[發明專利]一種CMOS圖像傳感器及其讀出電路

有效

• 申請號: 201711384251.4
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN109951658B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 張旭龍;王飛;裴學用
• 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
• 代理公司: 深圳眾鼎專利商標代理事務所(普通合伙) 44325
• 代理人: 陽開亮

本發明屬于圖像傳感器技術領域，提供了一種CMOS圖像傳感器及其讀出電路。在本發明中，通過采用包括多個由第一采樣模塊、第二采樣模塊、電壓讀出模塊以及輸出模塊組成的讀出子電路的CMOS圖像傳感器讀出電路，使得第一采樣模塊先對像素單元輸出端復位電平進行采樣，之后第二采樣模塊對像素單元輸出的信號電平進行采樣，同時第二采樣模塊向第一浮空節點進行預充電，電壓讀出模塊向第二浮空節點進行預充電，之后電壓讀出模塊通過輸出模塊分別將信號電壓和復位電壓輸出至模擬信號處理電路，以便于模擬信號處理電路將兩者做差得到像素電壓。該讀出電路消除了每列像素單元所接的讀出子電路之間引入的FPN，并且電路結構簡單，面積小。

技術領域

本發明屬于圖像傳感器技術領域，尤其涉及一種CMOS圖像傳感器及其讀出電路。

背景技術

圖像傳感器是用來將光信號轉換成電信號的半導體芯片。目前現有的圖像傳感器主要有兩種：CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)圖像傳感器和電荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)圖像傳感器。由于CMOS圖像傳感器具有功耗低、體積小、集成度高、動態范圍寬等優點，并且可以與當前的制造工藝兼容，而且具有高度系統整合的條件，因此CMOS圖像傳感器已經得到越來越廣泛的應用。

目前，在由一行多列的像素陣列構成的一維CMOS圖像傳感器中，其每列像素陣列的輸出端連接有讀出電路(相關雙采樣電路)，該讀出電路在像素陣列的配合下通過存儲控制信號對像素陣列中所有列的輸出信號進行采樣，以將復位信號reset和積分信號signal讀出到采樣電容上，然后通過讀出控制信號將采樣電容上signal對應的電荷和reset對應的電荷轉化成相應的電壓，并依次讀出至模擬信號處理(analog signal processing，ASP)電路，ASP將兩個電壓相減，以得到消除噪聲后的電壓，進而根據該電壓得到掃碼數據。

然而，由于每列像素陣列接入的讀出電路均包括兩個源跟隨器，而兩個源跟隨器的閾值電壓容易因CMOS工藝制造過程中的不均勻呈現隨機性失配，因此，每列像素陣列所接入的讀出電路之間將會出現不同的差異，如此將引入新的固定模式噪聲(Fixed PatternNoise，FPN)；此外，使用兩個源跟隨器使得讀出電路的面積較大。

綜上所述，現有CMOS圖像傳感器的讀出電路存在容易產生新的FPN以及面積較大的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種CMOS圖像傳感器及其讀出電路，旨在解決現有CMOS圖像傳感器的讀出電路存在容易產生新的FPN以及面積較大的問題。

本發明是這樣實現的，一種CMOS圖像傳感器的讀出電路，連接在像素陣列與模擬信號處理電路之間，所述像素陣列包括多列像素單元，所述讀出電路包括多個結構相同的讀出子電路，每個所述讀出子電路與每列所述像素單元一一對應連接，并且每個所述讀出子電路包括：第一采樣模塊、第二采樣模塊、電壓讀出模塊以及輸出模塊；其中，所述電壓讀出模塊包括第一控制元件，所述第一控制元件的控制端為所述電壓讀出模塊的第一輸入端，所述第一控制元件的輸入端為所述電壓讀出模塊的第二輸入端，所述第一控制元件的輸出端為所述電壓讀出模塊的輸出端；

所述第一采樣模塊的輸入端與所述第二采樣模塊的輸入端共接于所述像素單元的輸出端，所述第一采樣模塊的控制端接收第一控制信號，所述第二采樣模塊的控制端接收第二控制信號，所述第一采樣模塊的輸出端與所述第二采樣模塊的輸出端共接形成第一浮空節點，并且所述第一浮空節點與所述電壓讀出模塊的第一輸入端連接，所述電壓讀出模塊的第二輸入端和第三輸入端分別接收工作電壓和工作電流，所述電壓讀出模塊的控制端接收第三控制信號，所述電壓讀出模塊的輸出端與所述輸出模塊的輸入端連接，所述輸出模塊的輸出端與所述模擬信號處理電路的輸入端連接，并且所述輸出模塊的控制端接收第四控制信號；