[實用新型]CMOS圖像傳感器及其讀出裝置

有效

• 申請號: 201320835049.X
• 申請日: 2013-12-16
• 公開（公告）號: CN203691516U
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 高菊;郭先清;傅璟軍
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H04N5/374
• 分類號: H04N5/374;H04N5/378;H04N5/3745
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術領域

本實用新型涉及微電子及光電子成像技術領域，特別涉及一種CMOS圖像傳感器和一種CMOS圖像傳感器的讀出裝置。

背景技術

目前，由于CMOS（Complementary?Metal?Oxide?Semiconductor，互補金屬氧化物半導體）工藝存在缺陷，導致晶體管特性參數及無源元件參數不均勻，因此，即便晶體管及無源元件有著相同的版圖，晶體管及無源元件在等價的長度和寬度方面均還是存在著失配問題。另外，MOS管的閾值電壓也存在著失配情況。以上失配問題致使CMOS圖像傳感器中存在FPN（固定模式噪聲，Fixed?Pattern?Noise），FPN是CMOS圖像傳感器中固有的噪聲。由于人的眼睛對FPN特別敏感，即言，FPN對CMOS圖像傳感器的圖像質量影響特別大，因此，高性能的CMOS圖像傳感器的讀出電路首先需要消除FPN。

已知技術中，CMOS圖像傳感器的讀出電路通過采用CDS（Correlated?Double?Sample，相關雙采樣）技術來消除CMOS圖像傳感器的像素單元電路pixel中MOS（Metal?Oxide?Semiconductor，金屬氧化物半導體）管M1’、M2’和M3’的失配所造成的FPN。例如，如圖1所示的傳統的CMOS圖像傳感器，該CMOS圖像傳感器采用CDS讀出電路結構，具體地，該CMOS圖像傳感器的CDS讀出電路消除像素單元電路pixel中FPN的工作原理為：當信號RST’為高電平時，信號RST’控制的晶體管M2’導通，此時，晶體管M3’的柵極電壓被復位到Vddp’復位電壓。當信號RST’關斷時，晶體管M3’的柵極由于寄生電容的存在，存儲Vddp’復位信號，此時，由于信號SHR’為高電平，信號SHR’控制的開關導通，電容Cr’采集Vddp’復位信號。當信號SHR’關斷時，信號SHR’控制的開關關斷，此時，信號TX’變為高電平，信號TX’控制的晶體管M1’導通，由光電二極管產生的光電信號傳輸到晶體管M3’的柵極。當信號TX’關斷時，晶體管M3’的柵極寄生電容存儲由光電二極管產生的光電信號。當信號SHS’為高電平時，信號SHS’控制的開關導通，電容Cs’采集光電二極管產生的光電信號。當信號SHS’關斷時，信號SHS’控制的開關關斷，此時，COL1’信號為高電平，COL1’信號控制的開關關斷。CDS讀出電路輸出Vddp’復位信號和光電二極管產生的光電信號，其中，Vddp’復位信號和光電二極管產生的光電信號之差為該CDS讀出電路的輸出信號。

已知技術存在的缺點是：CDS讀出電路可以消除像素單元電路pixel中MOS管M1’、M2’和M3’的失配所造成的FPN，但CDS讀出電路自身的失配仍然會引入大量的列FPN，嚴重的影響到CMOS圖像傳感器的圖像質量，因此，需要進一步消除CDS讀出電路引入的列FPN以獲得高性能的CMOS圖像傳感器。

實用新型內容

本實用新型實施例的目的旨在至少在一定程度上解決上述的技術問題之一。

為此，本實用新型實施例的一個目的在于提出一種CMOS圖像傳感器的讀出裝置，該CMOS圖像傳感器的讀出裝置可以有效消除自身失配而引入的列FPN，大大提高所讀出圖像的質量。

本實用新型實施例的另一個目的在于提出一種CMOS圖像傳感器。

為達到上述目的，本實用新型實施例一方面提出了一種CMOS圖像傳感器的讀出裝置，該CMOS圖像傳感器的讀出裝置包括：用于對CMOS圖像傳感器的像素單元的輸出信號進行放大的前置放大模塊，所述前置放大模塊與所述像素單元的輸出端相連；與所述前置放大模塊的輸出端相連的相關雙采樣CDS讀出模塊；以及用于對所述像素單元、所述前置放大模塊和所述CDS讀出模塊進行控制的控制模塊，所述控制模塊分別與所述像素單元的控制端、所述前置放大模塊的控制端和所述CDS讀出模塊的控制端相連。

本實用新型實施例提出的CMOS圖像傳感器的讀出裝置通過前置放大模塊對像素單元的輸出信號進行放大，從而減小CDS讀出模塊自身失配而引入的列FPN。該CMOS圖像傳感器的讀出裝置在消除像素單元中FPN的同時，還可以有效減小CDS讀出模塊自身失配而引入的列FPN，大大提高所讀出圖像的質量。

為達到上述目的，本實用新型實施例另一方面還提出了一種CMOS圖像傳感器，該CMOS圖像傳感器包括：像素陣列，所述像素陣列包括多個像素單元；以及多個所述的CMOS圖像傳感器的讀出裝置，每個所述CMOS圖像傳感器的讀出裝置分別與對應的所述像素單元的輸出端相連。