线性图像传感器及其控制方法与流程

本发明涉及图像传感器，特别是涉及一种线性图像传感器及其控制方法。

背景技术：

1、线性图像传感器广泛应用在遥感、工业检测等场景中。根据其应用特点，线性图像传感器需具有全局快门，高行频等特点。

2、在传统线性图像传感器的读出电路布局中，随着线列规模的不断增加，例如当像素尺寸为7um，8k线性图像传感器的横方向将至少为57.344mm，像素内部横向控制信号线宽度有限，超长的走线引入较大的寄生电阻和电容，将限制控制信号的传输速度，并且距离控制信号驱动电路近端和远端的信号延迟不一致，导致线性图像传感器两端像素的控制响应时间不一致，最终表现在图像上产生近端和远端的差异。

3、当像素规模进一步扩大时，如16k线性图像传感器，为了实现相同的行频读取速率，存储读出电路的通道数也将翻倍，存储读出电路通道数过多将极大的增加电路设计复杂度，降低芯片面积的利用率。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种线性图像传感器及其控制方法，以解决现有技术中图像传感器两端像素的控制响应时间不一致等问题。

2、本发明的目的通过下述技术方案实现：

3、本发明提供一种线性图像传感器，包括至少一个图像传感区，所述图像传感区包括像素阵列区、像素控制电路区以及列量化控制模块，所述列量化控制模块包括列量化控制电路区，所述像素阵列区内设有呈阵列排布的多个像素单元，所述像素控制电路区内设有像素控制电路，所述列量化控制电路区内设有列量化控制电路，每个所述像素单元均与所述像素控制电路和所述列量化控制电路电性连接；

4、所述像素控制电路区与所述像素阵列区均沿行方向延伸并沿列方向排列，所述像素控制电路基于n叉树状驱动电路驱动；和/或，所述列量化控制电路区与所述像素阵列区均沿行方向延伸并沿列方向排列，所述列量化控制电路基于n叉树状驱动电路驱动；

5、所述n叉树状驱动电路在列方向上分为m级，第m级电路具有nm-1个主线路以及nm个分支线路，其中，n＞1，m＞1，m≥m≥1，且n、m以及m均为正整数。

6、进一步地，所述像素阵列区内的所述像素单元呈x行y列排布，x行对应的y列所述像素单元分为nm组像素组，每组所述像素组内至少具有一列所述像素单元，每组所述像素组内的所述像素单元均与第m级电路的同一个所述分支线路电性连接，y≥4，x≥1，且x和y均为正整数。

7、进一步地，同一行所述像素单元对应的所述分支路线之间相互连接。

8、进一步地，2≤n≤5，5≤m≤10。

9、进一步地，所述像素控制电路区、所述列量化控制电路区以及所述像素阵列区均沿行方向延伸并沿列方向排列，所述像素控制电路和所述列量化控制电路均基于n叉树状驱动电路驱动。

10、进一步地，所述像素控制电路区和所述列量化控制电路区在列方向上位于所述像素阵列区的两侧。

11、进一步地，所述列量化控制模块还包括列量化模数转换电路区，所述列量化模数转换电路区与所述像素阵列区均沿行方向延伸并沿列方向排列；所述列量化模数转换电路区内设有列量化模数转换电路，所述列量化控制电路通过所述列量化模数转换电路与所述像素单元电性连接，所述列量化模数转换电路用于将所述像素单元输出的模拟信号转换为数字信号。

12、进一步地，所述列量化模数转换电路区包括列量化模拟电路区和列量化数字电路区，所述列量化模拟电路区、所述列量化数字电路区以及所述像素阵列区均沿行方向延伸并沿列方向排列；所述列量化模拟电路区内设有列量化模拟电路，所述列量化数字电路区内设有列量化数字电路。

13、进一步地，所述列量化模拟电路区和所述列量化数字电路区分别设置在所述列量化控制电路区的上下两侧，且布置在所述像素阵列区远离所述像素控制电路区的一侧。

14、进一步地，所述图像传感区还包括数字图像处理电路区，所述数字图像处理电路区与所述像素阵列区均沿行方向延伸并沿列方向排列；所述数字图像处理电路区内设有数字图像处理电路，所述数字图像处理电路分别与所述像素控制电路和所述列量化控制电路电性连接。

15、进一步地，所述图像传感区还包括存储读出电路区；所述存储读出电路区内设有存储读出电路，所述存储读出电路分别与所述数字图像处理电路和所述模数转换电路。

16、进一步地，所述数字图像处理电路区设有缺口，所述存储读出电路区设于所述数字图像处理电路区的所述缺口处；和/或，所述数字图像处理电路区布置在所述列量化控制电路区远离所述像素阵列区的一侧。

17、进一步地，所述图像传感区还包括数据输出接口，所述数据输出接口与所述像素阵列区均沿行方向延伸并沿列方向排列，所述数据输出接口与所述数字图像处理电路电性连接。

18、进一步地，所述线性图像传感器包括多个所述图像传感区，多个所述图像传感区沿行方向排列，且在列方向上对齐。

19、进一步地，各所述图像传感器区之间采用同一掩膜版基于器件制备过程中的拼接实现。

20、本发明还提供一种线性图像传感器的控制方法，其中，所述控制方法适用于上述方案中任意一项所述的线性图像传感器，所述控制方法包括：

21、提供如上述方案中任意一项所述的线性图像传感器；

22、驱动所述像素控制电路区及所述列量化控制电路区；

23、其中，所述像素控制电路基于n叉树状驱动电路驱动；和/或，所述列量化控制电路基于n叉树状驱动电路驱动；

24、所述像素单元基于对应的所述像素控制电路区及所述列量化控制电路区的控制生成对应的图像信息。

25、本发明有益效果在于：通过将像素控制电路和/或列量化控制电路基于m级的n叉树状驱动电路进行驱动，从而使得像素控制信号和/或列电路控制信号从上至下传输，使得所有像素单元在m级的分支线路处同时接受的控制信号，避免了线性图像传感器两端像素单元的控制响应时间不一致，而导致在图像上的近端和远端产生差异。

技术特征：

1.一种线性图像传感器，其特征在于，包括至少一个图像传感区，所述图像传感区包括像素阵列区、像素控制电路区以及列量化控制模块，所述列量化控制模块包括列量化控制电路区，所述像素阵列区内设有呈阵列排布的多个像素单元，所述像素控制电路区内设有像素控制电路，所述列量化控制电路区内设有列量化控制电路，每个所述像素单元均与所述像素控制电路和所述列量化控制电路电性连接；

2.根据权利要求1所述的线性图像传感器，其特征在于，所述像素阵列区内的所述像素单元呈x行y列排布，x行对应的y列所述像素单元分为nm组像素组，每组所述像素组内至少具有一列所述像素单元，每组所述像素组内的所述像素单元均与第m级电路的同一个所述分支线路电性连接，y≥4，x≥1，且x和y均为正整数。

3.根据权利要求2所述的线性图像传感器，其特征在于，同一行所述像素单元对应的所述分支路线之间相互连接。

4.根据权利要求1所述的线性图像传感器，其特征在于，2≤n≤5，5≤m≤10。

5.根据权利要求1所述的线性图像传感器，其特征在于，所述像素控制电路区、所述列量化控制电路区以及所述像素阵列区均沿行方向延伸并沿列方向排列，所述像素控制电路和所述列量化控制电路均基于n叉树状驱动电路驱动。

6.根据权利要求5所述的线性图像传感器，其特征在于，所述像素控制电路区和所述列量化控制电路区在列方向上位于所述像素阵列区的两侧。

7.根据权利要求5所述的线性图像传感器，其特征在于，所述列量化控制模块还包括列量化模数转换电路区，所述列量化模数转换电路区与所述像素阵列区均沿行方向延伸并沿列方向排列；所述列量化模数转换电路区内设有列量化模数转换电路，所述列量化控制电路通过所述列量化模数转换电路与所述像素单元电性连接，所述列量化模数转换电路用于将所述像素单元输出的模拟信号转换为数字信号。

8.根据权利要求7所述的线性图像传感器，其特征在于，所述列量化模数转换电路区包括列量化模拟电路区和列量化数字电路区，所述列量化模拟电路区、所述列量化数字电路区以及所述像素阵列区均沿行方向延伸并沿列方向排列；所述列量化模拟电路区内设有列量化模拟电路，所述列量化数字电路区内设有列量化数字电路。

9.根据权利要求7所述的线性图像传感器，其特征在于，所述列量化模拟电路区和所述列量化数字电路区分别设置在所述列量化控制电路区沿列方向的两侧，且布置在所述像素阵列区远离所述像素控制电路区的一侧。

10.根据权利要求1所述的线性图像传感器，其特征在于，所述图像传感区还包括数字图像处理电路区，所述数字图像处理电路区与所述像素阵列区均沿行方向延伸并沿列方向排列；所述数字图像处理电路区内设有数字图像处理电路，所述数字图像处理电路分别与所述像素控制电路和所述列量化控制电路电性连接。

11.根据权利要求10所述的线性图像传感器，其特征在于，所述图像传感区还包括存储读出电路区；所述存储读出电路区内设有存储读出电路，所述存储读出电路分别与所述数字图像处理电路和所述模数转换电路。

12.根据权利要求11所述的线性图像传感器，其特征在于，所述数字图像处理电路区设有缺口，所述存储读出电路区设于所述数字图像处理电路区的所述缺口处；和/或，所述数字图像处理电路区布置在所述列量化控制电路区远离所述像素阵列区的一侧。

13.根据权利要求11所述的线性图像传感器，其特征在于，所述图像传感区还包括数据输出接口，所述数据输出接口与所述像素阵列区均沿行方向延伸并沿列方向排列，所述数据输出接口与所述数字图像处理电路电性连接。

14.根据权利要求1-13任一项所述的线性图像传感器，其特征在于，所述线性图像传感器包括多个所述图像传感区，多个所述图像传感区沿行方向排列且在列方向上对齐。

15.根据权利要求14所述的线性图像传感器，其特征在于，各所述图像传感器区采用同一掩膜版基于器件制备过程中的拼接实现。

16.一种线性图像传感器的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

技术总结
本发明公开了一种线性图像传感器及控制方法，线性图像传感器包括至少一个图像传感区，图像传感区包括像素阵列区、像素控制电路区以及列量化控制电路区，像素阵列区内设有多个像素单元，像素控制电路区内设有像素控制电路，列量化控制电路区内设有列量化控制电路，每个像素单元均与像素控制电路和列量化控制电路电性连接；像素控制电路区和列量化控制电路区至少其中之一与像素阵列区均沿行方向延伸并沿列方向排列，且基于M级的N叉树状驱动电路驱动。通过将像素控制电路和/或列量化控制电路基于M级的N叉树状驱动电路进行驱动，从而使得像素控制信号和/或列电路控制信号从上至下传输，使得所有像素单元在M级的分支线路处同时接受的控制信号。

技术研发人员：张淏洋,赵春,徐志浩,莫要武
受保护的技术使用者：思特威（上海）电子科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15