[发明专利]时延积分传感器

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

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。

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。

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。

本发明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。

发明内容

本发明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。

本发明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TDICMOS影像传感器。

为达上述目的，本发明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。

除此之外，本发明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。