[发明专利]CMOS图像传感器及其读取方法

说明书

一种CMOS图像传感器及其读取方法。所述CMOS图像传感器包括像素阵列；所述像素阵列由若干呈阵列分布的像素结构构成；所述CMOS图像传感器还包括：至少一个开关电路；其中，所述开关电路位于所述像素阵列同一列任意两像素结构的浮动扩散节点之间；所述开关电路适于在对所连接的像素结构执行读取操作过程中断开或闭合，以调整当前待读取像素结构浮动扩散节点处的电容值。采用本发明的方案，可以在不受限于像素尺寸和填充因子的情况下，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CMOS图像传感器及其读取方法。

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。其中，像素阵列由若干呈阵列方式分布的像素结构构成，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。

同一列的像素结构由同一位线输出，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。

然而，现有CMOS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，所述CMOS图像传感器包括像素阵列；所述像素阵列由若干呈阵列分布的像素结构构成；其特征在于，所述CMOS图像传感器还包括：至少一个开关电路；其中，所述开关电路位于所述像素阵列同一列任意两像素结构的浮动扩散节点之间；所述开关电路适于在对所连接的像素结构执行读取操作过程中断开或闭合，以调整当前待读取像素结构浮动扩散节点处的电容值。

本发明实施例还提供了一种CMOS图像传感器的读取方法，所述CMOS图像传感器包括像素阵列及两个以上开关电路；所述像素阵列由若干呈阵列分布的像素结构构成；所述开关电路位于所述像素阵列同一列任意两像素结构的浮动扩散节点之间；所述开关电路适于在对所连接的像素结构执行读取操作过程中断开或闭合，以调整所读取像素结构的浮动扩散节点处的电容值；

采用以下方法对每行像素结构执行读取操作：

向当前行各像素结构连接的第一预设数量的开关电路施加第一开关控制信号，并对当前行像素结构执行复位操作，得到第一复位电平量化结果；

向当前行各像素结构连接的第二预设数量的开关电路施加第二开关控制信号，并对当前行像素结构执行复位操作，得到第二复位电平量化结果；

向当前行各像素结构连接的第二预设数量的开关电路施加第二开关控制信号，并对当前行像素结构执行曝光操作，得到第一信号电平量化结果；

向当前行各像素结构连接的第一预设数量的开关电路施加第一开关控制信号，并对当前行像素结构执行曝光操作，得到第二信号电平量化结果；

基于所述第一复位电平量化结果、第二复位电平量化结果、第一信号电平量化结果及第二信号电平量化结果，得到当前行像素结构的最终读出结果；

其中，所述第一预设数量大于所述第二预设数量；所述第一预设数量的开关电路及第二预设数量的开关电路中至少一个开关电路，与所述当前行像素结构浮动扩散节点连接。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下的优点：