[发明专利]图像传感器及其像素阵列电路

说明书

本发明提供一种图像传感器及其像素阵列电路。图像传感器包括像素阵列电路及读出电路。像素阵列电路包括多个像素单元。各像素单元包括光传感器、传输电路、源极追随电路以及电压调整电路。传输电路耦接在光传感器与浮动扩散节点之间，且受控于传输控制信号以控制光传感器与浮动扩散节点之间的电荷传输。源极追随电路耦接浮动扩散节点，用以将浮动扩散节点的电压转换为输出电压信号。电压调整电路耦接浮动扩散节点，用以调整浮动扩散节点的电压的直流位准，以增加输出电压信号的可摆动范围。读出电路耦接各像素单元的源极追随电路以接收输出电压信号，且对输出电压信号进行处理以取得对应的数字像素值。

技术领域

本发明涉及一种图像传感器，尤其涉及一种可调整浮动扩散节点的直流偏移的图像传感器及其像素阵列电路。

背景技术

一般来说，暗电流(dark current)是图像传感器的主要噪声来源之一。详细来说，在图像传感器的像素阵列电路中的光感测元件未进行曝光的情况下，光感测元件仍能产生的电流即是所谓的暗电流。暗电流会导致像素阵列电路所产生的输出电压信号具有直流偏移(DC offset)。在直流偏移很大的情况下，会大大地限制输出电压信号的可摆动范围，使得图像传感器的读出电路在对输出电压信号进行处理的过程中发生信号饱和或是无法取得正确的数字像素值。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种图像传感器及其像素阵列电路，通过调整像素阵列电路中的各浮动扩散节点的电压的直流位准(或直流偏移)，可有效地增加像素阵列电路所产生的输出电压信号的可摆动范围。

本发明的图像传感器包括像素阵列电路以及读出电路。像素阵列电路包括多个像素单元，其中各像素单元包括光传感器、传输电路、源极追随电路以及电压调整电路。传输电路耦接在光传感器与浮动扩散节点之间，且受控于传输控制信号以控制光传感器与浮动扩散节点之间的电荷传输。源极追随电路耦接浮动扩散节点，用以将浮动扩散节点的电压转换为输出电压信号。电压调整电路耦接浮动扩散节点，用以调整浮动扩散节点的电压的直流位准，以增加输出电压信号的可摆动范围。读出电路耦接各像素单元的源极追随电路以接收输出电压信号，且对输出电压信号进行处理以取得对应的数字像素值。

在本发明的一实施例中，上述的电压调整电路包括电容器。电容器的第一端用以接收调整电压信号，且电容器的第二端耦接浮动扩散节点。

在本发明的一实施例中，传输电路包括传输开关以及重置开关。传输开关的第一端耦接光传感器，传输开关的第二端耦接浮动扩散节点，且传输开关的控制端接收传输控制信号。重置开关的第一端耦接重置电源，重置开关的第二端耦接浮动扩散节点，且重置开关的控制端接收重置控制信号。

在本发明的一实施例中，源极追随电路包括晶体管以及电流源。晶体管的第一端耦接重置电源，晶体管的控制端耦接浮动扩散节点，且晶体管的第二端用以提供输出电压信号。电流源耦接在晶体管的第二端与接地电压端之间。

在本发明的一实施例中，输出电压信号的可摆动范围介于重置电源的电压值与光传感器的钉扎电压值之间。

本发明的像素阵列电路包括多个像素单元。各像素单元包括光传感器、传输电路、源极追随电路以及电压调整电路。传输电路耦接在光传感器与浮动扩散节点之间，且受控于传输控制信号以控制光传感器与浮动扩散节点之间的电荷传输。源极追随电路耦接浮动扩散节点，用以将浮动扩散节点的电压转换为输出电压信号。电压调整电路耦接浮动扩散节点，用以调整浮动扩散节点的电压的直流位准，以增加输出电压信号的可摆动范围。

基于上述，本发明实施例所提出的图像传感器及其像素阵列电路，可通过各像素单元中的电压调整电路来调整浮动扩散节点的电压的直流位准。如此一来，可有效地增加各像素单元所产生的输出电压信号的可摆动范围，以利于读出电路取得正确的数字像素值。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明