[發明專利]高速全局快門圖像傳感器像素及其信號轉移控制方法

有效

• 申請號: 201310459374.5
• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN103533265A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 王欣洋;馬成
• 申請（專利權）人: 長春長光辰芯光電技術有限公司
• 主分類號: H04N5/374
• 分類號: H04N5/374
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王淑秋

1.一種高速全局快門圖像傳感器像素包括復位開關（M1），光電二極管（D），第一緩沖放大器（AMP1），采樣主開關（M3），第二緩沖放大器（AMP2），行選開關（M9），其特征在于還包括采樣與0.5倍增益放大器模塊；所述采樣與0.5倍增益放大器模塊包括第一支路采樣開關（M5）、第一支路采樣電容（C1）、第二支路采樣開關（M6)、第二支路采樣電容(C2)、第三支路采樣開關(M7)、第三支路采樣電容(C3)；復位開關(M1)的一端接電源電壓，另一端接光電二極管的陰極和第一緩沖放大器(AMP1)的輸入，光電二極管(D)的陽極接地；采樣主開關(M3)設置在第一緩沖放大器(AMP1)與采樣與0.5倍增益放大器模塊之間；第一支路采樣開關(M5)、第二支路采樣開關(M6)的一端與采樣主開關(M3)連接，另一端分別與第一支路采樣電容(C1)、第二支路采樣電容(C2)的一個極板連接，第一支路采樣電容(C1)、第二支路采樣電容(C2)的另一個極板接地；第三支路采樣開關(M7)的一端與采樣主開關(M3)連接，另一端同時與第二緩沖放大器(AMP2)的輸出和第三支路采樣電容(C3)的一個極板連接；第三支路采樣電容(C3)的另一端接地；第二緩沖放大器(AMP2)的輸出連接到行選開關(M9)的一端，行選開關(M9)的另一端連接到總線(BUS)。

2.一種如權利要求1所述的高速全局快門圖像傳感器像素的信號轉移控制方法，其特征在于包括下述步驟：

步驟一：將復位開關(M1)閉合對光電二極管(D)進行復位，隨后將采樣主開關(M3)、第一支路采樣開關(M5)閉合；

步驟二：將復位開關(M1)關斷，曝光開始，隨后將采樣主開關(M3)、第一支路采樣開關(M5)關斷,使光電二極管復位電壓通過第一緩沖放大器(AMP1)、采樣主開關(M3)和第一支路采樣開關(M5)被采集到第一支路采樣電容(C1)中供之后讀出；

步驟三：在幀轉移時間內，將采樣主開關(M3)、第三支路采樣開關(M7)閉合，信號穩定之后斷開，像素信號電壓Vsignal通過第一緩沖放大器(AMP1)、采樣主開關(M3)和第三支路采樣開關(M7)被采集到第三支路采樣電容(C3)中供之后讀出，第一幀曝光結束；

步驟四：將復位開關(M1)閉合對光電二極管(D)進行第二次復位，隨后將采樣主開關(M3)、第二支路采樣開關(M6)閉合；

步驟五：將復位開關(M1)關斷，第二幀曝光開始，隨后將采樣主開關(M3)、第二支路采樣開關(M6)關斷；使光電二極管第二幀的復位電壓通過第一緩沖放大器(AMP1)、采樣主開關(M3)和第二支路采樣開關(M6)被采集到第二支路采樣電容(C2)中供之后讀出；

步驟六：在幀轉移時間內，將采樣主開關(M3)、第三支路采樣開關(M7)閉合，信號穩定之后斷開使像素信號電壓Vsignal通過第一緩沖放大器(AMP1)、采樣主開關(M3)和第三支路采樣開關(M7)被采集到第三支路采樣電容(C3)中供之后讀出，第二幀曝光結束；

步驟七：將復位開關(M1)閉合對光電二極管進行第三次復位，隨后將采樣主開關(M3)、第一支路采樣開關(M5)閉合；

步驟八：將復位開關(M1)關斷，第三幀曝光開始；之后斷開采樣主開關(M3)和第一支路采樣開關(M5)使光電二極管復位電壓通過采樣主開關(M3)和第一支路采樣開關(M5)被采集到第一支路采樣電容(C1)中供之后讀出；

步驟九：重復上述過程，即可將圖像傳感器的圖像讀出。

3.根據權利要求1所述的高速全局快門圖像傳感器像素，其特征在于所述第一緩沖放大器由第一源極跟隨器(M2)和電流源負載(M4)構成；第一采樣主開關(M3)設置在第一源極跟隨器(M2)的源極與電流源負載(M4)的漏極之間。

4.根據權利要求1所述的高速全局快門圖像傳感器像素，其特征在于所述第一緩沖放大器由第一源極跟隨器(M2)和電流源負載（M4）構成；采樣主開關（M3）、第一支路采樣開關（M5）采用MOS管，采樣主開關（M3）放置于電流源負載（M4）的漏極與第一支路采樣開關（M5）的漏極之間。

5.根據權利要求1所述的高速全局快門圖像傳感器像素，其特征在于所述第一緩沖放大器（AMP1）由第一源極跟隨器（M2）構成；采樣主開關（M3）、第一支路采樣開關（M5）采用MOS管，采樣主開關（M3）放置于第一源極跟隨器（M2）的源極與第一支路采樣開關（M5的漏極之間。