[發(fā)明專(zhuān)利]高速全局快門(mén)圖像傳感器像素及其像素信號(hào)的采樣方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310459382.X
• 申請(qǐng)日: 2013-09-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103491324A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬成;王欣洋
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 長(zhǎng)春長(zhǎng)光辰芯光電技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H04N5/374
• 分類(lèi)號(hào): H04N5/374;H04N5/378;H04N5/363
• 代理公司: 長(zhǎng)春吉大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 王淑秋

1.一種高速全局快門(mén)圖像傳感器像素，包括復(fù)位開(kāi)關(guān)(M1），光電二極管(D），第一緩沖放大器(AMP1），采樣開(kāi)關(guān)(SAMPLE），第二采樣電容(C2），第三緩沖放大器(AMP3），行選開(kāi)關(guān)(READ）；所述復(fù)位開(kāi)關(guān)(M1）的輸入端接復(fù)位電壓Vreset，輸出端連接到光電二極管(D）的負(fù)極和第一緩沖放大器(AMP1）的輸入端，光電二極管(D）的正極接地；其特征在于還包括第一采樣電容(C1），校正開(kāi)關(guān)(M2），第二緩沖放大器(AMP2），所述第一緩沖放大器（AMP1）的輸出端通過(guò)第一采樣電容（C1）連接到第二緩沖放大器的輸入端；校正開(kāi)關(guān)(M2）的輸入端接校正電壓Vcali，輸出端連接到第二緩沖放大器（AMP2）的輸入端；第二緩沖放大器（AMP2）的輸出端通過(guò)采樣開(kāi)關(guān)（M2）連接到第二采樣電容（C2）和第三緩沖放大器（AMP3）的輸入端；第二采樣電容（C2）的另一端接地，第三緩沖放大器（AMP3）的輸出端通過(guò)行選開(kāi)關(guān)（READ）連接到總線（BUS）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速全局快門(mén)圖像傳感器像素，其特征在于所述第一緩沖放大器（AMP1）由第一源級(jí)跟隨器（M3）和第一電流源負(fù)載（M4）構(gòu)成，第二緩沖放大器（AMP2）由第二源級(jí)跟隨器（M5）和第二電流源負(fù)載（M6）構(gòu)成。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高速全局快門(mén)圖像傳感器像素，其特征在于所述復(fù)位開(kāi)關(guān)

（M1）、校正開(kāi)關(guān)（M2）、第一源級(jí)跟隨器（M3）、第一電流源負(fù)載（M4）、第二源級(jí)跟隨器（M5）和第二電流源負(fù)載（M6）均采用場(chǎng)效應(yīng)管；復(fù)位開(kāi)關(guān)（M1）的漏極接復(fù)位電壓Vreset，源極接到光電二極管（D）的負(fù)極和第一源級(jí)跟隨器（M3）的柵極；第一源級(jí)跟隨器（M3）的漏極接電源電壓Vpix，源極通過(guò)第一采樣電容（C1）連接到第二源級(jí)跟隨器（M5）的柵極；第一電流源負(fù)載（M4）的漏極接第一源級(jí)跟隨器（M3）的源極，源極接地；第二源級(jí)跟隨器（M5）的漏極接電源電壓Vpix，源極通過(guò)采樣開(kāi)關(guān)（SAMPLE）連接到第三緩沖放大器（AMP3）的輸入端；第二電流源負(fù)載（M6）的漏極接第二源級(jí)跟隨器（M5）的源極，源級(jí)接地。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速全局快門(mén)圖像傳感器像素，其特征在于所述第一緩沖放大器（AMP1）采用第一源級(jí)跟隨器（M3）；第二緩沖放大器（AMP2）采用第二源級(jí)跟隨器（M5）。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高速全局快門(mén)圖像傳感器像素，其特征在于所述第一源級(jí)跟隨器（M3）為一場(chǎng)效應(yīng)管，其漏極接電源電壓Vsf-pulse1，源極通過(guò)第一采樣電容（C1）連接到第二源級(jí)跟隨器（M5）的柵極；第二源級(jí)跟隨器（M5）為一場(chǎng)效應(yīng)管，其漏極接電源電壓Vsf-pulse2，源極通過(guò)采樣開(kāi)關(guān)（SAMPLE）連接到第三緩沖放大器（AMP3）的輸入端。

6.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的高速全局快門(mén)圖像傳感器像素，其特征在于所述第三緩沖放大器（AMP3）由第三源級(jí)跟隨器（M8）構(gòu)成。

7.一種如權(quán)利要求1所述的高速全局快門(mén)圖像傳感器像素的像素信號(hào)采樣方法，其特征在于包括下述步驟：

步驟一：在開(kāi)始曝光之前，使校正開(kāi)關(guān)(M2）閉合，將第一采樣電容(C1）右節(jié)點(diǎn)的電壓校正為Vcali，隨后將復(fù)位開(kāi)關(guān)(M1）閉合，使光電二極管(D）復(fù)位；

步驟二：將復(fù)位開(kāi)關(guān)(M1）首先斷開(kāi)，曝光開(kāi)始；隨后將校正開(kāi)關(guān)(M2）斷開(kāi)，使光電二極管(D）的復(fù)位電壓Vreset通過(guò)第一緩沖放大器(AMP1）被采集到第一采樣電容(C1）的左節(jié)點(diǎn)，第一采樣電容(C1）右節(jié)點(diǎn)的電壓為Vcali；

步驟三：在幀轉(zhuǎn)移時(shí)間內(nèi)，光電二極管（D）的像素信號(hào)由Vreset變?yōu)閂signal，該電壓通過(guò)第一緩沖放大器(AMP1）被采集到第一采樣電容(C1）的左節(jié)點(diǎn)；此時(shí)第一采樣電容(C1）右節(jié)點(diǎn)的電位信息由之前的Vcali變?yōu)閂cali+Vsignal-Vreset；此時(shí)采樣開(kāi)關(guān)(SAMPLE）打開(kāi)，將這個(gè)第一采樣電容(C1）右節(jié)點(diǎn)的電位信息通過(guò)第二緩沖放大器(AMP2）和采樣開(kāi)關(guān)(SAMPLE）采集到第二采樣電容(C2）中以供之后通過(guò)第三緩沖放大器(AMP3）和行選開(kāi)關(guān)(READ）讀出；之后采樣開(kāi)關(guān)(SAMPLE）斷開(kāi)，曝光結(jié)束并準(zhǔn)備下一幀曝光。