[发明专利]高动态范围TDI图像传感器及其成像方法

权利要求书

1.一种高动态范围TDI图像传感器，其特征在于，包括：高增益感光阵列、低增益感光阵列、寄存器和读出电路；其中，

所述寄存器用于调节所述高增益感光阵列、所述低增益感光阵列的积分级数，以改变所述高增益感光阵列、所述低增益感光阵列累积的电荷总量，还用于调节所述高增益感光阵列、所述低增益感光阵列的转换增益，使所述高增益感光阵列的转换增益大于所述低增益感光阵列的转换增益，以适配所述高增益感光阵列、所述低增益感光阵列累积的电荷总量；

所述读出电路用于分别读出所述高增益感光阵列与所述低增益感光阵列通过转换增益转换后的模拟信号电压，并模数转换为像素输出值。

2.根据权利要求1所述的高动态范围TDI图像传感器，其特征在于，还包括高增益感光阵列电压控制模块和低增益感光阵列电压控制模块；其中，

所述高增益感光阵列电压控制模块与所述高增益感光阵列连接，用于调节所述高增益感光阵列的控制电压，改变所述高增益感光阵列单级累积的电荷，从而改变所述高增益感光阵列累积的电荷总量；

所述低增益感光阵列电压控制模块与所述低增益感光阵列连接，用于调节所述低增益感光阵列的控制电压，改变所述低增益感光阵列单级累积的电荷，从而改变所述低增益感光阵列累积的电荷总量。

3.一种TDI图像传感器的高动态范围成像方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、预处理：通过寄存器将高增益感光阵列的积分级数调节为S1，将转换增益调节为G1，所述高增益感光阵列在弱光下累计积1级的电荷为q1，所述高增益感光阵列在S1级数下累积的电荷为Q1，所述高增益感光阵列的模拟信号电压V_sig1＝G1*Q1；

通过所述寄存器将低增益感光阵列的积分级数调节为S2，S2≤S1，将转换增益调节为G2，G2＜G1，所述低增益感光阵列在强光下累计1级的电荷为q2，则所述低增益感光阵列在S2级数下累积的电荷为Q2，所述低增益感光阵列的模拟信号电压V_sig2＝G2*Q2；

通过上述两步的调节使其满足如下条件：

V_sig1≥V_sig2；

S2、像素读出：通过读出电路分别读出高增益感光阵列的像素输出值和低增益感光阵列的像素输出值；其中，

通过读出电路读出高增益感光阵列的像素输出值的步骤为：

将所述模拟信号电压V_sig1进行模数转换，获得所述高增益感光阵列的像素输出值；

通过读出电路读出低增益感光阵列的像素输出值的步骤为：

将所述模拟信号电压V_sig2进行模数转换，获得所述低增益感光阵列的像素输出值；

S3、高动态融合：对所述高增益感光阵列的像素输出值和所述低增益感光阵列的像素输出值进行高动态范围合成；其中，

当所述高增益感光阵列的像素输出未饱和时，高动态范围合成结果为所述高增益感光阵列的像素输出值；

当所述高增益感光阵列的像素输出饱和时，高动态范围合成结果为所述低增益感光阵列的像素输出值乘以G1*S1/G2*S2的值。