線列型紅外焦平面的讀出方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種線列型紅外焦平面的數(shù)字化讀出方法，該方法包括：步驟A：在像元級完成像元信號的數(shù)字化；步驟B：數(shù)字化的數(shù)據(jù)構成延遲存儲結構；步驟C：將相鄰兩個像元間的數(shù)字信號進行累加后輸出給下一個像元；步驟D：將步驟C中的連續(xù)的多個兩兩累加結構級聯(lián)起來，并通過像元內多級時間延遲積分像元構成時間延遲積分結構。通過利用中速模數(shù)變換器技術和時間延遲積分技術相結合，實現(xiàn)了線列型紅外焦平面的片上數(shù)字化，同時大幅提高紅外焦平面器件的性能。
【專利說明】線列型紅外焦平面的讀出方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及紅外焦平面【技術領域】，尤其涉及一種線列型紅外焦平面的讀出方法?！颈尘凹夹g】
[0002]紅外焦平面探測技術具有光譜響應波段寬、可獲得更多地面目標信息、能晝夜工作等顯著優(yōu)點，廣泛應用于預警探測、情報偵察、毀傷效果評估以及農牧業(yè)、森林資源的調查、氣象預報，地熱分布、地震、火山活動，太空天文探測等領域?？缛?1世紀以來，紅外焦平面陣列技術飛速發(fā)展。
[0003]目前紅外焦平面正向超高密度集成、高性能、小型化以及智能化等方向發(fā)展，而傳統(tǒng)的處理方式是通過固定的讀出頻率將像元的模擬信號讀出，同時，按照同樣的讀出頻率用一個片外的單片ADC對讀出來的模擬信號進行模數(shù)轉換，從而實現(xiàn)像元信息的數(shù)字化，以方便接下來的算法處理等。但是該種方式隨著紅外焦平面規(guī)模的不斷增大，會對ADC的轉換速率提出非常高的要求，同時在電路板級傳輸過程中，也會對模擬信號帶來一定的干擾，從而降低信號的信噪比。

【發(fā)明內容】

[0004]鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種線列型紅外焦平面的讀出方法，用以解決現(xiàn)有技術中紅外焦平面規(guī)模增大會對ADC的轉換速率提出非常高的要求，實現(xiàn)紅外焦平面器件的數(shù)字化輸出。
[0005]本發(fā)明的目的主要是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0006]一種線列型紅外焦平面的數(shù)字化讀出方法，該方法包括:
[0007]步驟A:在像元級完成像元信號的數(shù)字化；
[0008]步驟B:數(shù)字化的數(shù)據(jù)構成延遲存儲結構；
[0009]步驟C:將相鄰兩個像元間的數(shù)字信號進行累加后輸出給下一個像元；
[0010]步驟D:將步驟C中的連續(xù)的多個兩兩累加結構級聯(lián)起來，并通過像元內多級時間延遲積分像元構成時間延遲積分結構。
[0011]優(yōu)選地，步驟A是基于電荷包計數(shù)的小面積像元級的中速模數(shù)變換器。
[0012]優(yōu)選地，步驟C具體包括:每一個像元累加上一個像元的數(shù)據(jù)，并將累加后的值輸出給下一個像元進一步累加。
[0013]優(yōu)選地，步驟D是在數(shù)字信號上進行時間延遲積分的計算。
[0014]本發(fā)明有益效果如下:
[0015]本發(fā)明提供的一種線列型紅外焦平面的讀出方法，利用中速模數(shù)變換器(ADC，Analog Digital Converter)技術和時間延遲積分(TDI, time delays integral)技術相結合，實現(xiàn)了線列型紅外焦平面的片上數(shù)字化，同時大幅提高紅外焦平面器件的性能。
[0016]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現(xiàn)和獲得。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的線列型紅外焦平面的讀出方法的流程圖；
[0018]圖2為本發(fā)明的數(shù)字化輸出的線列型紅外焦平面讀出電路的整體結構；
[0019]圖3為本發(fā)明的單個像元完成數(shù)字化以及延遲存儲的結構。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖來具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中，附圖構成本申請一部分，并與本發(fā)明的實施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。為了清楚和簡化目的，當其可能使本發(fā)明的主題模糊不清時，將省略本文所描述的器件中已知功能和結構的詳細具體說明。
[0021]本發(fā)明提供了一種線列型紅外焦平面的讀出方法，參見圖1，將中速模數(shù)變換器(ADC, anolog digital convertor)技術和時間延遲積分(TDI, time delays integral)技術相結合，實現(xiàn)了線列型紅外焦平面的片上數(shù)字化，同時大幅提高紅外焦平面器件的性能。
[0022]該方法包括:
[0023]步驟A:在像元級完成像元信號的數(shù)字化；
[0024]其中，該步驟是基于電荷包計數(shù)的小面積像元級的ADC。
[0025]步驟B:數(shù)字化的數(shù)據(jù)構成延遲存儲結構；
[0026]步驟C:將相鄰兩個像元間的數(shù)字信號進行累加后輸出給下一個像元；如圖3中所示，積分信號統(tǒng)一控制三個延遲存儲單元的數(shù)據(jù)推移和ADC的數(shù)據(jù)轉換。當積分信號有效時，ADC開始數(shù)據(jù)轉換，當積分信號失效時，ADC轉換完成，數(shù)據(jù)疊加在累加輸入數(shù)據(jù)上加載到第一級延遲存儲單元。第二級延遲存儲單元加載第一級延遲存儲單元的數(shù)據(jù)，如此繼續(xù)，第三級延遲存儲單元的數(shù)據(jù)加載到下一個像元的累加輸入端。
[0027]該步驟具體包括:每一個像元累加上一個像元的數(shù)據(jù)，并將累加后的值輸出給下一個像元進一步累加。
[0028]本發(fā)明實施例通過將相鄰像元間的數(shù)字信號進行兩兩累加后輸出，從而構成TDI的流水線結構，所有像元的數(shù)據(jù)按照TDI算法要求全部累加在一起，同時不占用大量的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。
[0029]步驟D:將步驟C中的連續(xù)的多個兩兩累加結構級聯(lián)起來，并通過像元內多級時間延遲積分像元構成TDI結構，兩兩累加級聯(lián)實現(xiàn)流水線結構，從而完成TDI數(shù)據(jù)輸出。如圖2中所示，所有的參與TDI的像元受同一個積分信號控制，每一個積分信號來臨，完成一次TDI累加輸出。然后外部控制電路在適當?shù)臅r間給出使能信號使得相應的TDI數(shù)據(jù)列將數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)總線上。
[0030]步驟D的TDI的算法是在數(shù)字信號基礎上完成的，替代了傳統(tǒng)的模擬信號延遲累加完成TDI算法，從而提高了系統(tǒng)的信噪比。
[0031 ] 且步驟D是將步驟C中的兩兩累加結構起來使用，從而構成TDI的流水線結構，所有像元的數(shù)據(jù)按照TDI算法要求全部累加在一起，同時不占用大量的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。
[0032]下面以一個具體的例子以對本發(fā)明進一步說明，參見圖2和3。
[0033]步驟A,設計基于電荷包計數(shù)的小面積像元級ADC (ADC, Analog to DigitalConverter)0 TDI中的所有像元使用同樣的ADC結構。使用像元級ADC的最大的作用就是降低了焦平面數(shù)字化中對于ADC的轉換速率的要求，同時滿足紅外焦平面高信噪比的特點。
[0034]步驟B，設計ADC輸出數(shù)據(jù)后的延遲存儲結構，延遲存儲級數(shù)根據(jù)具體的需求來定，由于數(shù)據(jù)延遲存儲結構由數(shù)字存儲，所以隨著CMOS工藝的進一步發(fā)展，該延遲存儲結構所占用的面積相比模擬存儲而言會越來越小；
[0035]步驟C，設計相鄰像元間的ADC累加架構，實現(xiàn)相鄰像元間的信號累加；
[0036]該步驟具體包括:數(shù)字化后的數(shù)據(jù)累加方式是通過相鄰像元的累加來完成，最后一個像元輸出最終數(shù)據(jù)。由于紅外焦平面高信噪比的需求使得數(shù)字化后的數(shù)據(jù)位數(shù)比較多，通過相鄰像元間的累加，直接避免了大量數(shù)據(jù)走線造成的數(shù)據(jù)延遲和面積等一系列問題，對于數(shù)字域TDI有著非常重要的作用
[0037]步驟D,設計多級TDI (TDI, time delays integral)像元構成TDI結構。設計需要考慮的內容包括，每個ADC的轉換控制信號、每個像元間的累加同步信號以及整體連接到數(shù)據(jù)總線上的方法等。
[0038]本發(fā)明中該步驟具體包括:將多級TDI像元構成流水線結構。流水線結構使得TDI通過面積換時間的有效性得到實現(xiàn)，在保證高信噪比的情況下，大大提高了數(shù)據(jù)輸出速率。
[0039]綜上所述，本發(fā)明提供的一種線列型紅外焦平面的讀出方法，利用中速模數(shù)變換器技術和時間延遲積分技術相結合，實現(xiàn)了線列型紅外焦平面的片上數(shù)字化，同時大幅提高紅外焦平面器件的性能。
[0040]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種線列型紅外焦平面的讀出方法，其特征在于，包括:步驟A:在像元級完成像元信號的數(shù)字化；步驟B:數(shù)字化的數(shù)據(jù)構成延遲存儲結構；步驟C:將相鄰兩個像元間的數(shù)字信號進行累加后輸出給下一個像元；步驟D:將步驟C中的連續(xù)的多個兩兩累加結構級聯(lián)起來，并通過像元內多級時間延遲積分像元構成時間延遲積分結構。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟A是基于電荷包計數(shù)的小面積像元級的中速模數(shù)變換器。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟C具體包括:每一個像元累加上一個像元的數(shù)據(jù)，并將累加后的值輸出給下一個像元進一步累加。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟D是在數(shù)字信號上進行時間延遲積分的計算。
【文檔編號】G01J5/02GK103439004SQ201310363068
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月20日 優(yōu)先權日:2013年8月20日
【發(fā)明者】尹士暢, 喻松林, 于艷 申請人:中國電子科技集團公司第十一研究所