[發(fā)明專利]一種超大面陣CMOS圖像傳感器結構

有效

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• 申請日: 2018-03-28
• 公開（公告）號: CN108521549B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設計）人: 郭仲杰;汪西虎;吳龍勝
• 申請（專利權）人: 西安微電子技術研究所
• 主分類號: H04N5/374
• 分類號: H04N5/374;H04N5/357
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種超大面陣CMOS圖像傳感器結構，其特征在于，包括感光面陣、行驅(qū)動、列偏置、讀出電路、控制器、電流偏置和可配置DAC；

所述感光面陣的驅(qū)動由左右兩側(cè)分別設置行驅(qū)動；感光面陣的上方設置用于提供像元偏置的列偏置；感光面陣的下方設置讀出電路；讀出電路包括列級讀出電路和輸出級讀出電路，列級讀出電路包括列級采樣放大模塊與列緩沖級，輸出級讀出電路包括第二級相關雙采樣模塊與輸出緩沖級；列級采樣放大模塊的輸入端連接感光面陣的光電轉(zhuǎn)換信號；列級采樣放大模塊的輸出信號經(jīng)列緩沖級送到第二級相關雙采樣模塊；第二級相關雙采樣模塊的處理結果通過輸出緩沖級輸出；

所述控制器用于曝光、轉(zhuǎn)換、采樣、放大與讀出操作的時序控制，還用于感光面陣與讀出電路的協(xié)調(diào)控制，以及曝光時間與DAC的配置；

所述電流偏置用于對列偏置、可配置DAC、列級讀出電路與輸出級讀出電路中電流偏置信號的輸送；

所述可配置DAC用于列級讀出電路與輸出級讀出電路的校正；

所述的可配置DAC通過對輸出級電路的共模電平調(diào)整用于對傳感器黑電平的校正；可配置DAC通過對通道間輸出級電路的共模電平調(diào)整用于對傳感器通道間固定圖形噪聲的抑制；可配置DAC通過對輸出級電路奇偶列的共模電平調(diào)整用于對傳感器列固定圖形噪聲的抑制；

可配置的DAC通過實際輸出的圖像信號判斷黑電平校正與列固定圖形噪聲的校正范圍，分別控制奇數(shù)列第二級相關雙采樣模塊和偶數(shù)列第二級相關雙采樣模塊的輸出共模電壓，實現(xiàn)了黑電平與列固定圖形噪聲的校正目的。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種超大面陣CMOS圖像傳感器結構，其特征在于，所述的感光面陣包括有效像元、啞像元和暗像元；有效像元位于感光面陣的中間區(qū)域，有效像元外圍的第一圈為啞像元，有效像元外圍的第二圈為暗像元，有效像元外圍的第三圈為啞像元；有效像元作為感光區(qū)域，啞像元用于有效像元和暗像元的隔離和匹配，暗像元用于為暗信號的讀出提供依據(jù)。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種超大面陣CMOS圖像傳感器結構，其特征在于，所述的列級采樣放大模塊電路位于感光面陣讀出的第一級，用于第一級相關雙采樣，用于降低對后續(xù)噪聲的影響；通過列緩沖級輸出到第二級相關雙采樣模塊，實現(xiàn)二級相關雙采樣，用于對前級鏈路上的噪聲抑制；其中第二級相關雙采樣模塊中的處理采用奇偶列分時復用技術，用于讀出電路的高速輸出。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種超大面陣CMOS圖像傳感器結構，其特征在于，所述讀出電路中相鄰兩列分別對奇數(shù)列像元和偶數(shù)列像元進行采樣；

奇數(shù)列和偶數(shù)列像元分別經(jīng)過列級采樣放大模塊的第一級相關雙采樣，對復位信號和積分信號的采樣與放大，并分別保存于本列的存儲單元中，其中復位信號與積分信號的電壓之差代表了對應像元的光信息；

第一級相關雙采樣的光信息，分別在對應的列緩沖級中采用復位信號和積分信號分時復用技術，抑制列讀出鏈路上的固定圖形噪聲；

分別對應奇數(shù)列和偶數(shù)列像元的列緩沖級，均通過輸出級的第二級相關雙采樣模塊中采用奇數(shù)列與偶數(shù)列分時復用技術，提高輸出級的處理速度，經(jīng)輸出緩沖級實現(xiàn)系統(tǒng)讀出。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種超大面陣CMOS圖像傳感器結構，其特征在于，系統(tǒng)讀出后，通過數(shù)據(jù)分析與比較，采用可配置DAC用于對黑電平和列固定圖形噪聲進行校正。