[发明专利]高速全局快门图像传感器像素及其像素信号采集方法

权利要求书

1.一种高速全局快门图像传感器像素，包括复位开关（M1），光电二极管（D），第一、第二采样电容（C1、C2），第一、第二、第三缓冲放大器（AMP1、AMP2、AMP3），第一、第二采样开关（S1、S2），行选开关（READ）；所述复位开关（M1）的输入端接复位电压Vreset，输出端连接到光电二极管（D）的负极和第一缓冲放大器（AMP1）的输入端，光电二极管（D）的正极接地；其特征在于所述第一缓冲放大器（AMP1）的输出端通过第一采样开关（S1）连接到第一采样电容（C1）和第二缓冲放大器（AMP2）的输入；第二缓冲放大器（AMP2）的输出端通过第二采样开关（S2）连接到第二采样电容（C2）和第三缓冲放大器（AMP3）的输入端；第二采样电容（C2）的另一端接地，第三缓冲放大器（AMP3）的输出端通过行选开关（READ）连接到总线（BUS）。

2.根据权利要求1所述的高速全局快门图像传感器像素，其特征在于所述第一缓冲放大器（AMP1）由第一源级跟随器（M12）及其电流源负载（M13）构成，第二缓冲放大器（AMP2）由第二源级跟随器（M15）及其电流源负载（M16）构成。

3.根据权利要求1所述的高速全局快门图像传感器像素，其特征在于所述第一缓冲放大器（AMP1）由第一源级跟随器（M12）构成，第二缓冲放大器（AMP2）由第二源级跟随器（M15）构成。

4.一种如权利要求1所述的高速全局快门图像传感器像素的像素信号采集方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤一：将复位开关（M1）闭合，使光电二极管（D）复位；

步骤二：将复位开关（M1）断开，第一帧曝光开始，光电二极管（D）的负极电压随着曝光时间的增加开始逐渐降低；

步骤三：在帧转移时间内，将第一、第二采样开关（S1、S2）闭合，光电二极管（D）的像素信号电压Vsignal通过第一、第二采样开关（S1、S2）被采集到第二采样电容（C2）上面供随后读出；

步骤四：在第二帧开始时先将复位开关（M1）闭合使光电二极管（D）复位，然后将复位开关（M1）断开，将第一采样开关（S1）闭合使第二帧的复位电压Vreset被采集到第一采样电容（C1）上供随后读出；

重复步骤三、四得到第二帧像素信号电压Vsignal和第三帧复位电压Vreset；以此类推，获取各帧图像像素光信号。

5.一种如权利要求1所述的高速全局快门图像传感器像素的像素信号采集方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤一：将复位开关（M1）闭合，使光电二极管（D）复位；

步骤二：将复位开关（M1）断开，第一帧曝光开始，光电二极管（D）的负极电压随着曝光时间的增加开始逐渐降低；

步骤三：在帧转移时间内，第一、第二采样开关（S1、S2）闭合，光电二极管（D）的像素信号电压Vsignal通过第一、第二采样开关（S1、S2）被采集到第二采样电容（C2）上面供随后读出；

步骤四：在第二帧开始时首先将复位开关（M1）闭合使光电二极管（D）复位，然后将复位开关（M1）断开，第二帧曝光开始；

步骤五：在第二帧帧转移时间内将第一采样开关（S1）闭合使第二帧的像素信号电压Vsignal被采集到第一采样电容（C1）上供随后读出；

重复上述步骤得到第三、四像素信号电压Vsignal；以此类推，获取各帧图像像素光信号。