专利名称：用于cmos图像传感器的输出选路结构的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及具有多个取样和保持处理通道的CMOS图像传感 器的领域，并且更特别地，涉及这种具有将信号从像素阵列选路(route) 至每个取样和保持处理通道的选路矩阵的CMOS图像传感器，其中每个 通道仅包括一种颜色。
背景技术：
随着CMOS图像传感器的图像大小及速度持续增加，正使用多通道 输出体系结构。然而，在多通道输出的情况下，必须使视频信号返回到 它们适当的次序。这个任务变得越来越困难并且在最终的视频信号串中 导致噪声问题。虽然现有技术令人满意，但其包括上述缺点。因此，需要具有其中 消除信号重组的多通道输出的CMOS图像传感器。发明内容本发明旨在克服上文列举问题中的一个或多个。简单概括而言，根 据本发明的一个方面，本发明在于一种CMOS图像传感器，该CMOS 图像传感器具有多个以阵列排列的像素、多个取样和保持阵列、以及以 预定次序将信号从每个像素选路至该多个取样和保持阵列的其中之一 的选路矩阵。根据下文对优选实施例的详细说明及所附权利要求书并且参考附 图，将更清晰地了解及领会本发明的这些及其他方面、目的、特征及优势。本发明的有益效果本发明具有以下优势消除读出时的信号重组、通过减小取样和保 持电路输出处的负载来增加操作速度、及增加具有大物理表面面积的像 素阵列的有效可用性。
图1是本发明的CMOS图像传感器的俯视图； 图2是本发明的典型CMOS主动像素的示意图； 图3是说明从像素选路至四个取样和保持阵列的示意图；及 图4是包含本发明的图像传感器的数字照相机的透视图，用于说明 本发明的典型商业实施例。
具体实施方式
参照图1,其示出了本发明的CMOS图像传感器10的俯视图。传 感器10包括排列成列及行的两维像素阵列20;滤色器阵列(CFA) (未示出)，其横跨像素定位以使每个像素接收特定的颜色。在优选实 施例中，该CFA是本领域中众所周知的贝尔滤色器。行解码器30电连 接到像素阵列20且用于选择性地将预定行的像素读出至选路矩阵40。 优选地， 一次一行地将这些行选路至选路矩阵。然后，选路矩阵40将 信号从像素阵列20选路至多个取样和保持阵列50中的其中之一。进一 步注意，像素被选路到取样和保持阵列50以便只有一种颜色被选路至 任何一个特定的取样和保持阵列50。取样和保持阵列50的数量取决于 所期望的速度可改变至四个或更多。在图3所示的低速布置中，存在四 个取样和保持阵列50且每一个阵列仅接收一种颜色。为使该速度加倍， 应具有8个取样和保持阵列50，且为使速度增加至三倍，应具有12个 阵列50。为清晰起见，应注意，在每一布置中，每一通道将只接收一种 颜色，如下文所详细描述的。信号从取样和保持阵列50被选路至如本 领域中众所周知的其他处理电路(未示出)用于产生图像的电子表示。参照图2，示出了 CMOS图像传感器10的典型像素60的示意图。 像素60包括接收转换成电荷的入射光的光电二极管70。传输门(TG) 80将电荷转移至将电荷转换为电压的浮置扩散90。该电压被发送至用 于緩沖信号幅度的放大器晶体管100。在优选实施例中，放大器100的 增益是一，或1,然而可根据所期望的设计使用其他增益因子。行选择 晶体管110从行解码器阵列30 (参见图1)接收信号，用于使特定行的 像素能够传送至选路矩阵40。复位门晶体管120用于在将另一个图像信 号传送至浮置扩散90之前复位并清除浮置扩散90的任何残余电荷。参照图3,示出了像素阵列20至选路矩阵40且随后至取样和保持 阵列50之间的连接的示意图。图3仅示出四个取样和保持阵列，虽然如上所述，为增加速度，可增加取样和保持阵列的数量。概括而言，四 保持阵列。例如，通过启动四组开关中的其中一个首先读出颜色1。每一组中的开关数量由N/4所决定，其中N是每一行中的像素数量。在传 输颜色1中，包括开关Sl、 S5、 S9及S13等的第一组开关都被闭合(为 图示清晰起见，所有开关都没有示出)。在这个实施例中，跳过三个开 关使得每第4个开关被闭合。对应的第二组开关被连接至该第一组开关， 并且在传输颜色1中，该组开关也基本上同时^皮关闭(S，l、 S'5、 S'9 及S，13等)以便将颜色1传输至那个特定的取样和保持电路50。第二 组中的开关数量也是N/4,其中N是一行中像素的总数量。在完成至取 样和保持电路50的传输后，这两组开关都一皮断开(Sl、 S5、 S9、 S13、 S，l、 S,5、 S，9、 S，13等等)。然后，通过使用其对应的第一及第二组开关(S2、 S6、 S10及S14 与S'2、 S'6、 S，IO、 S，14)重复以上序列将第二颜色传输至取样和保持 阵列50。该过程被同步使得在传输第二颜色之前传输第一颜色。类似地， 也以这种同步的方式重复颜色3 (使用开关S3、 S7、 Sll、 S15及S，3、 S'7、 S，ll、 S，15等)及颜色4 (使用开关S4、 S8、 S12、 S16等及S，4、 S，8、 S，12、 S，16等)以便传输其特定的颜色。应注意，对于贝尔图案， 取样和保持通道1(50)中的颜色是绿色1;取样和保持通道2(50)包含绿 色2;取样和保持通道3(50)包含红色；并且取样和保持通道4(50)包含 蓝色。应注意，对于四个通道而言，来自取样和保持通道50的颜色信 息基本上是同时输出的，以便随后附接的芯片外信号处理电路在基本相 同的时间接收每个像素的所有颜色信息(四个颜色通道)。应注意，若 存在8个通道，则在每个时钟周期将两个顺序的颜色信息信号发送至该 芯片外处理电路。本领域技术人员将认识到，随着增加通道数量，颜色 信息信号的数量也相应增加，如上文所述。参照图4,示出了包含本发明的图像传感器10的数字照相机130, 以用于说明普通消费者所熟知的本发明的典型商业实施例。主要元件符号说明10CMOS图像传感器20像素阵列30行解码器40选路矩阵50取样和保持阵列60典型像素70光电二极管80传输门90浮置扩散100像素放大器晶体管110行选择晶体管120复位门晶体管130数字照相才几
权利要求
1.一种CMOS图像传感器，包括(a)多个排列成阵列的像素；(b)多个取样和保持阵列；以及(c)以预定次序将信号从每个像素选路至该多个取样和保持阵列的其中之一的选路矩阵。
2. 如权利要求1的CMOS传感器，其中像素被选路矩阵电子地分 为多个组并且来自每一组的第 一信号被选路至相同的取样和保持阵列。
3. 如权利要求2的CMOS传感器，其中来自每一组的第二信号被 选路至相同的取样和保持阵列。
4. 如权利要求1的CMOS传感器，其中像素被选路矩阵电子地连接 成组并且选路矩阵以重复模式或基本上重复的模式将信号发送至该多 个取样和保持电路。
5. 如权利要求4的CMOS传感器，其中确定该重复模式使得从选路 矩阵至每 一 个取样保持电路的信号包含相同的彩色信号。
6. 如权利要求3的CMOS传感器，其中第一和第二信号分别通过选 路矩阵中的 一组在时间上基本同步的开关来选路。
7. 如权利要求6的CMOS传感器，其中该同步发生使得第一信号被 首先发送出选路矩阵且第二信号被第二发送出选路矩阵。
8. 如权利要求4的CMOS传感器，其中该重复模式在时间上被同步 以便在基本相同的时间从选路矩阵发出特定的信号。
9. 一种数字照相机，包括 CMOS图像传感器，其包括(a) 多个排列成阵列的像素；(b) 多个取样和保持阵列；以及(c )以预定次序将信号从每个像素选路至该多个取样和保持阵列 的其中之一的选路矩阵。
10. 如权利要求9的数字照相机，其中像素被选路矩阵电子地分成 组并且来自每一组的第 一信号被选路至相同的取样和保持阵列。
11. 如权利要求10的数字照相机，其中来自每一组的第二信号被选 路至相同的取样和保持矩阵。
12. 如权利要求9的数字照相机，其中像素被选路矩阵电子地连接成组并且选路矩阵以重复模式或基本重复的模式将信号发送至该多个 取样和保持电路。
13. 如权利要求12的数字照相机，其中确定重复模式使得从选路矩 阵至每一取样保持电路的信号包含相同的彩色信号。
14. 如权利要求11的数字照相机，其中第一和第二信号分别通过选路矩阵中 一组在时间上基本同步的开关来选路。
15. 如权利要求14的数字照相机，其中该同步发生以使第一信号被 首先发送出选路矩阵且第二信号被第二发送出选路矩阵。
16. 如权利要求12的数字照相机，其中重复模式在时间上同步以便 在基本相同的时间从选路矩阵发出特定的信号。
全文摘要
本发明公开了一种CMOS图像传感器，该CMOS图像传感器包括多个布置成阵列的像素、多个取样和保持阵列、及以预定次序将信号从每个像素选路至取样和保持阵列的其中之一的选路矩阵。
文档编号H04N5/225GK101273642SQ200680035740
公开日2008年9月24日 申请日期2006年9月18日 优先权日2005年9月30日
发明者徐伟泽 申请人:伊斯曼柯达公司