[發(fā)明專利]具有增益補(bǔ)償?shù)腍DR圖像傳感器、讀出電路及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811302811.1
• 申請日: 2018-11-02
• 公開（公告）號: CN109151293B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 侯金劍;莫要武;徐辰;任冠京
• 申請（專利權(quán)）人: 思特威（上海）電子科技有限公司
• 主分類號: H04N5/225
• 分類號: H04N5/225;H04N5/235;H04N5/335;H04N5/357;H04N5/355
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1.一種具有增益補(bǔ)償?shù)腍DR圖像傳感器，所述圖像傳感器包括：

像素陣列；

控制電路，連接到所述像素陣列，所述控制電路控制以順序讀取所述像素陣列輸出的低轉(zhuǎn)換增益的復(fù)位信號、高轉(zhuǎn)換增益的復(fù)位信號、高轉(zhuǎn)換增益的圖像信號以及低轉(zhuǎn)換增益的圖像信號；

讀出電路，包括選擇開關(guān)，低轉(zhuǎn)換增益模數(shù)轉(zhuǎn)換電路及高轉(zhuǎn)換增益模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；所述低轉(zhuǎn)換增益模數(shù)轉(zhuǎn)換電路用于量化所述像素陣列在低轉(zhuǎn)換增益下輸出的復(fù)位信號和圖像信號；所述高轉(zhuǎn)換增益模數(shù)轉(zhuǎn)換電路用于量化所述像素陣列在高轉(zhuǎn)換增益下輸出的復(fù)位信號和圖像信號；

其中，所述低轉(zhuǎn)換增益模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和高轉(zhuǎn)換增益模數(shù)轉(zhuǎn)換電路分別包括比較器，計數(shù)器及存儲器，所述像素陣列輸出的低轉(zhuǎn)換增益復(fù)位信號或圖像信號和低轉(zhuǎn)換增益斜坡電壓分別通過電容耦合到所述低轉(zhuǎn)換增益模數(shù)轉(zhuǎn)換電路比較器的兩個輸入端；所述像素陣列輸出的高轉(zhuǎn)換增益復(fù)位信號或圖像信號和高轉(zhuǎn)換增益斜坡電壓分別通過電容耦合到所述高轉(zhuǎn)換增益模數(shù)轉(zhuǎn)換電路比較器的兩個輸入端。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有增益補(bǔ)償?shù)腍DR圖像傳感器，其特征在于，所述低轉(zhuǎn)換增益斜坡電壓和高轉(zhuǎn)換增益斜坡電壓的斜率相同或不同。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有增益補(bǔ)償?shù)腍DR圖像傳感器，其特征在于，所述低轉(zhuǎn)換增益斜坡電壓通過可變電容耦合到所述低轉(zhuǎn)換增益模數(shù)轉(zhuǎn)換電路比較器的輸入端；所述高轉(zhuǎn)換增益斜坡電壓通過可變電容耦合到所述高轉(zhuǎn)換增益模數(shù)轉(zhuǎn)換電路比較器的輸入端。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有增益補(bǔ)償?shù)腍DR圖像傳感器，其特征在于，所述像素陣列包括多個按行和列排列的像素單元，每個所述像素單元包含一路或多路采用共享結(jié)構(gòu)的感光像素，每路所述感光像素包括光電二極管和連接到所述光電二極管的傳輸晶體管。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有增益補(bǔ)償?shù)腍DR圖像傳感器，其特征在于，所述多路采用共享結(jié)構(gòu)的感光像素為兩路或四路。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有增益補(bǔ)償?shù)腍DR圖像傳感器，其特征在于，所所述像素單元包括DCG晶體管及電容，用于根據(jù)控制實(shí)現(xiàn)所述像素單元的高增益和低增益轉(zhuǎn)換，所述電容為器件電容或寄生電容。

7.根據(jù)權(quán)利要求4或6所述的具有增益補(bǔ)償?shù)腍DR圖像傳感器，其特征在于，所述像素單元包括復(fù)位晶體管和源極跟隨晶體管，所述復(fù)位晶體管的漏極和所述源極跟隨晶體管的漏極連接到同一固定電壓源，所述像素單元包括一行選擇晶體管；或，所述復(fù)位晶體管的漏極連接到可變電壓源，所述源極跟隨晶體管的漏極連接到固定電壓源，所述源極跟隨晶體管的源極連接到列線。

8.一種具有增益補(bǔ)償?shù)腍DR圖像傳感器讀出電路，所述讀出電路包括：

選擇開關(guān)，低轉(zhuǎn)換增益模數(shù)轉(zhuǎn)換電路及高轉(zhuǎn)換增益模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；所述選擇開關(guān)對像素陣列的像素輸出到所述低轉(zhuǎn)換增益模數(shù)轉(zhuǎn)換電路或所述高轉(zhuǎn)換增益模數(shù)轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行切換；

所述讀出電路分別按順序?qū)Φ娃D(zhuǎn)換增益的復(fù)位信號、高轉(zhuǎn)換增益的復(fù)位信號、高轉(zhuǎn)換增益的圖像信號以及低轉(zhuǎn)換增益的圖像信號進(jìn)行量化處理；

其中，所述像素輸出的低轉(zhuǎn)換增益復(fù)位信號和低轉(zhuǎn)換增益像素信號分別讀取到所述低轉(zhuǎn)換增益模數(shù)轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行量化處理；所述像素輸出的高轉(zhuǎn)換增益復(fù)位信號和高轉(zhuǎn)換增益像素信號分別讀取到所述高轉(zhuǎn)換增益模數(shù)轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行量化處理；

其中，所述低轉(zhuǎn)換增益模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和高轉(zhuǎn)換增益模數(shù)轉(zhuǎn)換電路分別包括比較器，計數(shù)器及存儲器，所述像素輸出的低轉(zhuǎn)換增益復(fù)位信號或圖像信號和低轉(zhuǎn)換增益斜坡電壓分別通過電容耦合到所述低轉(zhuǎn)換增益模數(shù)轉(zhuǎn)換電路比較器的兩個輸入端；所述像素輸出的高轉(zhuǎn)換增益復(fù)位信號或圖像信號和高轉(zhuǎn)換增益斜坡電壓分別通過電容耦合到所述高轉(zhuǎn)換增益模數(shù)轉(zhuǎn)換電路比較器的兩個輸入端。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有增益補(bǔ)償?shù)腍DR圖像傳感器讀出電路，其特征在于，所述低轉(zhuǎn)換增益斜坡電壓通過可變電容耦合到所述低轉(zhuǎn)換增益模數(shù)轉(zhuǎn)換電路比較器的輸入端；所述高轉(zhuǎn)換增益斜坡電壓通過可變電容耦合到所述高轉(zhuǎn)換增益模數(shù)轉(zhuǎn)換電路比較器的輸入端。