[實用新型]圖像傳感器和成像系統

有效

• 申請號: 201920687509.6
• 申請日: 2019-05-14
• 公開（公告）號: CN210327777U
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 帕萬·吉爾霍特拉
• 申請（專利權）人: 半導體元件工業有限責任公司
• 主分類號: H04N5/341
• 分類號: H04N5/341;H04N5/345
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 徐川;姚開麗

1.一種圖像傳感器，其特征在于，所述圖像傳感器包括：

圖像像素，所述圖像像素具有光敏元件，所述光敏元件響應于入射光而生成電荷；和

列讀出電路，所述列讀出電路經由輸出線耦接到所述圖像像素，其中，所述列讀出電路通過以下方式分別對生成的電荷的多個部分執行采樣保持操作：所述列讀出電路讀出生成的電荷的部分作為單個幀的像素圖像信號；并且所述列讀出電路包括比較電路，所述比較電路執行比較操作以確定生成的電荷的附加部分是否保留在圖像像素中，并且所述列讀出電路在生成的電荷的附加部分保留在圖像像素中時，通過繼續讀出所述附加部分作為單個幀的像素圖像信號來分別對生成的電荷的多個部分執行采樣保持操作。

2.根據權利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述列讀出電路包括計數器電路，所述計數器電路存儲計數值并且響應于所述比較電路基于所述比較操作發出的控制信號，更新存儲在該計數器電路中的計數值，該計數值與所述生成的電荷中已經被所述列讀出電路執行了采樣保持操作的部分的數量相關聯。

3.根據權利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述列讀出電路包括采樣保持電路，所述采樣保持電路執行所述采樣保持操作，其中，所述采樣保持電路接收不同于接地電壓的參考電壓電平，并且其中，所述比較電路基于所述參考電壓電平和與所述生成的電荷的最后部分相關聯的電壓電平而執行比較操作以生成對應的比較輸出，所述參考電壓電平對應于在給定的讀出部分期間由采樣保持電路讀出的生成的電荷的部分的目標幅度。

4.根據權利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述列讀出電路包括采樣保持電路，所述采樣保持電路在第一存儲電路處存儲圖像信號電壓電平、在第二存儲電路處存儲復位圖像信號電壓電平、以及在第三存儲電路處存儲閾值信號電壓電平。

5.根據權利要求4所述的圖像傳感器，其特征在于，所述比較電路耦接到所述采樣保持電路并且將所述圖像信號電壓電平與所述閾值信號電壓電平進行比較以生成對應的比較輸出，其中，所述列讀出電路包括殘余電壓測量電路，所述殘余電壓測量電路耦接到所述比較電路并且基于所述圖像信號電壓電平和所述閾值信號電壓電平而生成殘余電壓電平，并且其中，如果所述比較電路確定生成的電荷的附加部分保留在圖像像素中，則向采樣保持電路提供第一生效的控制信號，以及向殘余電壓測量電路提供第二生效的控制信號。

6.根據權利要求5所述的圖像傳感器，其特征在于，所述列讀出電路包括殘余電壓累積電路，所述殘余電壓累積電路耦接到所述殘余電壓測量電路，所述殘余電壓累積電路存儲生成的殘余電壓電平并且通過將所述生成的殘余電壓電平與先前生成的殘余電壓電平相加來生成求和的殘余電壓電平，其中，所述列讀出電路包括計數器電路，所述計數器電路耦接到比較電路，并且響應于所述比較電路確定生成的電荷的附加部分保留在像素而發出的控制信號來更新存儲的計數器值，其中，所述列讀出電路包括模擬到數字轉換電路，所述模擬到數字轉換電路耦接到所述采樣保持電路和所述殘余電壓累積電路的并且分別基于所述生成的電荷的最后部分和所述求和的殘余電壓電平而生成第一數字輸出和第二數字輸出，并且其中，所述列讀出電路包括數字求和電路，所述數字求和電路耦接到所述模擬到數字轉換電路并且將所述第一數字輸出、所述第二數字輸出與基于在所述計數器電路處存儲的計數器值而生成的第三數字輸出相加以生成最終數字數據值。

7.一種成像系統，包括：

處理電路；

輸入-輸出電路；

圖像傳感器像素陣列，所述圖像傳感器像素陣列包括給定圖像像素，所述給定圖像像素具有響應于入射光而生成圖像信號的光電二極管、浮動擴散區以及插置在所述光電二極管與所述浮動擴散區之間的晶體管；和

讀出電路，所述讀出電路經由像素輸出線耦接到所述給定圖像像素，其中，所述晶體管基于在所述像素輸出線處的目標擺動電壓而在讀出操作期間部分地激活，并且其中，所述讀出電路對在所述像素輸出線處的對應于所述圖像信號的至少一部分的圖像讀出電壓執行所述讀出操作并且將所述圖像讀出電壓與所述目標擺動電壓進行比較。