[发明专利]图像传感器及其读出电路、像素结构

说明书

一种图像传感器及其读出电路、像素结构。所述读出电路包括：模数转换电路，与所述CMOS图像传感器的像素电路耦接，适于对所述像素电路输出信号进行量化，得到对应的数字信号；转换增益控制电路，与所述像素电路耦接，适于当所述像素电路输出的信号为图像信号时，基于所述像素电路输出信号的摆幅，产生相应的像素电路控制信号，以控制所述像素电路的转换增益。应用上述方案，可以提高图像传感器的动态范围。

技术领域

本发明涉及图像传感器领域，特别是涉及一种图像传感器及其读出电路、像素结构。

背景技术

互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）图像传感器是一种将光信号转化为电信号的半导体器件。通常，CMOS图像传感器包含像素阵列，与像素阵列耦接的像素读出电路阵列，以及数字处理电路。其中，像素阵列由若干呈阵列方式分布的像素电路构成，像素读出电路阵列由若干呈阵列方式分布的读出电路构成。

同一列的像素电路由同一位线输出，并与一读出电路耦接。像素阵列将接收到的光信号转换为模拟电信号，读出电路阵列将模拟电信号转换为数字电信号，进而输出至数字处理电路进行后续处理。

CMOS图像传感器所能达到的噪声指标决定了图像传感器的最低亮度，并且，CMOS图像传感器在同一帧画面上所能达到的亮度还存在一个的上限，即存在最高亮度。在同一帧画面中，最高亮度图像信号的电压值与噪声信号的电压值的比值，定义为CMOS图像传感器的动态范围。因此，为了提高CMOS图像传感器的动态范围，不仅要求CMOS图像传感器的噪声信号的电压值低，更需要CMOS图像传感器能接受较大的图像信号摆幅。

然而，CMOS现有图像传感器的动态范围仍较低，无法满足对图像质量的要求。

发明内容

本发明实施例解决的问题是提高图像传感器的动态范围，以满足对图像质量的要求。

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种CMOS图像传感器的像素电路，所述像素电路包括：光电转换电路，适于接收光信号，并将所接收到的光信号转换为电流信号；电流电压转换电路，与所述光电转换电路耦接，适于将所述光电转换电路输出的电流信号转换为电压信号；行选通电路，与所述电流电压转换电路及读出电路耦接，适于接收行选通信号，以将所述电流电压转换电路输出的电压信号输入至所述读出电路；转换增益调整电路，与所述电流电压转换电路及所述读出电路耦接，适于接收像素电路控制信号，并在所述像素电路控制信号的控制下，调整所述像素电路的转换增益，其中，当所述像素电路输出的信号为图像信号时，所述像素电路控制信号与所述像素电路输出信号的摆幅相关。

可选地，当所述像素电路输出的信号为图像信号时，所述像素电路控制信号，适于在所述像素电路输出信号的摆幅超出与所述像素电路耦接的读出电路的量化范围时，减小所述像素电路的转换增益，在所述像素电路输出信号的位于所述像素电路耦接的读出电路的量化范围内时，保持所述像素电路当前的大转换增益。

可选地，所述转换增益调整电路，适于在所述像素电路控制信号的控制下，通过调整接入所述电流电压转换电路输出端的电容值，调整所述像素电路的转换增益。

可选地，所述转换增益调整电路，包括：第一开关及第一电容；其中：

所述第一开关，第一端与所述电流电压转换电路的输出端耦接，第二端经所述第一电容接地，控制端与所述读出电路耦接。

可选地，所述第一开关为NMOS管，所述NMOS管的第一端为漏极端，第二端为源极端，控制端为栅极端。

可选地，所述像素电路还包括：源极跟随电路，耦接于所述电流电压转换电路与所述行选通电路之间，适于跟随所述电流电压转换电路输出的信号并进行放大。