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高增益圖像傳感器的控制方法與流程

文檔序號(hào):40633454發(fā)布日期:2025-01-10 18:39閱讀:來(lái)源:國(guó)知局

技術(shù)特征:

1.一種高增益圖像傳感器的控制方法,其特征在于,

2.如權(quán)利要求1所述的高增益圖像傳感器的控制方法,其特征在于,當(dāng)所述列pmos放大管的柵極通過(guò)第一電容與所述列共用的電流輸出連線相連時(shí),在所述列pmos放大管的柵極與漏極之間設(shè)置第二電容,通過(guò)改變所述第一電容與第二電容的比例,改變所述列信號(hào)讀出單元在所述列共用的電流輸入連線上對(duì)讀出行像素單元浮置擴(kuò)散區(qū)信號(hào)的放大倍數(shù)。

3.如權(quán)利要求1所述的高增益圖像傳感器的控制方法,其特征在于,所述列信號(hào)讀出單元還包括相關(guān)電源產(chǎn)生模塊,通過(guò)所述相關(guān)電源產(chǎn)生模塊鎖存第一偏置電壓并輸出列第二電源電壓至所述列pmos放大管的源極,以使得所述列信號(hào)讀出單元的電源在采樣參考信號(hào)和采樣圖像信號(hào)時(shí)具有相關(guān)性,從而消除電源噪聲對(duì)相關(guān)雙采樣的影響。

4.如權(quán)利要求3所述的高增益圖像傳感器的控制方法,其特征在于,所述相關(guān)電源產(chǎn)生模塊包括至少一個(gè)源跟隨晶體管,所述相關(guān)電源產(chǎn)生模塊的源跟隨晶體管的漏極連接第一電源電壓,源極連接列第二電源電壓輸出端,柵極在采樣參考信號(hào)的時(shí)間之前采樣并鎖存所述第一偏置電壓,產(chǎn)生列信號(hào)讀出單元所需要的在采樣參考信號(hào)和采樣圖像信號(hào)時(shí)具有相關(guān)性的列第二電源電壓。

5.如權(quán)利要求4所述的高增益圖像傳感器的控制方法,其特征在于,所述相關(guān)電源產(chǎn)生模塊的源跟隨晶體管的柵極通過(guò)第七開(kāi)關(guān)采樣所述第一偏置電壓,并保持在第三電容上,在采樣參考信號(hào)的時(shí)間之前進(jìn)行逐行或逐幀的采樣保持。

6.如權(quán)利要求3所述的高增益圖像傳感器的控制方法,其特征在于,所述列信號(hào)讀出單元還包括噪聲補(bǔ)償模塊,所述噪聲補(bǔ)償模塊感應(yīng)所述第一電源電壓或列第二電源電壓的波動(dòng)并產(chǎn)生負(fù)反饋信號(hào)作用于所述列第二電源電壓,以抑制所述列第二電源電壓的波動(dòng)。

7.如權(quán)利要求6所述的高增益圖像傳感器的控制方法,其特征在于,所述噪聲補(bǔ)償模塊包括電流鏡單元,所述電流鏡單元的偏置端通過(guò)第四電容與所述第一電源電壓輸出端相連,所述電流鏡單元的漏極與所述列第二電源電壓輸出端相連。

8.如權(quán)利要求7所述的高增益圖像傳感器的控制方法,其特征在于,所述電流鏡單元的偏置端還通過(guò)第八開(kāi)關(guān)采樣第二偏置電壓,并保持在第五電容上,以進(jìn)行逐行或逐幀的采樣保持。

9.如權(quán)利要求7所述的高增益圖像傳感器的控制方法,其特征在于,所述電流鏡單元為共源共柵電流鏡。

10.如權(quán)利要求6所述的高增益圖像傳感器的控制方法,其特征在于,所述噪聲補(bǔ)償模塊包括放大晶體管,所述放大晶體管的柵極通過(guò)第六電容與所述列第二電源電壓輸出端相連,漏極與電流源相連,并通過(guò)第七電容與所述相關(guān)電源產(chǎn)生電路的源跟隨晶體管的柵極相連,所述放大晶體管的柵極與漏極之間連接有第九開(kāi)關(guān),可以通過(guò)逐行或逐幀的閉合所述第九開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)所述放大晶體管的直流偏置。

11.如權(quán)利要求1所述的高增益圖像傳感器的控制方法,其特征在于,所述列信號(hào)讀出單元還包括鉗位模塊,在采樣參考信號(hào)和采樣圖像信號(hào)之前,分別通過(guò)所述鉗位模塊將所述像素單元的源跟隨晶體管漏極的電壓鉗位到同一電平。

12.如權(quán)利要求11所述的高增益圖像傳感器的控制方法,其特征在于,所述鉗位模塊包括鉗位晶體管,所述鉗位晶體管的源極連接所述列第二電源電壓,柵極和漏極彼此連接,同時(shí)漏極通過(guò)第十開(kāi)關(guān)連接所述像素單元的源跟隨晶體管的漏極。

13.如權(quán)利要求12所述的高增益圖像傳感器的控制方法,其特征在于,所述鉗位晶體管的尺寸為固定尺寸或陣列可調(diào)尺寸。

14.如權(quán)利要求3所述的高增益圖像傳感器的控制方法,其特征在于,每個(gè)所述列信號(hào)讀出單元對(duì)應(yīng)一個(gè)相關(guān)電源產(chǎn)生模塊,或者,多個(gè)所述列信號(hào)讀出單元對(duì)應(yīng)一個(gè)相關(guān)電源產(chǎn)生模塊。

15.如權(quán)利要求6所述的高增益圖像傳感器的控制方法,其特征在于,每個(gè)所述列信號(hào)讀出單元對(duì)應(yīng)一個(gè)噪聲補(bǔ)償模塊,或者,多個(gè)所述列信號(hào)讀出單元對(duì)應(yīng)一個(gè)噪聲補(bǔ)償模塊。

16.如權(quán)利要求11所述的高增益圖像傳感器的控制方法,其特征在于,每個(gè)所述列信號(hào)讀出單元對(duì)應(yīng)一個(gè)鉗位模塊,或者,多個(gè)所述列信號(hào)讀出單元對(duì)應(yīng)一個(gè)鉗位模塊。

17.如權(quán)利要求1所述的高增益圖像傳感器的控制方法,其特征在于,包括:

18.如權(quán)利要求17所述的高增益圖像傳感器的控制方法,其特征在于,采樣所述像素單元輸出至所述列信號(hào)讀出單元的圖像信號(hào)的步驟包括:

19.如權(quán)利要求18所述的高增益圖像傳感器的控制方法,其特征在于,根據(jù)從所述像素單元讀取的電壓信號(hào)進(jìn)行判斷的步驟包括:

20.如權(quán)利要求19所述的高增益圖像傳感器的控制方法,其特征在于,利用模數(shù)轉(zhuǎn)換的斜坡電壓的下降區(qū)間作為所述閾值電壓。

21.如權(quán)利要求17所述的高增益圖像傳感器的控制方法,其特征在于,采樣所述像素單元輸出至所述列信號(hào)讀出單元的圖像信號(hào)的步驟包括:

22.如權(quán)利要求18或21所述的高增益圖像傳感器的控制方法,其特征在于,所述像素單元的源跟隨晶體管的源極輸出至所述列信號(hào)讀出單元時(shí),通過(guò)所述像素單元的雙轉(zhuǎn)換增益控制晶體管調(diào)整所述第一轉(zhuǎn)換增益。

23.如權(quán)利要求22所述的高增益圖像傳感器的控制方法,其特征在于,通過(guò)所述像素單元的雙轉(zhuǎn)換增益控制晶體管調(diào)整所述第一轉(zhuǎn)換增益的步驟包括:

24.如權(quán)利要求17所述的高增益圖像傳感器的控制方法,其特征在于,通過(guò)開(kāi)關(guān)模塊控制所述像素單元的源跟隨晶體管的源極或漏極輸出至所述列信號(hào)讀出單元。


技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種高增益圖像傳感器的控制方法,通過(guò)在列信號(hào)讀出單元中設(shè)置列偏置電流源以及列PMOS放大管,所述列偏置電流源與列共用的電流輸出連線相連,所述列PMOS放大管的漏極與列共用的電流輸入連線相連,所述列PMOS放大管的柵極直接或通過(guò)電容與所述列共用的電流輸出連線相連,可在所述列共用的電流輸入連線上得到放大的讀出行像素單元浮置擴(kuò)散區(qū)的信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)超高轉(zhuǎn)換增益,拓展暗光場(chǎng)景下的動(dòng)態(tài)范圍;列信號(hào)讀出單元中的器件結(jié)構(gòu)尺寸可以遠(yuǎn)大于像素內(nèi)晶體管,工藝一致性更好,也可以更靈活調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換增益;通過(guò)驅(qū)動(dòng)列信號(hào)讀出單元中的開(kāi)關(guān)模塊,實(shí)現(xiàn)SHCG模式與STD模式之間的切換,操作時(shí)對(duì)電源和地的沖擊更小,提高了電路穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員:趙立新,魏經(jīng)緯,文宇昊,李懷兆
受保護(hù)的技術(shù)使用者:格科微電子(上海)有限公司
技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2025/1/9
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