ЯЧЕЙКА МНОГОЭЛЕМЕНТНОГО ПРИЕМНИКА ИЗОБРАЖЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК H01L27/148 H04N5/335 

Изобретение относится к технике машинного зрения и может быть использовано в видеокамерах и фотоаппаратах, предназначенных для регистрации изображений со сжатием избыточной информации, а также в фотоприемниках с временной задержкой и накоплением сигнала при сканировании изображения.

Известны ячейки многоэлементного приемника изображения, выполненные в составе интегральной схемы, содержащие чувствительные элементы с накоплением заряда, пропорцианального интенсивности принятого излучения и времени его экспозиции, элементы запоминания накопленного заряда, элементы передачи заряда под управлением координатных шин адресной выборки на сигнальные шины. См., например: Приборы с зарядовой связью./под ред. Д.Ф.Барба, М., Мир, 1982, с.15; Приборы с зарядовой связью./под ред. М.Хоувза, Д.Моргана, М., Энергоиздат, 1981, с.319; Proc. Agard Symposium on Impact of CCD and SAW Devices on Signal Processing and Imagery in Advanced Systems, # 230 (Oct.11-15, 1997), G.I.Michon и др., "Charge Injection Devices (CID) Hadamard Focal Plane Processor for Image Bandwidth Compression".

В этих источниках описываются устройства ячеек, содержащих элементы, необходимые для выполнения функий, используемых при сжатии информации в изображениях (см. Р.Гонсалес, Р.Вулс, Цифровая обработка изображений, М., Техносфера, 2005, с.683-690), а именно: элементы запоминания сигнала, элементы передачи сигнала под управлением координатных шин адресной выборки на сигнальные шины, с возможностью параллельного суммирования от группы ячеек и обратной передачи сигнала с сигнальной шины в элемент запоминания. Недостатком этих ячеек является совмещение элемента запоминания с чувствительным элементом с накоплением заряда. При обработке изображения для сжатия информации необходимо многократное считывание сигналов одного и того же кадра (в различных сочетаниях ячеек). Совмещение приводит к суперпозиции обрабатываемого и накапливаемого кадров, т.е. к потере разрешения по времени.

В ячейке, приведенной в описании ф. Indigo фотоприемной матрицы ISC9705 Standart 320 (см. http://www.indigosystems.com/PDF/9705spec.pdf), чувствительный элемент с накоплением заряда и элемент запоминания накопленного заряда разделены. Ячейка содержит также элементы передачи сигнала под управлением координатных шин адресной выборки на сигнальные шины. Она является наиболее близким аналогом к заявленному изобретению. Однако в ней отсутствует функция обратной передачи сигнала от сигнальной шины в элемент запоминания и на сигнальной шине не могут суммироваться сигналы от группы ячеек.

Техническим результатом настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей ячейки.

Указанный результат достигается за счет того, что в известном устройстве ячейки многоэлементного приемника изображения, выполненном в составе интегральной схемы, содержащем чувствительный элемент с накоплением заряда, пропорцианального интенсивности принятого излучения и времени его экспозиции, элементы запоминания накопленного заряда, элементы передачи заряда под управлением координатных шин адресной выборки на сигнальные шины, предложено: элементы запоминания и передачи заряда выполнить в виде зарядово-связанных МОП-конденсаторов.

Указанный выше технический результат достигается совокупностью приведенных выше новых признаков изобретения.

Расширение функциональных возможностей ячейки достигается за счет выполнения элементов запоминания и передачи заряда в виде зарядово-связанных МОП-конденсаторов, которые позволяют передавать заряд как от элемента запоминания к сигнальной шине, так и в обратном направлении.

Перечень чертежей, иллюстрирующих устройство, реализующее заявляемое изобретение:

Фиг.1 иллюстрирует известное устройство ячейки (прототип).

Фиг.2 показывает электрическую схему предлагаемой ячейки.

Ячейка многоэлементного приемника изображения, выполненная в составе интегральной схемы, состоит из чувствительного элемента с накоплением заряда 1, пропорцианального интенсивности принятого излучения и времени его экспозиции, элемента запоминания 2 накопленного заряда, элемента передачи заряда 3 под управлением координатных шин адресной выборки 4 на сигнальные шины 5.

Ячейка работает следующим образом.

После предустановки фоточувствительного элемента 1 путем задания потенциала на стоке транзистора ТХ включением транзистора RST и по завершении экспозиции накопленный в фотодиоде заряд при включении транзистора ТХ и подаче на координатную шину адресной выборки 4 высокого потенциала перетекает в зарядово-связанный с ним МОП-конденсатор, являющийся элементом запоминания 2. После зарядки затем сигнальной шины 5 высоким потенциалом и последующим снятии его с шины адресной выборки 4 происходит перетекание заряда из элемента запоминания 2 в зарядово-связанный с ним элемент передачи заряда 3, который, будучи связанным с сигнальной шиной 5, меняет ее заряд и, следовательно, потенциал. Изменение потенциала на сигнальной шине является сигналом. В матрице сигнальная шина имеет по сравнению с МОП-конденсаторами ячейки много большую емкость, поэтому на нее могут суммироваться заряды многих ячеек, одновременно подключаемых к ней в соответствии с алгоритмом сжатия информации в изображении. При изменении последовательности подачи высоких потенциалов на шинах 4 и 5 на обратную происходит обратное перетекание заряда с сигальной шины в элемент запоминания. Эти операции не затрагивают накопления заряда в ФЧЭ.

Благодаря адресной передаче заряда из ячейки в ячейку через сигнальную шину возможна реализация алгоритма временной задержки и накопления, применяемого в фотоприемниках со сканированием для увеличения отношения сигнал-шум.

Настоящее описание изобретения, в т.ч. состава и работы устройства, включая предлагаемый вариант его исполнения, предполагает его дальнейшее возможное совершенствование специалистами и не содержит каких-либо ограничений в части реализации. Все притязания сформулированы исключительно в формуле изобретения.

Ячейка многоэлементного приемника изображения, выполненная в составе интегральной схемы, содержащая чувствительный элемент с накоплением заряда, пропорционального интенсивности принятого излучения и времени его экспозиции, элементы запоминания накопленного заряда, элементы передачи заряда под управлением координатных шин адресной выборки на сигнальные шины, отличается тем, что элементы запоминания и передачи заряда выполнены в виде зарядово-связанных МОП-конденсаторов. Техническим результатом настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей ячейки. 2 ил.

Ячейка многоэлементного приемника изображения, выполненная в составе интегральной схемы, содержащая чувствительный элемент с накоплением заряда, пропорционального интенсивности принятого излучения и времени его экспозиции, элементы запоминания накопленного заряда, элементы передачи заряда под управлением координатных шин адресной выборки на сигнальные шины, отличающаяся тем, что элементы запоминания и передачи заряда выполнены в виде зарядово-связанных МОП-конденсаторов.