[发明专利]高帧频面阵图像传感器像素信号交错分时读出方法

说明书

本发明涉及一种高帧频面阵图像传感器像素信号交错分时读出方法，该方法如下：在行选单路中采用两个地址指针；放大电路中包含相互并联且结构相同的两个读出控制支路；第一读出控制支路由第一存储电容C1与第一支路开关S1串联构成；第二读出控制支路由第二存储电容C2与第二支路开关S2串联构成；通过地址指针1控制各行像素的复位开关和转移控制开关的时序，地址指针2控制各行像素中行选开关的时序，将像素的光电二极管PD电荷转移、存储节点FD清空和光电二极管PD清空分散到不同行时间。本发明缩短了整体的行时间。能够实现高帧频面阵图像传感器像素信号的读出，且不需要付出功耗增加和精度下降的代价。

技术领域

本发明属于面阵图像传感器技术领域，涉及一种面阵图像传感器像素信号读出方法，特别涉及一种高帧频面阵图像传感器像素信号交错分时读出方法。

背景技术

随着机器视觉、移动通讯、人工智能等领域的高速发展，图像传感器作为其中不可或缺的一部分，扮演着非常重要的角色。

常规的面阵图像传感器行选电路中只有一个地址指针，放大电路中仅包含一个由第一存储电容C1构成的读出控制支路；通过地址指针控制像素的复位开关、转移控制开关、源级放大器和行选开关的栅极电压，以此实现像素的曝光及像素信号的读出。通常面阵图像传感器从第一行像素开始曝光，在第M行像素开始曝光前第N行像素曝光结束，开始对第N行像素信号进行采样。其中M-N的数值由曝光时间决定,N＝1,2，……N⁰。

如图1、2、3所示，常规的面阵图像传感器像素信号的读出方法如下：在一个行时间内，针对第N行像素，首先拉高行选开关SELN和像素复位开关RSTN的栅极电压，将存储节点FDN清空；然后关断像素复位开关RSTN对复位信号进行模拟放大采样；控制转移控制开关TXN导通再关断，对光产生的电压信号进行模拟放大采样并将其叠加在复位信号上。采样完成后关断行选开关SELN；最后拉高第M行的像素复位开关RSTM和转移控制开关TXM的栅极电压，将第M行像素的光电二极管PD清空，之后第M行像素开始曝光。

上述像素信号读出方法，模拟放大和采样在行时间充分的情况下是没有问题的，但随着帧频的提升，行时间缩短，光电二极管PD中电荷的转移和清空时间无法压缩，所以就只能考虑减少复位模拟信号和光模拟信号建立的时间(如图2中的①与②区域所示)。但是减少模拟信号的建立时间是有限制的，而且需要付出功耗增加、精度下降的代价。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高帧频面阵图像传感器像素信号交错分时读出方法，该方法将像素信号传递转移的各个阶段分散到不同的行时间，从而缩短了整体的行时间。

为了解决上述技术问题，本发明的高帧频面阵图像传感器像素信号交错分时读出方法如下：

在行选电路中采用两个地址指针；放大电路中包含相互并联且结构相同的两个读出控制支路；第一读出控制支路由第一存储电容C1与第一支路开关S1串联构成；第二读出控制支路由第二存储电容C2与第二支路开关S2串联构成；通过地址指针1控制各行像素的复位开关和转移控制开关的时序，地址指针2控制各行像素中行选开关的时序，将像素的光电二极管PD电荷转移、存储节点FD清空和光电二极管PD清空分散到不同行时间。