[发明专利]图像传感器读出方法

说明书

本发明提供了一种图像传感器读出方法，包括：在复位阶段，控制选通信号SEL置为低电平，复位信号RX和传输信号TX均置为高电平；当像素单元被复位后，控制所述传输信号TX从高电平切换为第一低电平，使得传输管Mtg断开；在曝光阶段，保持选通信号SEL为低电平；在信号读取阶段，控制选通信号SEL置为高电平，使得选通管Mse l导通，读出存储在浮空节点FD点上的溢出信号电位VOF；本申请通过提高传输信号TX的低电平，使得光电二极管PD上饱和的电子向浮空节点FD溢出，并输出溢出信号电位VOF，使得最终读出的像素信号量较之传统增加了VRST‑VOF，从而使得像素读出信号的动态范围得以扩大，这样无需对光电二极管PD的结构进行优化，降低加工成本。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种图像传感器读出方法。

背景技术

CMOS图像传感器(CIS)已广泛应用于视频、监控、工业制造、汽车、家电等成像领域。随着应用要求的提高，不仅要求CIS设计逐渐趋向小型化，同时有要求具有更高的动态范围，而像素单元不断缩小会使感光性能不断下降，要同时实现小面积和高动态范围，一般的做法是通过优化工艺提高光电二极管PD性能，这往往会导致加工成本的增加。为了解决上述问题，本申请中提出了一种图像传感器读出方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种图像传感器读出方法，通过增加溢出信号电位VOF的读出，使得像素读出信号的动态范围得以扩大，从而避免对光电二极管PD的优化，进而降低加工成本。

为达上述目的，本申请提供的一种图像传感器读出方法，应用于图像传感器，包括：

在复位阶段，控制选通信号SEL置为低电平，复位信号RX和传输信号TX均置为高电平，使得传输管Mtg、复位管Mrst和放大管Msf均导通，像素单元被复位；

当像素单元被复位后，控制所述传输信号TX从高电平切换为第一低电平，使得传输管Mtg断开；

在曝光阶段，保持选通信号SEL为低电平，以及保持传输信号TX为第一低电平，控制复位信号RX从高电平切换为低电平，使得复位管Mrst和传输管Mtg断开，选通管Msel导通，光电二极管PD开始曝光并积累电子；

当光电二极管PD开始曝光并积累电子后，控制所述传输信号TX从第一低电平拉高为第二低电平，使得光电二极管PD饱和后溢出部分电子至浮空节点FD；

在信号读取阶段，控制选通信号SEL置为高电平，使得选通管Msel导通，读出存储在浮空节点FD点上的溢出信号电位VOF；

之后控制复位信号RX由低电平切换为高电平，使得复位管Mrst导通，对浮空节点FD点复位，读出复位电位VRST；

之后控制传输信号TX由低电平切换为高电平，使得传输管Mtg导通，读出曝光积分信号VSIG。

可选的，所述方法还包括：

模数转换单元将所述溢出信号电位VOF、复位电位VRST和曝光积分信号VSIG转换为数字量并进行减法操作得到实际对应的数字量，并输出该所述实际对应的数字量。

可选的，所述像素单元输出的电压DOUT＝(VRST-VOF)+(VRST-VSIG)×2^N/VREF；

其中，VREF表示所述模数转换单元的参考电压范围，N为所述模数转换单元的位宽。

可选的，所述第一低电平的取值范围为[-1V，-0.5V]，所述第二低电平的取值范围为[-0.4V，-0.1V]。

可选的，一种图像传感器，包括像素阵列、模数转换单元、基准信号发生器、时序控制器、行选译码驱动器和输出信号处理器，所述时序控制器用于控制所述图像传感器执行上述所述的方法。

有益效果：