[发明专利]用于CMOS图像传感器的输出选路结构有效

专利信息
申请号: 200680035740.2 申请日: 2006-09-18
公开(公告)号: CN101273642A 公开(公告)日: 2008-09-24
发明(设计)人: 徐伟泽 申请(专利权)人: 伊斯曼柯达公司
主分类号: H04N9/04 分类号: H04N9/04;H04N3/15
代理公司: 中国专利代理(香港)有限公司 代理人: 张雪梅;王忠忠
地址: 美国*** 国省代码: 美国;US
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摘要:
搜索关键词: 用于 cmos 图像传感器 输出 结构
【说明书】:

技术领域

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。

附图说明

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缓冲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,四种颜色的每一种以预定的次序在时间上顺序地被选路至特定的取样和保持阵列。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S1、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被关闭(S’1、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,这两组开关都被断开(S1、S5、S9、S13、S’1、S’5、S’9、S’13等等)。

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