可减少随机电讯信号噪音的CMOS图像传感器和相关方法技术

一种可减少随机电讯信号(RTS)噪音的CMOS图像传感器，包括：像素及电连接到像素的相关的双采样(CDS)电路。该CDS电路具有包括参考采样周期和图像数据采样周期的CDS周期。图像传感器也包括位线，位线连接开关，及位线开关控制器。该位线连接开关在像素和连接到像素的读取电路之间；该位线传送转移闸极信号以作为位线信号，该位线信号在参考采样周期和图像数据采样周期之间的整个第一时间期间内具有非零的值；该位线开关控制器电连接到位线连接开关且被配置用于控制位线连接开关，使得位线连接开关在除了包括第一时间期间的连续的打开期间之外的整个CDS期间被关闭。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像传感器
，特别地涉及一种可减少随机电讯信号噪音的CMOS图像传感器和相关方法。
技术介绍
互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器普遍存在于相机的产品，如移动装置、汽车、医疗装置和视频监控装置等之中。CMOS图像传感器包括分别的N×M行和列的像素阵列，其中每一个像素会将通过照相机透镜而照在其上的光转换成数字信号，数字信号再被转换成显示的图像和/或包含图像数据档案的一部分。每一个像素包括光电二极管，其是可能将伪影引入图像数据的光电二极管重设噪音的来源。CMOS图像传感器可包括相关的双采样(CDS)电路，以减少或消除这种噪音。CDS电路，正如其名称所暗示的，每一个采样周期会采样二次来自像素的输出：(i)在重设晶体管重设光电二极管电压之后所获取的参考样本，和(ii)在转移闸被脉冲后所获取的图像数据样本，这会导致累积在光电二极管的集成信号电荷。从图像数据样本减去参考样本可移除图像数据样本中的重设噪音。若没有显著的光电二极管重设噪音，则随机电讯信号(RTS)噪音是显著的噪音来源。各个像素中的源极耦随器晶体管是RTS噪音的一个来源，其在数字信号表现形态上表现为低光照条件下的闪烁显示像素。RTS噪音的第二个来源是对应于CMOS图像传感器的每一个像素列的列读出电路，其在本文中被称为列的RTS噪音或偏压的RTS噪音。
技术实现思路
本文所公开的实施例阐明具有一种可减少偏压RTS噪音的列读取时序的CMOS图像传感器。一种可减少随机电讯信号噪音的CMOS图像传感器被揭露。所述图像传感器包括像素和电连接到像素的相关的双采样(CDS)电路，CDS电路的特征是其具有一个CDS周期，该CDS周期包括参考采样周期和图像数据采样周期。图像传感器还包括位线，位于像素和连接到像素的读取电路之间的位线连接开关，以及位线开关控制器。位线在参考采样周期和图像数据采样周期之间的整个第一时间的期间时，传送转移闸极信号作为具有非零值的位线信号。位线开关控制器被电连接到位线连接开关且被配置用于控制位线连接开关，使得位线
连接开关在除了一个包括第一时间期间的连续的开放期间之外的整个CDS期间被关闭。一种用于减少CMOS图像传感器的RTS噪音的方法也被揭露。该方法包括在第一时刻开启位线的位线连接开关，其选择性地连接像素和读取电路。第一时刻发生于在位线信号开关开启时的第二瞬时之前，且在相关的双采样(CDS)参考样本结束之后。该方法还包括在第五时刻关闭位线连接开关。第五时刻发生于在位线信号结束时的第四时刻之后且在CDS成像数据样本开始时的第六时刻之前。附图说明图1显示一个实施例中的减小的RTS噪音的CMOS图像传感器。图2是在一个实施例中，以进一步的示例性细节显示图1的减小的RTS噪音的CMOS图像传感器的像素阵列，及显示其列的读取电路。图3是在一个实施例中，图1的减小的RTS噪音的CMOS图像传感器的像素内的组件的电路图。图4是在一个实施例中，用来说明图1的减小的RTS噪音的CMOS图像传感器的列的读取电路的CDS运作的时序图。图5是显示在一个实施例中，用来减少CMOS图像传感器的RTS噪音的方法的流程图。具体实施方式图1显示一个实施例中的减小的RTS噪音的CMOS图像传感器100，其包括具有多个像素110的像素阵列105，每一个像素是像素列和像素行111的一部分。CMOS图像传感器100是由控制器135所操作，控制器135控制从像素阵列105中选择要被读取的像素。行中的所有像素同时被发现且并行地被列读取电路115读取。公共行的像素响应来自控制器135的控制信号而被行选择器电路120所选择并被激活。应当理解到，每一个像素的尺寸，包括大小、形状和给定阵列中的像素的数目仅用于说明目的，而并非用于对范围的限制，除非另有说明。在CMOS图像传感器100的一个实施例中，每一个像素列111包括CDS电路。这样的电路被说明于，例如，M.Bigas等人所发表的“CMOS图像传感器的评论”，Microelectr.J.37(2006)433-451，和其中的参考文献。行选择器电路120将转移闸极信号TX施加到所选择的像素行以激活被选择的行中的像素。响应来自控制器135的控制信号，列读取电路115在图像数据采样周期时从所选择的行中的像素读取像素的输出信号。当转移闸极信号TX到达列读取电路115时会产生RTS噪音。这样的RTS噪音在本文中被称为列向的RTS噪音或偏压的RTS噪音。偏压的RTS噪音在黑暗或光线不足的设置中可在图像中见到暗淡的垂直白线，其对应于具有呈现RTS噪音的读取电路的像素列。如下
面所讨论的，位线连接开关133位于相应的像素列111和列读取电路115之间。各个位线连接开关133具有计时属性(显示于图4和相关的内容中)，使得转移闸极信号TX不能到达列读取电路115，其导致减少的偏压RTS噪音。位线开关控制器134以控制信号S1控制各个位线连接开关133。位线开关控制器134可以包括微处理器。位线开关控制器134的作用可以被并入例如控制器135、行选择器电路120或减少的RTS噪音的CMOS图像传感器100的其它部分中。各个像素列111电连接到列读取电路115的相应的列读取电路116。列读取电路116依次被连接到像素输出级125。像素输出级125将列读取电路115所读取的电荷转换成数字图像样本。然后样本经处理器130进行处理，以产生数字图像输出140，其包括来自偏压的RTS噪音的在低光成像条件下最明显可见的图像的伪影。图2以进一步的示例性细节显示像素阵列105及列读取电路115。像素阵列105包括布置在N个像素列111(1)至111(N)中的像素110。列读取电路115包括各自连接到一个相应的像素列111(1)至111(N)的列读取电路116(1)至116(N)。列读取电路116(1)至116(N)包括相应的列放大器205(1)至205(N)，其用于放大来自位线206(1)至206(N)中的像素110(1)至110(N)的相应的电信号。列读取电路116也包括相应的用于读取放大电荷的采样和保持电路220(1)至220(N)。各个采样和保持电路220可以包括列的模拟-数字转换器(ADC)222，并且能够关联到双采样。位线206，也被称为“列线”是传导线，所有给定列的像素被连接到其上且信号输出从其中经由各个像素被读取。位于各个相应的像素列111和其相应的列读取电路116之间的位线连接开关133将各个位线206选择性地连接到其相应的列读取电路116。典型的像素110可使用光检测器，其具有接着4-晶体管(“4T”)的配置，如图3所示。像素110包括光电二极管315，其接着转移晶体管311，重设晶体管312，源极耦随器晶体管313，和行选择晶体管314。光探测器(光电二极管)315将入射其上的光转换成电荷。当转移晶体管311被转移闸极控制信号TX激活时，电荷经由转移晶体管311被浮动扩散区域316接收。重设晶体管312被连接在浮动扩散区域316和电源电压线335之间。重设控制信号“RST”被用来激活重设晶体管312，以便在传输来自光电二极管315的电荷之前，将浮动扩散区域316重设到电源电压线335的电源电压VS。代替图3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于减少随机电讯信号(RTS)噪音的CMOS图像传感器，包括：像素；相关的双采样(CDS)电路，电连接到所述像素，且具有包括参考采样周期和图像数据采样周期的CDS周期；位线，传送转移闸极信号以作为位线信号，所述位线信号在完全在所述参考采样周期和所述图像数据采样周期之间的第一时间期间内具有非零的值；位线连接开关，位于所述像素和连接到所述像素的读取电路之间；和位线开关控制器，电连接到所述位线连接开关且被配置用于控制所述位线连接开关，使得所述位线连接开关在整个CDS期间除了包括所述第一时间期间的单一连续开放期间之外而被关闭。

【技术特征摘要】
2015.05.01 US 14/702,3231.一种用于减少随机电讯信号(RTS)噪音的CMOS图像传感器，包括：像素；相关的双采样(CDS)电路，电连接到所述像素，且具有包括参考采样周期和图像数据采样周期的CDS周期；位线，传送转移闸极信号以作为位线信号，所述位线信号在完全在所述参考采样周期和所述图像数据采样周期之间的第一时间期间内具有非零的值；位线连接开关，位于所述像素和连接到所述像素的读取电路之间；和位线开关控制器，电连接到所述位线连接开关且被配置用于控制所述位线连接开关，使得所述位线连接开关在整个CDS期间除了包括所述第一时间期间的单一连续开放期间之外而被关闭。2.如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述位线连接开关具有开关时序，所述开关时序在每个CDS期间具有恰好两个转换。3.如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述位线信号具有大于所述转移闸极信号的持续时间的持续时间。4.如权利要求1所述的图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晴飞，单庆伟，骆菡蕾，
申请(专利权)人：豪威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US