[发明专利]一种图像传感器和一种用于读出像素信号的方法

说明书

一种图像传感器(100)，包括：用于检测入射在像素上的光的像素(110)的阵列，其中阵列中的每个像素(110)包括光电探测器(112)和像素内相关双采样CDS电路系统(114)以便输出表示光积分信号和复位信号之差的CDS信号；沿着阵列中的像素(110)的列延伸并与该列相关联的列线(130)，沿着像素(110)的列延伸并与该列相关联的压降校正线(134)，其中该压降校正线(134)被配置成向像素(110)提供校正电压信号使得校正电压信号被加到CDS信号以形成由列线(130)接收的像素信号并且对通过列线(130)读出的像素信号的压降进行校正。

技术领域

本发明概念涉及一种图像传感器。特别地，本发明概念涉及一种使用像素内相关双采样的图像传感器和一种用于从此类像素读出像素信号的方法。

背景

相关双采样(CDS)是在图像传感器中用于降低像素噪声的技术。通常在读出中被实现的CDS需要对复位电压和信号电压两者进行采样。这两个电压然后在模拟域(模拟CDS)中相减，或首先由模数转换器转换并然后在数字域(数字CDS)中相减。结果，使用对两个电压进行采样的此类降噪技术意味着获取像素值与对像素电压进行双读取相关联，使得获取像素值的速度降低了2倍。这对于高速传感器而言可能非常关键。

为了避免速度降低，CDS可在像素内被实现，并且通过像素电压的单次读取在像素的输出处提供信号电压和复位电压之差。

当CDS以列电平(模拟CDS)或在模数转换(数字CDS)之后被完成时，由像素阵列引起的固定模式噪声(FPN)被移除。然而，在使用像素内CDS时，在读出像素信号中可能会存在未被移除的剩余的FPN。因此，期望进一步改善使用像素内CDS的图像传感器中的FPN处置。

概述

因此，本发明概念的目标是提供一种使用像素内CDS的图像传感器，其被配置成在读出信号中生成低噪声水平。

本发明概念的这一目标和其他目标至少部分地由独立权利要求中所定义的发明来实现。在从属权利要求中陈述了各优选实施例。

根据第一方面，提供一种图像传感器，包括：用于检测入射在像素上的光的像素的阵列，其中阵列中的每个像素包括光电探测器和像素内相关双采样(CDS)电路系统，光电探测器用于生成对应于入射在光电探测器上的光量的光积分信号，而像素内相关双采样CDS电路系统被连接到光电探测器并被配置成输出表示光积分信号和复位信号之差的CDS信号；沿着阵列中的像素的列延伸并与该列相关联的列线，该列线被配置成选择性地从该列中的像素接收像素信号，以便读出指示入射到像素的光电探测器上的光量的值；沿着像素的列延伸并与该列相关联的压降校正线，其中压降校正线被配置成向该列中的像素提供校正电压信号使得校正电压信号被加到CDS信号以形成由列线接收到的来自像素的像素信号并且对通过列线读出的像素信号的压降进行校正。

本发明的一个洞察是，在像素中执行的CDS将不考虑由源跟随器偏置电流跨像素列生成的压降，该压降是由于列线的电阻引起的。由于通过共享的列线读出像素值，因此将存在影响由列线接收的像素信号的压降，并且该压降根据像素在列中的位置而变化。因此，压降可能导致垂直梯度，这可以被看做是图像的阴影。这一压降对于具有大像素阵列(并因此具有长列线)的图像传感器以及高速图像传感器来说可能是至关重要的，它们可能需要使用高偏置电流以应对严格的稳定要求。

在本发明中，图像传感器被设有压降校正线，除了列线之外，该压降校正线沿着像素的列延伸。可通过压降校正线向像素提供校正电压信号，使得由于列线中的压降引起的信号值方面的损失可以通过向CDS信号添加相应的校正电压来补偿以输出像素信号。

因此，图像传感器可被配置成提供具有减小的固定模式噪声(FPN)的像素信号的读出，因为由于沿着列线的压降导致的任何FPN在读出信号中都得到了补偿。这意味着移除或减少FPN所需的后处理图像信息可能会被消除或减少。