The invention discloses a super large area array CMOS image sensor structure, which comprises a photosensitive surface array, a row drive, a column bias, a readout, a controller, a current bias and a configurable DAC. The output circuit includes a column-level readout circuit and an output-level readout circuit; the controller is used for the timing control of exposure, conversion, sampling, amplification and readout operations; the controller is also used for the coordinated control of the photosensitive array and readout circuit, and the configuration of exposure time and DAC; the current bias is used for the transmission of the current bias signal in the whole system. Current bias signals include column bias, configurable DAC, column level readout circuit and output level readout circuit output signals; configurable DAC for column level readout circuit and output level readout circuit correction; thereby reducing the impact of subsequent readout circuit on system noise.
【技术实现步骤摘要】
一种超大面阵CMOS图像传感器结构
本专利技术涉及CMOS图像传感器,具体为一种超大面阵CMOS图像传感器结构。
技术介绍
CMOS图像传感器以其功耗低、体积小、价格便宜等特点,广泛应用于图像采集领域。常用的CMOS可见光图像传感器处理系统依据其架构可划分为三种不同的类型:像元级处理系统、列级处理系统和芯片级处理系统。像元级处理系统是指图像传感器像元阵列中的每个像素单元或每几个像素单元共用一个读出电路,从而在一个图像传感器中集成了一个读出电路的二维阵列。这种处理系统有很多重要的优点,包括并行处理,高信噪比,低功耗等。此外,这种结构对处理系统的速度要求最低,且传感器核与外围电路间的所有交换都是数字的,还可以通过积分过程中的处理来调整图像抓取和图像处理模式以适应不同的环境。然而像元级处理系统也存在很多不足,如填充因子低、版图复杂、对CMOS可见光图像传感器处理系统中的晶体管数和尺寸都有严格限制等。列级处理系统是利用芯片可以并行传输数据的优势,使图像传感器阵列中每列或每几列像素单元共用一个读出电路。由于像素阵列是逐行读取的,因此整行像素的信号同时读出到信号处理电路中,然后这一行像素内的信号再串行逐个传输到输出端。这种列级处理系统结构具有并行处理的很多优点,且对CMOS可见光图像传感器处理系统速度要求不高,所以降低了芯片功耗。与像元级处理系统结构相比,读出电路由像素单元内转移到像素单元阵列外,不仅提高了填充因子,还提高了图像传感器的光敏感度。虽然列级处理系统在芯片面积上仍存在一定的限制,但其垂直方向上的高自由度也使得列级处理系统实现起来相对灵活。相比以上两种架构, ...
【技术保护点】
1.一种超大面阵CMOS图像传感器结构,其特征在于,包括感光面阵、行驱动、列偏置、读出、控制器、电流偏置和可配置DAC;所述感光面阵的驱动由左右两侧分别设置行驱动;感光面阵的上方设置用于提供像元偏置的列偏置;感光面阵的下方设置读出电路;读出电路包括列级读出电路和输出级读出电路,列级读出电路包括列级采样放大模块与列缓冲级,输出级读出电路包括第二级相关双采样模块与输出缓冲级;列级采样放大模块的输入端连接感光面阵的光电转换信号;列级采样放大模块的输出信号经列缓冲级送到第二级相关双采样模块;第二级相关双采样模块的处理结果通过输出缓冲级输出;所述控制器用于曝光、转换、采样、放大与读出操作的时序控制,还用于感光面阵与读出电路的协调控制,以及曝光时间与DAC的配置;所述电流偏置用于对整个系统中电流偏置信号的输送,电流偏置信号包括列偏置、可配置DAC、列级读出电路与输出级读出电路的输出信号;所述可配置DAC用于列级读出电路与输出级读出电路的校正。
【技术特征摘要】
1.一种超大面阵CMOS图像传感器结构,其特征在于,包括感光面阵、行驱动、列偏置、读出、控制器、电流偏置和可配置DAC;所述感光面阵的驱动由左右两侧分别设置行驱动;感光面阵的上方设置用于提供像元偏置的列偏置;感光面阵的下方设置读出电路;读出电路包括列级读出电路和输出级读出电路,列级读出电路包括列级采样放大模块与列缓冲级,输出级读出电路包括第二级相关双采样模块与输出缓冲级;列级采样放大模块的输入端连接感光面阵的光电转换信号;列级采样放大模块的输出信号经列缓冲级送到第二级相关双采样模块;第二级相关双采样模块的处理结果通过输出缓冲级输出;所述控制器用于曝光、转换、采样、放大与读出操作的时序控制,还用于感光面阵与读出电路的协调控制,以及曝光时间与DAC的配置;所述电流偏置用于对整个系统中电流偏置信号的输送,电流偏置信号包括列偏置、可配置DAC、列级读出电路与输出级读出电路的输出信号;所述可配置DAC用于列级读出电路与输出级读出电路的校正。2.根据权利要求1所述的一种超大面阵CMOS图像传感器结构,其特征在于,所述的感光面阵包括有效像元、哑像元和暗像元;有效像元位于感光面阵的中间区域,有效像元外围的第一圈为哑像元,有效像元外围的第二圈为暗像元,有效像元外围的第三圈为哑像元;有效像元作为感光区域,哑像元用于有效像元和暗像元的隔离和匹配,暗像元用于为暗信号的读出提供依据。3.根据权利要求1所述的一种超大面阵CMOS图像传感器结构,其特征在于,所述的列级采样放大模块电路位于感光面阵...
【专利技术属性】
技术研发人员:郭仲杰,汪西虎,吴龙胜,
申请(专利权)人:西安微电子技术研究所,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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