CMOS无源像素图像传感器电路的失调校正方法及电路技术

本公开涉及图像传感器技术领域，提供一种CMOS无源像素图像传感器电路的失调校正方法及电路。CMOS无源像素图像传感器电路的失调校正方法包括：将CMOS无源像素图像传感器电路的读出电路的积分放大器的输入参考电压设置为预定的初始值；测量失调值；将失调值与预定的允许值进行比较；以及根据比较结果来决定是否调整初始值同时重新设置输入参考电压，并重新进入所述测量失调值的步骤。通过反馈控制输入参考电压产生器去改变积分放大器的输入参考电压VCM的值，而由于积分放大器的反相输入端的电压V‑会跟随VCM而改变，也因此改变了与积分放大器的反相输入端相连接的读出线上的电位，使漏电对积分放大器输出电位的影响降到最低。

【技术实现步骤摘要】
CMOS无源像素图像传感器电路的失调校正方法及电路
本公开涉及图像传感器
，具体而言，涉及一种CMOS无源像素图像传感器电路的失调校正方法。
技术介绍
现代人类生活中，人们迫切需要获取各类信息，其中以视觉器官为渠道获取的图像信息居多。随着半导体技术水平的不断提高，图像传感器作为现在视觉信息获取的一种基础器件，因其能实现信息的获取、转换和视觉功能的扩展，在现代社会生活中得到了越来越广泛的应用，其中CMOS(互补金属氧化物半导体场效应晶体管)工艺制造的图像传感器发展势头渐猛，目前CMOS图像传感器应用领域涵盖数码电子产品、视频电子邮件、汽车尾视、医疗设备、保安监控、可视电话、视频会议、眼膜识别、工业视频监控、视觉玩具等社会生活和工业生产的方方面面，特别是数码产品例如数码相机、照相手机的图像传感器可望由CCD(电荷耦合器件)快速转换到CMOS，市场前景广阔，所以对CMOS图像传感器的研究与开发有非常高的市场价值。COMS图像传感器是一种采用CMOS工艺制造的多功能、高性能的图像传感器，目前，CMOS图像传感器已发展成为三大类，即CMOS无源像素图像传感器(PassivePixelSensor,PPS)、CMOS有源像素图像传感器(ActivePixelSensor,APS)和CMOS数字图像传感器(DigitalPixelSensor,DPS)。无源像素图像传感器是像元内只有光电二极管。有源像素电路是在无源像素电路的基础上引入一个有源放大器。而数字图像传感器是在片内集成模数转换器(AnalogtoDigitalConverter,ADC)，有芯片级ADC，列级ADC和像素级ADC三种。CMOS无源像素图像传感器电路被利用在像是x-ray(x射线)、指纹识别成像等光学成像应用上，而操作时，最常遇到的问题便是TFT(薄膜晶体管)的漏电。由於是多个像素组成，所以多个TFT的总和漏电便会产生一个很大的偏值，造成后端电路检测动态范围不足。具体来说，CMOS无源像素图像传感器电路主要由多个反向偏置的光电二极管D(或者叫光敏二极管)和地址选通开关薄膜晶体管T构成，其中每一个光电二极管D和对应的地址选通开关薄膜晶体管T构成一个无源像素传感器单元(即通常所说的一个成像点/成像像素)，多个无源像素传感器单元构成无源像素传感器单元阵列；此外CMOS无源像素图像传感器电路还包括行选通线、读出线(readline，或者说列总线)和读出电路(readoutcircuit)等。其结构如图1所示，当光电二极管D受光时，由于光电效应便会产生光电流，经过读出电路(readoutcircuit)前端积分放大器A的积累后，产生积累电压输出，再经过取样保持(S/H)和模拟数字转换器(ADconvertor)产生数字图像信号。但由於读出线(列总线)上是连接著许多像素，因此列上所有像素产生漏电便会同时积累到积分放大器的输出，产生一个失调的电压，造成动态范围不足，而动态范围又是决定图像传感器成像质量的重要指标。因此，如何进行失调校正是目前无源像素图像传感器
亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本公开的目的在于提供一种CMOS无源像素图像传感器电路的失调校正方法及电路，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得清晰，或者部分地通过本公开的实践而习得。根据本公开的第一方面，公开一种CMOS无源像素图像传感器电路的失调校正方法，其特征在于，包括：将CMOS无源像素图像传感器电路的读出电路的积分放大器的输入参考电压设置为预定的初始值；测量失调值；将失调值与预定的允许值进行比较；以及根据比较结果来决定是否调整初始值同时重新设置输入参考电压，并重新进入所述测量失调值的步骤。在本公开的一种示例性实施方式中，所述根据比较结果来决定是否调整初始值同时重新设置输入参考电压，并重新进入所述测量失调值的步骤包括：当失调值小于预定的允许值时停止失调校正过程。在本公开的一种示例性实施方式中，所述根据比较结果来决定是否调整初始值同时重新设置输入参考电压，并重新进入所述测量失调值的步骤包括：当失调值大于预定的允许值时调整初始值同时重新设置输入参考电压，并重新进入所述测量失调值的步骤。在本公开的一种示例性实施方式中，所述调整初始值同时重新设置输入参考电压通过二分法进行。在本公开的一种示例性实施方式中，所述通过二分法进行调整初始值同时重新设置输入参考电压包括：将输入参考电压设置为比当前初始值高的电压并测量对应的失调值；将输入参考电压设置为比当前初始值低的电压并测量对应的失调值；以及将对应于更低失调值的输入参考电压与当前初始值的平均值作为新的初始值并将输入参考电压设置为所述新的初始值。在本公开的一种示例性实施方式中，所述积分放大器为多个，分别对应于多列CMOS无源像素图像传感器，其中失调校正分别在各列CMOS无源像素图像传感器中单独进行。在本公开的一种示例性实施方式中，所述积分放大器为多个，分别对应于多列CMOS无源像素图像传感器，其中失调校正在多列CMOS无源像素图像传感器中的全部列或部分列中采用同一预定的初始值同时进行。在本公开的一种示例性实施方式中，所述测量失调值在CMOS无源像素图像传感器电路中的所有薄膜晶体管闭合的情况下进行。根据本公开的第二方面，提供一种采用任一前述的失调校正方法的失调校正电路，其特征在于，包括：微控制器，与CMOS无源像素图像传感器电路的读出电路的输出端连接；以及输入参考电压发生器，分别与微控制器和积分放大器连接。根据本公开的一些示例性实施方式的CMOS无源像素图像传感器电路的失调校正方法，通过选择适合的薄膜晶体管的源极电位VS，使薄膜晶体管的漏极电位VD变化过程中，从源极到漏极的漏电与从漏极到源极的漏电是平衡的，从而可以达到漏电最小的效果，使漏电导致的失调对积分放大器输出电位的影响降到最低。根据本公开的一些示例性实施方式的CMOS无源像素图像传感器电路的失调校正方法，通过反馈控制输入参考电压产生器去改变积分放大器的输入参考电压VCM的值，而由于积分放大器的反相输入端的电压V-会跟随VCM而改变，也因此改变了与积分放大器的反相输入端相连接的读出线上的电位，使漏电对积分放大器输出电位的影响降到最低。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。附图说明通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出CMOS无源像素图像传感器电路的结构示意图。图2示出CMOS无源像素图像传感器电路中薄膜晶体管的漏电行为原理图。图3示出根据本公开示例实施方式的失调校正的架构示意图。图4示出根据本公开一示例实施方式的CMOS无源像素图像传感器电路的失调校正方法的流程图。图5示出根据本公开另一示例实施方式的CMOS无源像素图像传感器电路的失调校正方法的流程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CMOS无源像素图像传感器电路的失调校正方法，其特征在于，包括：将CMOS无源像素图像传感器电路的读出电路的积分放大器的输入参考电压设置为预定的初始值；测量失调值；将失调值与预定的允许值进行比较；以及根据比较结果来决定是否调整初始值同时重新设置输入参考电压，并重新进入所述测量失调值的步骤。

【技术特征摘要】
1.一种CMOS无源像素图像传感器电路的失调校正方法，其特征在于，包括：将CMOS无源像素图像传感器电路的读出电路的积分放大器的输入参考电压设置为预定的初始值；测量失调值；将失调值与预定的允许值进行比较；以及根据比较结果来决定是否调整初始值同时重新设置输入参考电压，并重新进入所述测量失调值的步骤。2.根据权利要求1所述的失调校正方法，其特征在于，所述根据比较结果来决定是否调整初始值同时重新设置输入参考电压，并重新进入所述测量失调值的步骤包括：当失调值小于预定的允许值时停止失调校正过程。3.根据权利要求1所述的失调校正方法，其特征在于，所述根据比较结果来决定是否调整初始值同时重新设置输入参考电压，并重新进入所述测量失调值的步骤包括：当失调值大于预定的允许值时调整初始值同时重新设置输入参考电压，并重新进入所述测量失调值的步骤。4.根据权利要求3所述的失调校正方法，其特征在于，所述调整初始值同时重新设置输入参考电压通过二分法进行。5.根据权利要求4所述的失调校正方法，其特征在于，所述通过二分法进行调整初始值同时重新设置输入参考电压包括：将输入参...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑智仁，刘伟，王鹏鹏，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11