[發明專利]用于CMOS圖像傳感器的輸出選路結構

有效

• 申請號: 200680035740.2
• 申請日: 2006-09-18
• 公開（公告）號: CN101273642A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: 徐偉澤
• 申請（專利權）人: 伊斯曼柯達公司
• 主分類號: H04N9/04
• 分類號: H04N9/04;H04N3/15
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張雪梅;王忠忠

技術領域

本發明通常涉及具有多個取樣和保持處理通道的CMOS圖像傳感器的領域，并且更特別地，涉及這種具有將信號從像素陣列選路(route)至每個取樣和保持處理通道的選路矩陣的CMOS圖像傳感器，其中每個通道僅包括一種顏色。

背景技術

隨著CMOS圖像傳感器的圖像大小及速度持續增加，正使用多通道輸出體系結構。然而，在多通道輸出的情況下，必須使視頻信號返回到它們適當的次序。這個任務變得越來越困難并且在最終的視頻信號串中導致噪聲問題。

雖然現有技術令人滿意，但其包括上述缺點。因此，需要具有其中消除信號重組的多通道輸出的CMOS圖像傳感器。

發明內容

本發明旨在克服上文列舉問題中的一個或多個。簡單概括而言，根據本發明的一個方面，本發明在于一種CMOS圖像傳感器，該CMOS圖像傳感器具有多個以陣列排列的像素、多個取樣和保持陣列、以及以預定次序將信號從每個像素選路至該多個取樣和保持陣列的其中之一的選路矩陣。

根據下文對優選實施例的詳細說明及所附權利要求書并且參考附圖，將更清晰地了解及領會本發明的這些及其他方面、目的、特征及優勢。

本發明的有益效果

本發明具有以下優勢：消除讀出時的信號重組、通過減小取樣和保持電路輸出處的負載來增加操作速度、及增加具有大物理表面面積的像素陣列的有效可用性。

附圖說明

圖1是本發明的CMOS圖像傳感器的俯視圖；

圖2是本發明的典型CMOS主動像素的示意圖；

圖3是說明從像素選路至四個取樣和保持陣列的示意圖；及

圖4是包含本發明的圖像傳感器的數字照相機的透視圖，用于說明本發明的典型商業實施例。

具體實施方式

參照圖1，其示出了本發明的CMOS圖像傳感器10的俯視圖。傳感器10包括：排列成列及行的兩維像素陣列20；濾色器陣列(CFA)(未示出)，其橫跨像素定位以使每個像素接收特定的顏色。在優選實施例中，該CFA是本領域中眾所周知的貝爾濾色器。行解碼器30電連接到像素陣列20且用于選擇性地將預定行的像素讀出至選路矩陣40。優選地，一次一行地將這些行選路至選路矩陣。然后，選路矩陣40將信號從像素陣列20選路至多個取樣和保持陣列50中的其中之一。進一步注意，像素被選路到取樣和保持陣列50以便只有一種顏色被選路至任何一個特定的取樣和保持陣列50。取樣和保持陣列50的數量取決于所期望的速度可改變至四個或更多。在圖3所示的低速布置中，存在四個取樣和保持陣列50且每一個陣列僅接收一種顏色。為使該速度加倍，應具有8個取樣和保持陣列50，且為使速度增加至三倍，應具有12個陣列50。為清晰起見，應注意，在每一布置中，每一通道將只接收一種顏色，如下文所詳細描述的。信號從取樣和保持陣列50被選路至如本領域中眾所周知的其他處理電路(未示出)用于產生圖像的電子表示。

參照圖2，示出了CMOS圖像傳感器10的典型像素60的示意圖。像素60包括接收轉換成電荷的入射光的光電二極管70。傳輸門(TG)80將電荷轉移至將電荷轉換為電壓的浮置擴散90。該電壓被發送至用于緩沖信號幅度的放大器晶體管100。在優選實施例中，放大器100的增益是一，或1，然而可根據所期望的設計使用其他增益因子。行選擇晶體管110從行解碼器陣列30(參見圖1)接收信號，用于使特定行的像素能夠傳送至選路矩陣40。復位門晶體管120用于在將另一個圖像信號傳送至浮置擴散90之前復位并清除浮置擴散90的任何殘余電荷。

參照圖3，示出了像素陣列20至選路矩陣40且隨后至取樣和保持陣列50之間的連接的示意圖。圖3僅示出四個取樣和保持陣列，雖然如上所述，為增加速度，可增加取樣和保持陣列的數量。概括而言，四種顏色的每一種以預定的次序在時間上順序地被選路至特定的取樣和保持陣列。例如，通過啟動四組開關中的其中一個首先讀出顏色1。每一組中的開關數量由N/4所決定，其中N是每一行中的像素數量。在傳輸顏色1中，包括開關S1、S5、S9及S13等的第一組開關都被閉合(為圖示清晰起見，所有開關都沒有示出)。在這個實施例中，跳過三個開關使得每第4個開關被閉合。對應的第二組開關被連接至該第一組開關，并且在傳輸顏色1中，該組開關也基本上同時被關閉(S’1、S’5、S’9及S’13等)以便將顏色1傳輸至那個特定的取樣和保持電路50。第二組中的開關數量也是N/4，其中N是一行中像素的總數量。在完成至取樣和保持電路50的傳輸后，這兩組開關都被斷開(S1、S5、S9、S13、S’1、S’5、S’9、S’13等等)。