[发明专利]一种用于图像传感器的自由亚采样型行逻辑电路及其工作方法

说明书

本发明属于图像传感器技术领域，公开了一种用于图像传感器的自由亚采样型行逻辑电路及其工作方法。本发明通过开窗译码模块、亚采样状态标识模块、LATCH阵列、全局控制器及成像控制逻辑模块完成对图像传感器像元行的控制；支持多种曝光模式；通过像元阵列的亚采样标识，实现超大规模像元阵列的全面阵自由亚采样；通过地址标识及亚采样指针链的设计，支持开窗范围内的小区域亚采样标记；支持亚采样一键关断；通过时钟门控设计，令亚采样标识与像元成像工作频率不同，实现亚采样快速标定。设计结构简单、配置灵活、适用范围广、支持复用拼接，可应用于不同类型的图像传感器芯片电路。

技术领域

本发明属于CMOS图像传感器技术领域，具体涉及一种用于图像传感器的自由亚采样型行逻辑电路及其工作方法。

背景技术

图像传感器是图像采集设备中的核心元件之一，可将像元结构中感光元件产生的电荷转变为电压信号输出，速度非常快，被广泛应用于航空航天、天文观测、生物技术及消费电子等领域中。一般来说，当图像传感器中的像元数量多、单个像元尺寸大时，可以获得更好的图像质量、观测范围和色彩表现力，因此大面阵图像传感器作为高端成像元件获得了广泛关注，市场需求也日益增多。

传统的图像传感器大多直接采用行译码的方式完成对像元面阵的控制，虽然设计结构简单，但功能单一，面阵配置自由度不高。由于大面阵图像传感器受面阵规模影响往往帧频较低，而传统行译码电路不具备亚采样功能，在对分辨率要求不高、需要保持视窗大小不变的前提下快速提高帧频时，传统的行译码电路往往无法胜任，使得该类图像传感器应用范围受限。

随着技术的发展，部分图像传感器产品开始引入亚采样功能，但仍采用译码逻辑实现，因此亚采样配置仅限于特定的几种，配置自由度不够，无法实现间隔行数任意，开窗位置灵活的自由亚采样。像元阵列规模较大时容易出现缺陷像元，由于无法调试单行像元，也难以快速锁定成品电路的像元缺陷位置。特别的，对于超大阵列图像传感器来说，由于芯片实现时往往需要通过复用、拼接来完成，该类传感器芯片由于译码电路的不规则性而难以支持版图复用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于图像传感器的自由亚采样型行逻辑电路及其工作方法，不仅可以实现多种曝光模式下的像元阵列控制，同时支持开窗范围内的自由亚采样配置，具有设计精简，可靠性高的优点。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种用于图像传感器的自由亚采样型行逻辑电路，包括开窗译码模块、亚采样状态标识模块、LATCH阵列、全局控制器及成像控制逻辑模块；

开窗译码模块，用于对开窗地址进行解析，产生各窗口单元的使能信号；

亚采样配置包括内部模式和外部调试模式，使用内部模式时，全局控制器产生亚采样起始信号、亚采样参考信号及行时钟信号；使用外部调试模式时，通过外部PAD提供亚采样起始信号、亚采样参考信号及行时钟信号；

亚采样状态标识模块，用于向开窗范围内的亚采样行标识信号row_flag逐行写入亚采样信息，并将亚采样信息送入LATCH阵列；

成像控制逻辑模块，用于读取亚采样行标识信号row_flag的亚采样信息，根据曝光模式和合并模式配置，产生各行像元的MOS管开关控制信号。

进一步，根据图像传感器的开窗、合并及量化配置，全局控制器对主时钟进行分频，经时钟门控结构分时向亚采样标识模块和成像控制逻辑模块提供不同频率的时钟信号。

进一步，亚采样状态标识模块包括N个最小重复单元SUB，每个SUB包含一条亚采样指针链和各行像元的亚采样标识信号产生结构。

进一步，亚采样指针链包含两个二输入多路选择器和W个D触发器，其中W为最小开窗行数。