一步的，所述倍增寄存器为多级结构，即通过不同级数的倍增寄存器的设置，实现不同倍数电荷包信号的放大。

进一步的，所述倍增寄存器为不同倍增系数的倍增寄存器，或者为不同级数的倍增寄存器，或者为不同倍增系数的倍增寄存器与不同级数的倍增寄存器混合结构。

进一步的，所述连接在每个水平移位寄存器后倍增寄存器为二个以上，且每个倍增寄存器的倍增系数各不相同；此时，所述电荷包信号拆分单元拆分后的电荷包信号数量与倍增寄存器的数量相同；并且，拆分后的电荷包信号的大小与倍增寄存器的倍增系数相反对应传送，即最大的电荷包信号传送到倍增系数最小的倍增寄存器，次大的电荷包信号传送到倍增系数次小的倍增寄存器，以此类推。

本发明高动态响应范围CCD图像传感器的有益技术效果是将电荷包信号进行拆分并采用不同倍数的倍增寄存器对拆分后的电荷包信号进行放大，实现小信号探测和大信号探测的同时兼顾，有效提高了CCD图像传感器的动态响应范围。

附图说明

附图1是本发明高动态响应范围CCD图像传感器的结构示意图；

附图2是本发明电荷包信号拆分单元的结构示意图。

下面结合附图及具体实施例对本发明高动态响应范围CCD图像传感器结构作进一步的说明。

具体实施方式

附图1是本发明高动态响应范围CCD图像传感器的结构示意图，附图2是本发明电荷包信号拆分单元的结构示意图，图中，1为有源隔离结构，2为高浓度掺杂区，3为低浓度掺杂区。由图可知，本发明高动态响应范围CCD图像传感器，具有若干个水平移位寄存器，每个水平移位寄存器后连接有二个倍增寄存器，其中一个倍增寄存器的倍增系数较另一个大；在每个倍增寄存器后连接放大器；并且，在水平移位寄存器与倍增寄存器之间设置有电荷包信号拆分单元；所述电荷包信号拆分单元将水平移位寄存器传来的电荷包信号拆分为大小不同的二个电荷包，其中，大电荷包信号传送到倍增系数较小的倍增寄存器，小电荷包信号传送到倍增系数较大的倍增寄存器；然后，对最终图像信号进行融合，形成高动态图像；其中，倍增寄存器的倍增系数与其对应的水平移位寄存器的满阱容量相关。所述电荷包信号拆分单元通过有源区间的隔离结构将传输通道划分为不同掺杂浓度的区域，形成不同大小的电荷包信号传输通道。当原始电荷包信号从水平位移寄存器传输至电荷包信号拆分单元时，电荷包信号拆分单元将电荷包信号拆分为大小不同的二个电荷包，其中，大电荷包信号沿大电荷包通道传送到倍增系数较小的倍增寄存器，小电荷包信号沿小电荷包通道传送到倍增系数较大的倍增寄存器；然后，对最终图像信号进行融合，形成高动态图像。由于倍增寄存器的倍增系数不同，其放大倍数也不相同，小电荷包信号得到较大倍数的放大，大电荷包信号得到较小倍数的放大，在提高了小信号探测能力的同时基本不损失大信号探测能力，从而实现小信号探测和大信号探测的同时兼顾，有效提高了CCD图像传感器的动态响应范围。

为有效满足小信号探测的需要，在小电荷包信号传输通道下方注入比大电荷包信号传输通道更多的掺杂剂，使电荷包信号拆分时优先分配至小电荷包信号通道。从而使得本发明高动态响应范围CCD图像传感器具有较高的灵敏度，满足小信号探测的需要。

另外，所述倍增寄存器为多级结构，即通过不同级数的倍增寄存器的设置，实现不同倍数电荷包信号的放大。显然，通过不同级数或者不同倍增系数的倍增寄存器对电荷包信号进行放大，其技术效果是相同或相近的，可以单独使用不同倍增系数的倍增寄存器，也可以单独使用不同级数的倍增寄存器，或者两者的混合使用，以更准确的分布放大倍数。

为进一步提高本发明高动态响应范围CCD图像传感器的响应范围，使小信号探测和大信号探测同时得到更好的兼顾，所述连接在每个水平移位寄存器后倍增寄存器为二个以上，且每个倍增寄存器的倍增系数各不相同；此时，所述电荷包信号拆分单元拆分后的电荷包信号数量与倍增寄存器的数量相同；并且，拆分后的电荷包信号的大小与倍增寄存器的倍增系数相反对应传送，即最大的电荷包信号传送到倍增系数最小的倍增寄存器，次大的电荷包信号传送到倍增系数次小的倍增寄存器，以此类推。由此将原始电荷包信号拆分为二个以上的电荷包，通过更加细分放大倍数，使小信号探测和大信号探测同时得到更好的兼顾，进一步提高本发明高动态响应范围CCD图像传感器的响应范围。

显然，本发明高动态响应范围CCD图像传感器的有益技术效果是将电荷包信号进行拆分并采用不同倍数的倍增寄存器对拆分后的电荷包信号进行放大，实现小信号探测和大信号探测的同时兼顾，有效提高了CCD图像传感器的动态响应范围。

Claims (6)

1.一种高动态响应范围CCD图像传感器，其特征在于，该图像传感器具有若干个水平移位寄存器，每个水平移位寄存器后连接有二个倍增寄存器，其中一个倍增寄存器的倍增系数较另一个大；在每个倍增寄存器后连接放大器；并且，在水平移位寄存器与倍增寄存器之间设置有电荷包信号拆分单元；所述电荷包信号拆分单元将水平移位寄存器传来的电荷包信号拆分为大小不同的二个电荷包，其中，大电荷包信号传送到倍增系数较小的倍增寄存器，小电荷包信号传送到倍增系数较大的倍增寄存器；然后，对最终图像信号进行融合，形成高动态图像；其中，倍增寄存器的倍增系数与其对应的水平移位寄存器的满阱容量相关。

2.根据权利要求1所述高动态响应范围CCD图像传感器，其特征在于，所述电荷包信号拆分单元通过有源区间的隔离结构将传输通道划分为不同掺杂浓度的区域，形成不同大小的电荷包信号传输通道。

3.根据权利要求2所述高动态响应范围CCD图像传感器，其特征在于，在小电荷包信号传输通道下方注入比大电荷包信号传输通道更多的掺杂剂，使电荷包信号拆分时优先分配至小电荷包信号通道。

4.根据权利要求1所述高动态响应范围CCD图像传感器，其特征在于，所述倍增寄存器为多级结构，即通过不同级数的倍增寄存器的设置，实现不同倍数电荷包信号的放大。

5.根据权利要求1所述高动态响应范围CCD图像传感器，其特征在于，所述倍增寄存器为不同倍增系数的倍增寄存器，或者为不同级数的倍增寄存器，或者为不同倍增系数的倍增寄存器与不同级数的倍增寄存器混合结构。

6.根据权利要求1所述高动态响应范围CCD图像传感器，其特征在于，所述连接在每个水平移位寄存器后倍增寄存器为二个以上，且每个倍增寄存器的倍增系数各不相同；此时，所述电荷包信号拆分单元拆分后的电荷包信号数量与倍增寄存器的数量相同；并且，拆分后的电荷包信号的大小与倍增寄存器的倍增系数相反对应传送，即最大的电荷包信号传送到倍增系数最小的倍增寄存器，次大的电荷包信号传送到倍增系数次小的倍增寄存器，以此类推。