[发明专利]一种应用于TDI CMOS图像传感器的防抖动方法

说明书

本发明公开一种应用于TDI CMOS图像传感器的防抖动方法，包括：单级储存器读取单级储存器的单级光信号储存在补偿电容中，同时在TDI累加器中进行传统TDI积累；TDI累加器计算单级光信号差异并将光信号差异添加到累加电容中，得到光信号总差异，并利用该光信号总差异得到总信号输出。本发明可有效去除残余运动对成像效果的影响，从而可以得到一个相对理想的光信号，从而大大的提高成像品质。

技术领域

本发明涉及CMOS图像传感器技术领域，特别是涉及应用于TDI CMOS图像传感器的防抖动方法。

背景技术

随着CMO技术不断发展，时间延时积分TDI(Time Delay Integration，TDI)被应用于CMOS图像传感器中。图1是传统TDI CMOS图像传感器的成像方式。以四级TDI为例，四个像素阶段沿轨道方向排列，t1、t2、t3和t4分别表示图像传感器在连续时间中的不同位置。四级的TDI图像传感器依次对物体A成像。在t1时，物体A投射在列中的第一个像素处，产生光信号A1。随着相机移动，在t2时，物体A在第二个像素中产生一个光信号。A2表示前两个像素中获得的光信号总和。在t3时，第三个像素中产生了第三个光信号，因此A3表示来自前三个像素的光信号总和。在t4时，第四像素产生另一个光信号，A4为四个像素产生光信号的总和。从整个过程来看，从每个像素收集的光信号不直接输出，而是转移到下一阶段的像素中，显然，n级的TDI图像传感器可以扩展n倍的有效积分时间，以提高信噪比。此技术可行性建立在传感器扫描方向与沿轨道运行方向保持一致的情况上，但由于外部环境等因素影响，尤其在TDI CMOS图像传感器应用到远程成像系统中(例如卫星)，轨道上的卫星有时会受到随机扰动影响，灵活的内部组件或外部组件环境，使相机运动不再稳定，其飞行稳定性会受到抖动的影响，随机扰动包含大量的谐波振动(正弦波)。如图2所示，谐波振动会引入跨轨道方向的残余运动，扫描运动产生了跨轨道运动，导致图像模糊和扭曲。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于TDI CMOS图像传感器的防抖动方法，以解决传统的TDI只是将像素的光信号简单的累加在一起，在残余运动存在的情况下，抖动会使累加得到的光信号不止来自于一个物体，使得成像模糊的技术问题。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种应用于TDI CMOS图像传感器的防抖动方法，包括：

单级储存器读取单级储存器的单级光信号储存在补偿电容中，同时在TDI累加器中进行传统TDI积累；

TDI累加器计算单级光信号差异并将光信号差异添加到累加电容中，得到光信号总差异，并利用该光信号总差异得到总信号输出；

其中，n级TDI光信号总差异为：

总信号

其中，YA是单级光信号，i＝n。

其中，所述单级储存器设置在TDI累加器与多个像素之间，包括有：

补偿电容模块,包含多个并联布置的补偿电容，用于CDS读出的单级光信号，每个补偿电容连接一个补偿电容开关；

电容式跨阻放大器，设在所述补偿电容模块与多个像素之间之间，其输出与补偿电容模块的输入连接，用于电荷积分，包括增益放大器以及一个电容、一个补偿开关；补偿开关闭合时工作，通过及补偿电容开关在相应TDI阶段闭合，将积分结果给补偿电容，使相应的补偿电容得到电荷的积累。

其中，所述一个电容、一个补偿开关分别与增益放大器并联布置。

其中，所述补偿电容模块的输出通过第一开关与TDI累加器的增益放大器的光信号输入端连接，TDI累加器的增益放大器的信号输入端与像素的光信号输出端通过第二开关相连接。