一种像素点结构、阵列及其控制方法
【专利摘要】一种像素点结构、阵列及其控制方法，所述像素点结构包括：第一NMOS管、第二NMOS管、光电传感器、电流源；所述第一NMOS管的漏极选择性连接至第一电压或第二电压，所述第一NMOS管栅极选择性连接至第三电压或第四电压，所述第一NMOS管源极连接至所述第二NMOS管的栅极以及所述光电传感器；所述第二NMOS管的漏极连接至所述第三电压，所述第二NMOS管的源极连接至所述电流源，所述第二NMOS管的源极选择性连接至第三电压或所述像素点输出端。所述像素点结构可以用来稳定第三电压。
【专利说明】一种像素点结构、阵列及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子领域，尤其涉及一种像素点结构、阵列及其控制方法。
【背景技术】
[0002]包含像素点结构的图像处理芯片为获得稳定的参考电压，通常需要外接一个大电容作为负载。但通过在图像处理芯片外部接大电容的方式来稳定参考电压，需要增加一个大电容，占用空间较大，稳压效果受到芯片封装产生的电感的影响，参考电压的稳定性依然有待提尚。
【发明内容】
[0003]本发明实施例解决的问题是如何稳定参考电压。
[0004]为解决上述问题，本发明实施例提供一种像素点结构，包括:第一 NMOS管、第二NMOS管、光电传感器、电流源；
[0005]所述第一 NMOS管的漏极选择性连接至第一电压或第二电压，所述第一 NMOS管栅极选择性连接至第三电压或第四电压，所述第一 NMOS管源极连接至所述第二 NMOS管的栅极以及所述光电传感器；
[0006]所述第二 NMOS管的漏极连接至所述第三电压，所述第二 NMOS管的源极连接至所述电流源，所述第二 NMOS管的源极选择性连接至第三电压或所述像素点输出端。
[0007]可选的，所述传感器包括光敏二极管，所述光敏二极管阴极连接至所述第一 NMOS管的源极。
[0008]可选的，所述第一电压低于所述第二电压。
[0009]可选的，所述第一电压范围是0V-1V。
[0010]可选的，其特征在于，所述第二电压范围是3V-4V。
[0011]可选的，所述第三电压包括:基准电压。
[0012]可选的，所述第四电压包括:复位电压。
[0013]可选的，所述电流源包括:第三NMOS管、第四NMOS管；
[0014]所述第三NMOS管的漏极连接至所述第二 NMOS管的源极，所述第三NMOS管的源极连接至所述第四NMOS管的漏极，所述第三NMOS管的栅极连接到第五电压；
[0015]所述第四NMOS管的栅极连接至第六电压，所述第四NMOS管的源极连接至第七电压。
[0016]可选的，所述第五电压、第六电压包括:由基本的偏置电压产生电路产生的控制电压。
[0017]可选的，所述第七电压包括:地。
[0018]可选的，所述的、像素点结构、还包括:第五NMOS管，所述第五NMOS管连接在所述第一 NMOS管的源极与所述光电传感器之间；
[0019]所述第五NMOS管的漏极连接至所述第一 NMOS管的源极，所述第五NMOS管的源极连接至所述光电传感器，所述第五NMOS管的栅极连接至第八电压。
[0020]本发明实施例还提供一种像素点结构的控制方法，包括:
[0021]所述像素点结构稳定所述第三电压时，所述第一 NMOS管的漏接连接至所述第一电压，所述第一 NMOS管栅极连接至所述第三电压，所述第二 NMOS管的源极连接至所述第三电压；
[0022]所述像素点结构采集图像时，所述第一 NMOS管的漏接连接至所述第二电压，所述第一 NMOS管栅极连接至所述第四电压，所述第二 NMOS管的源极连接至所述像素点输出端。
[0023]本发明实施例还提供一种像素点阵列，包括:N行M列上述像素点结构，N、M均为自然数；
[0024]所述像素点阵列中每个像素点的对应电压分别连接在一起；
[0025]所述M列中每列像素点结构的输出端连接在一起，作为列输出端。
[0026]本发明实施例还提供一种像素点阵列的控制方法，包括:
[0027]所述像素点阵列采集图像时，所述像素点阵列每个像素点结构中所述第一 NMOS管的漏接连接至所述第二电压，所述第一 NMOS管栅极连接至所述第四电压，所述第二 NMOS管的源极连接至所述像素点输出端；
[0028]所述像素点阵列稳定所述第三电压时，所述像素点阵列每个像素点结构的所述第一NMOS管的漏接连接至所述第一电压，所述第一 NMOS管栅极连接至所述第三电压，所述第二NMOS管的源极连接至所述第三电压。
[0029]与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点:
[0030]通过将未处于图像采集状态的像素点结构的MOS管电容连接至第三电压，使得第三电压接有电容负载，却不需从外部另行引入大电容，从而减小电路面积，稳定第三电压。
[0031]进一步，第一 NMOS管的漏极选择性连接至第一电压或第二电压，使得像素点结构的工作状态可以通过第一电压和第二电压的状态进行控制，从而明确像素点结构的工作状态，利用未工作于采样状态的像素点稳定第三电压。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1是本发明实施例中一种像素点结构；
[0033]图2是本发明实施例中另一种像素点结构。
【具体实施方式】
[0034]如前所述，包含像素点结构的图像处理芯片为获得稳定的参考电压，通常需要外接一个大电容作为负载。但通过在图像处理芯片外部接大电容的方式来稳定参考电压，需要增加一个大电容，占用空间较大，稳压效果受到芯片封装产生的电感的影响，参考电压的稳定性依然有待提尚。
[0035]针对这一问题，本发明实施例通过将未处于采样状态的像素点结构的级间电容连接至参考电压，使得参考电压接有电容负载，不需从外部另行引入电容，从而减小电路面积，提供稳定的参考电压。
[0036]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0037]图1是本发明实施例中一种像素点结构。如图1所示的像素点结构由第一 NMOS管匪1、第二 NMOS管匪2、光电传感器11和电流源12 ;第一 NMOS管匪I的漏极选择性连接至第一电压或第二电压，第一 NMOS管匪I栅极选择性连接至第三电压或第四电压，第一 NMOS管匪I源极连接至第二 NMOS管匪2的栅极以及光电传感器11 ;第二 NMOS管匪2的漏极连接至第三电压，第二 NMOS管匪2的源极连接至电流源，第二 NMOS管匪2的源极选择性连接至第三电压或所述像素点输出端。其中，光电传感器11的将光信号转变为电信号，光电传感器11根据光信号的强弱，输出不同强度的电信号，电流源12为像素结构提供稳定电流。
[0038]在具体实施中，光电传感器11可以是光敏二极管，光敏二极管的阴极连接第一NMOS管的源极。光敏二极管，又叫光电二极管(photod1de)是一种能够将光转换成电流或者电压信号的光探测器。管芯常使用一个具有光敏特征的PN结，对光的变化非常敏感，具有单向导电性，而且光强不同的时候会改变电学特性，因此，可以利用光照强弱来改变电路中的输出电压。
[0039]在具体实施中，第一电压的电压值低于第二电压的电压值。
[0040]在本发明一实施例中，第一电压的取值范围是0V-1V。
[0041]在本发明另一实施例中，第二电压的取值范围是3V-4V。
[0042]在具体实施中，第三电压可以是基准电压。
[0043]在本发明一实施例中，像素点结构所在的芯片包含模数转换电路，转换电路需要稳定的基准电压来保证模数转换器的精度，利用未处于图像采集状态的像素点结构稳定上述模数转换电路的基准电压，从而提升模数转换器的精度。
[0044]在具体实施中，第四电压包括复位电压。
[0045]本发明一实施例中，在像素点结构进行图像采集时，复位电压在像素点结构需要复位时，通过提供一个高电平使像素点结构复位，像素点结构复位后，复位电压回归低电平。
[0046]在具体实施中，像素点结构中电流源可以由第三NMOS管和第四NMOS管组成，第三NMOS管的漏极连接至第二 NMOS管的源极，第三NMOS管的源极连接至第四NMOS管的漏极，第三NMOS管的栅极连接到第五电压；第四NMOS管的栅极连接至第六电压，所述第四NMOS管的源极连接至第七电压。
[0047]在具体实施中，第五电压、第六电压可以由基本的偏置电压产生电路产生的控制电压。
[0048]在具体实施中，第四NMOS管的源极连接至第七电压可以是将第四NMOS管的源极接地。
[0049]在具体实施中，像素点结构还可以包含连接在所述第一 NMOS管的源极与所述光电传感器之间的第五NMOS管。第五NMOS管的漏极连接第一 NMOS管的源极，第五NMOS管的源极连接光电传感器，第五NMOS管的栅极接入第八电压。
[0050]图2是本发明实施例中一种像素点结构，由第一 NMOS管M1、第二 NMOS管M2、第三NMOS管M3、第四NMOS管M4、第五NMOS管M5、光电二极管TO组成。第一 NMOS管Ml的漏极选择性连接至第一电压或第二电压，第一 NMOS管Ml栅极选择性连接至第三电压或第四电压，第一 NMOS管Ml源极连接至第二 NMOS管M2的栅极以及第五NMOS管M5的漏极，第五NMOS管M5的源极连接至光敏二极管阴极，第五NMOS管M5的栅极连接至第八电压；第二NMOS管M2的漏极连接至所述第三电压，第二 NMOS管M2的源极连接至第三NMOS管M3的漏极，第二 NMOS管M2的源极选择性连接至第三电压或所述像素点输出端；第三NMOS管M3的源极连接至第四NMOS管M4的漏极，第三NMOS管M3的栅极连接到第五电压；第四NMOS管M4的栅极连接至第六电压，第四NMOS管M4的源极连接至第七电压。
[0051 ] 本发明实施例还提供一种像素点结构的控制方法:像素点结构稳定所述第三电压时，第一 NMOS管的漏接连接至第一电压，第一 NMOS管栅极连接至所述第三电压，第二 NMOS管的源极连接至第三电压；像素点结构采集图像时，第一 NMOS管的漏接连接至第二电压，所述第一 NMOS管栅极连接至所述第四电压，所述第二 NMOS管的源极连接至所述像素点输出端。
[0052]具体实施中，像素点结构采集图像时，第一 NMOS管的漏接连接至第二电压，所述第一 NMOS管栅极连接至所述第四电压，第二 NMOS管的源极连接至所述像素点输出端，光电传感器根据光信号的强弱，输出不同强度的电信号，通过电信号强度的不同，控制工作在饱和区的第二 NMOS管的源极输出电压大小，将第二 NMOS管的源极作为像素点结构的输出端，可以获知光信号的强弱；像素点结构稳定第三电压时，第一 NMOS管的漏接连接至第一电压，第一 NMOS管栅极连接至所述第三电压，第二 NMOS管的源极连接至第三电压。第一NMOS管的漏接连接至第一电压，像素点结构未进行图像采集，此时可以利用像素点结构的MOS管电容对第三电压进行稳定。第一 NMOS管的栅电容，第二 NMOS管的漏电容和源电容均作为第三电压的负载电容使得第三电压接有电容负载，却不需从外部另行引入大电容，从而减小电路面积，稳定第三电压。
[0053]在本发明一实施例中，像素点结构如图2所示。像素点结构采集图像时第一 NMOS管Ml的漏接连接至第二电压，第一 NMOS管Ml栅极连接至所述第四电压，第二 NMOS管M2的源极连接至所述像素点输出端。光敏二极管H)根据光信号的强弱不同，以不同的速度积累电荷，第五NMOS管M5的栅极所接的第七电压控制第五NMOS管M5的通断，第五NMOS管导通时，将光电二极管H)的电信号送至第二 NMOS管M2，控制工作在饱和区的第二 NMOS管M2的源极输出电压大小，将第二 NMOS管M2的源极作为像素点结构的输出端，可以获知光信号的强弱。像素点结构稳定第三电压时，第一 NMOS管Ml的漏接连接至第一电压，第一 NMOS管Ml栅极连接至所述第三电压，第二 NMOS管M2的源极连接至第三电压。第一 NMOS管Ml的漏接连接至第一电压，像素点结构未进行图像采集，此时可以利用像素点结构的MOS管电容对第三电压进行稳定。第一 NMOS管Ml的栅电容，第二 NMOS管M2的漏电容、源电容和第四NMOS管M4的漏电容均作为第三电压的负载电容使得第三电压接有电容负载，却不需从外部另行引入大电容，从而减小电路面积，稳定第三电压。
[0054]本发明实施例还提供一种像素点阵列，由N行M像素点结构组成，N、M均为自然数。像素点阵列中每个像素点的对应电压分别连接在一起，M列中每列像素点结构的输出端连接在一起，作为列输出端。
[0055]在本发明一实施例中，组成像素点阵列的像素点结构如图1所示，此时M行N列的像素点的第一电压、第二电压、第三电压、第四电压均分别连接在一起，每列的每个像素点结构中第二 NMOS管匪2的源极相连，作为列输出端。
[0056]在本发明另一实施例中，组成像素点阵列的像素点结构如图2所示，此时M行N列的像素点的第一电压、第二电压、第三电压、第四电压、第五电压、第六电压、第七电压、第八电压均分别连接在一起，每列的每个像素点结构中第二 NMOS管匪2的源极相连，作为列输出端。
[0057]本发明实施例还提供一种像素点阵列的控制方法，像素点阵列采集图像时，像素点阵列每个像素点结构中第一 NMOS管的漏接连接至第二电压，第一 NMOS管栅极连接至第四电压，第二 NMOS管的源极连接述像素点输出端；像素点阵列稳定第三电压时，像素点阵列每个像素点结构的第一 NMOS管的漏接连接至第一电压，第一 NMOS管栅极连接至第三电压，所述第二 NMOS管的源极连接至第三电压。对第三电压的稳压效果和像素点阵列的大小、像素点阵列中每个像素点结构中NMOS管的长宽比、像素点阵列的布局、像素点阵列所在芯片的电路板制造工艺等因素相关。
[0058]本发明实施例通过将未处于图像采集状态的像素点结构的MOS管电容连接至第三电压，使得第三电压接有电容负载，却不需从外部另行引入大电容，从而减小电路面积，稳定第三电压。
[0059]虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【权利要求】
1.一种像素点结构，其特征在于，包括: 第一 NMOS管、第二 NMOS管、光电传感器、电流源； 所述第一 NMOS管的漏极选择性连接至第一电压或第二电压，所述第一 NMOS管栅极选择性连接至第三电压或第四电压，所述第一 NMOS管源极连接至所述第二 NMOS管的栅极以及所述光电传感器； 所述第二 NMOS管的漏极连接至所述第三电压，所述第二 NMOS管的源极连接至所述电流源，所述第二 NMOS管的源极选择性连接至第三电压或所述像素点输出端。
2.根据权利要求1所述的像素点结构，其特征在于，所述传感器包括光敏二极管，所述光敏二极管阴极连接至所述第一 NMOS管的源极。
3.根据权利要求1所述的像素点结构，其特征在于，所述第一电压低于所述第二电压。
4.根据权利要求1所述的像素点结构，其特征在于，所述第一电压范围是0V-1V。
5.根据权利要求1所述的像素点结构，其特征在于，所述第二电压范围是3V-4V。
6.根据权利要求1所述的像素点结构，其特征在于，所述第三电压包括:基准电压。
7.根据权利要求1所述的像素点结构，其特征在于，所述第四电压包括:复位电压。
8.根据权利要求1所述的像素点结构，其特征在于，所述电流源包括:第三NMOS管、第四NMOS管； 所述第三NMOS管的漏极连接至所述第二 NMOS管的源极，所述第三NMOS管的源极连接至所述第四NMOS管的漏极，所述第三NMOS管的栅极连接至第五电压； 所述第四NMOS管的栅极连接至第六电压，所述第四NMOS管的源极连接至第七电压。
9.根据权利要求8所述的像素点结构，其特征在于，所述第五电压、第六电压包括:由基本的偏置电压产生电路产生的控制电压。
10.根据权利要求8所述的像素点结构，其特征在于，所述第七电压包括:地。
11.根据权利要求1或8所述的像素点结构，其特征在于，还包括:第五NMOS管，所述连接在所述第一 NMOS管的源极与所述光电传感器之间； 所述第五NMOS管的漏极连接至所述第一 NMOS管的源极，所述第五NMOS管的源极连接至所述光电传感器，所述第五NMOS管的栅极连接至第八电压。
12.—种权利要求1所述的像素点结构的控制方法，其特征在于，包括: 所述像素点结构稳定所述第三电压时，所述第一 NMOS管的漏接连接至所述第一电压，所述第一 NMOS管栅极连接至所述第三电压，所述第二 NMOS管的源极连接至所述第三电压； 所述像素点结构采集图像时，所述第一 NMOS管的漏接连接至所述第二电压，所述第一NMOS管栅极连接至所述第四电压，所述第二 NMOS管的源极连接至所述像素点输出端。
13.一种像素点阵列，其特征在于，包括:N行M列权利要求1-11任一项所述的像素点结构，N、M均为自然数； 所述像素点阵列中每个像素点的对应电压分别连接在一起； 所述M列中每列像素点结构的输出端连接在一起，作为列输出端。
14.一种权利要求13所述的像素点阵列的控制方法，其特征在于，包括: 所述像素点阵列采集图像时，所述像素点阵列每个像素点结构中所述第一 NMOS管的漏接连接至所述第二电压，所述第一 NMOS管栅极连接至所述第四电压，所述第二 NMOS管的源极连接至所述像素点输出端； 所述像素点阵列稳定所述第三电压时，所述像素点阵列每个像素点结构的所述第一NMOS管的漏接连接至所述第一电压，所述第一 NMOS管栅极连接至所述第三电压，所述第二NMOS管的源极连接至所述第三电压。
【文档编号】H04N5/374GK104486565SQ201410854189
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月31日 优先权日:2014年12月31日
【发明者】赵立新, 乔劲轩, 李敏兰 申请人:格科微电子（上海）有限公司