一种图像传感电路和方法_2

文档序号:9730444阅读:来源:国知局
后,直接输出所述积分信号。即在本发明实施例中可以同时支持积分然后读出模式ITR和积分同时读出模式IWR这两种工作模式。相对于现有技术的图像传感电路,若要实现两种工作模式,则需要引入有源器件。而本发明实施例不需要增加任何有源器件,故可以降低了电路的功耗,同时简化了电路结构。
[0042]由于本发明实施例的电路,没有引入额外的噪声源,提高了信噪比。并且,在积分然后读出模式ITR中,采样电容做积分电容使用,即采样电容与积分电容可以一起复位和积分,积分电容也起到了存储电荷的作用,从而可以提高电路的电荷处理能力。
[0043]本发明实施例提出的采样保持单元,对光信号放大电路没有特殊要求,故适用于各种信号采样电路。
【附图说明】
[0044]图1是一种图像传感电路的结构图;
[0045]图2是本发明一种图像传感电路实施例1的结构图;
[0046]图3是本发明一种图像传感电路实施例2的结构图;
[0047]图4是本发明的一种图像传感电路的时序图;
[0048]图5是本发明的一种图像传感电路积分同时读出模式IWR的时序图;
[0049]图6是本发明的一种图像传感电路积分然后读出模式ITR的时序图;
[0050]图7是本发明一种图像传感电路实施例3的结构图;
[0051]图8是本发明的一种图像传感的方法实施例的步骤流程图。
【具体实施方式】
[0052]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0053]在具体实现中,图像传感电路的快闪工作模式snapshot (即所有图像传感单元在同一时间开始和结束积分动作,完成对目标图像的信息采集)下,其读出电路的积分工作方式可以分为先积分然后读出模式ITR和积分同时读出模式IWR两种工作模式,这两种工作模式的区别主要体现在单元电路的设计上,若要同时实现,则需要付出较高的代价。参照图1所示的一种图像传感电路的结构图,整个电路由直接注入单元(即DI)、源极跟随器(即SF)和采样保持电路(即SH)构成,实现单元内采样保持,从而可以支持信号转换与信号输出同时进行的工作模式(即积分同时读出模式IWR)。但是这种电路结构中的源极跟随器SF,会增加单元电路的功耗和噪声,而且在有限的单元面积内,压缩积分电容Cint的大小,降低单元电路的电荷处理能力,从而影响整个电路的信噪比提升。
[0054]针对上述问题,本发明实施例提出的图像传感电路可以同时支持积分然后读出模式ITR和积分同时读出模式IWR这两种工作模式,并且不需要引入有源器件,大大降低了电路设计的复杂度和功耗,且易于实现。
[0055]实施例一:
[0056]参照图2,示出了本发明一种图像传感电路实施例1的结构图,具体可以包括:
[0057]传感器101,用于采集入射光线的光信号,并将所述光信号转换成电信号;
[0058]在本发明的一种优选实施例中,所述传感器的输入端可以连接工作电压,输出端可以连接所述光信号放大单元。
[0059]在本发明具体应用的一种示例中,所述传感器可以为光电二极管或者光敏电阻,当然,也可以是其他的传感器,本发明实施例对此不加以限制。
[0060]光信号放大单元102,用于在复位后对所述电信号进行积分,生成积分信号;
[0061]采样保持单元103,用于在复位后对所述积分信号进行采样生成采样信号,采样结束后输出所述采样信号;或者,用于与所述光信号放大单元同时进行复位和积分,在积分结束后,直接输出所述积分信号。
[0062]在本发明实施例中的图像传感电路,可以同时支持积分然后读出模式ITR和积分同时读出模式IWR这两种工作模式。具体而言,本发明实施例的图像传感电路可以通过首先传感器将采集入射光线的光信号转换为电信号,再通过复位后光信号放大单元对所述电信号积分生成积分信号,最后通过复位后采样保持单元对所述积分信号进行采样生成采样信号,采样结束后输出所述采样信号;或者,用于与所述光信号放大单元同时进行复位和积分,在积分结束后,直接输出所述积分信号。本发明实施例中的图像传感电路实现了积分然后读出模式ITR和积分同时读出模式IWR这两种工作模式,并且不需要引入有源器件,降低电路的功耗和噪声,同时简化了电路结构,降低制造成本。
[0063]实施例二:
[0064]参照图3,示出了本发明的一种图像传感电路的实施例2的结构图,具体可以包括:
[0065]传感器201,用于采集入射光线的光信号,并将所述光信号转换成电信号;
[0066]光信号放大单兀202,用于在复位后对所述电信号进行积分,生成积分信号;
[0067]在本发明的一种优选实施例中,所述光信号放大单元包括第一复位开关RST1,第一晶体管Ml和积分电容Cint ;所述第一晶体管Ml的栅极连接第一控制电压VG,源极连接所述传感器的输出端,漏极连接所述积分电容Cint及第一复位开关RST1,所述第一复位开关RST1连接第二控制电压VR,所述积分电容Cint接地;
[0068]当所述第一复位开关RST1闭合时,所述积分电容Cint复位至所述第二控制电压VR(第二控制电压VR),以清除在先的积分信号。
[0069]当所述第一复位开关RST1断开时,所述积分电容Cint对所述电信号进行积分生成积分信号。
[0070]采样保持单元203,用于在复位后对所述积分信号进行采样生成采样信号,采样结束后输出所述采样信号;或者,用于与所述光信号放大单元同时进行复位和积分,在积分结束后,直接输出所述积分信号。
[0071]在本发明具体应用的一种示例中,所述采样保持单元包括采样控制开关SH,第二复位开关RST2,输出控制开关ROW和采样电容CS ;所述采样控制开关SH连接所述第二复位开关RST2、输出控制开关ROW和采样电容CS,所述第二复位开关RST2连接第二控制电压VR;所述采样电容CS接地。参照图4所示的本发明的一种图像传感电路的时序图,图像传感电路的工作过程可以如下所示:
[0072]1、当第二复位开关RST2为高电平(闭合)时,采样电容CS复位,清除在先的采样信号;
[0073]2、当第二复位开关RST2为低电平(断开),采样控制开关SH为高电平时,采样电容CS对光信号放大电路中的积分信号进行采集生成采样信号;
[0074]3、当输出控制开关ROW为高电平时,输出所述采样信号。
[0075]在本发明实施例中,直接由积分电容Cint给采样电容CS充放电,每次采样控制开关SH导通前,第二复位开关Rst2先闭合,清除掉采样电容CS上保存的上一状态,再将采样控制开关SH导通,积分电容Cint与采样电容CS之间电荷重新分配,若采样开关导通前积分电容Cint的电压为Vin,采样控制开关SH导通后,采样电容CS和积分电容Cint的电压相等,为Vin*Cint/ (Cint+Cs),此电压与Vin成正比,采样电容CS采样到了当前有效的光信号,之后可以通过输出控制开关ROW控制时序对光信号进行转移输出。
[0076]在本发明实施例中的图像传感电路,可以实现积分然后读出模式ITR和积分同时读出模式IWR这两种工作模式,参照5所示的本发明的一种图像传感电路积分同时读出模式IWR的时序图,图像传感电路的工作过程可以如下所示:
[0077](1)在积分同时读出模式IWR下;
[0078]当所述第二复位开关RST2闭合时,所述采样电容CS复位至所述第二控制电压VR,以清除在先的采样信号;
[0079]当所述第二复位开关RST2断开后,所述采样控制开关SH闭合,所述采样电容CS对所述积分信号进行采样生成采样信号;
[0080]当所述采样控制开关SH断开后,所述输出控制开关ROW闭合,输出所述采样信号,并且所述第一复位开关RST1闭合,所述积分电容Cint复位至所述第二控制电压VR,以清除在先的积分信号。
[0081]
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