图像传感器像素电路及其工作方法技术

一种图像传感器像素电路及其工作方法，图像传感器像素电路包括：像素单元，所述像素单元包括：列读出线；检测单元，所述检测单元包括：电容，所述电容具有相对的第一电容端和第二电容端，第一电容端与所述列读出线连接；比较器，所述比较器具有第一比较输入端、第二比较输入端和比较输出端，第二比较输入端与第二电容端连接，第一比较输入端适于输入比较时序信号；开关，所述开关分别与第二比较输入端与比较输出端连接。所述图像传感器像素电路的性能得到提高。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器像素电路及其工作方法
本专利技术涉及半导体检测领域，尤其涉及一种图像传感器像素电路及其工作方法。
技术介绍
图像传感器是一种将光信号转化为电信号的半导体器件。图像传感器分为互补金属氧化物(CMOS)图像传感器和电荷耦合器件(CCD)图像传感器。其中CMOS图像传感器具有工艺简单、易于其它器件集成、体积小、重量轻、功耗小和成本低等优点。因此，随着图像传感技术的发展，CMOS图像传感器越来越多地取代CCD图像传感器应用于各类电子产品中。目前，CMOS图像传感器已经广泛应用于静态数码相机、数码摄像机、医疗用摄像装置和车用摄像装置等。然而，现有的图像传感器的性能有待提高。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种图像传感器像素电路及其形成方法，以提高图像传感器像素电路的性能。为解决上述问题，本专利技术提供一种图像传感器像素电路，包括：像素单元，所述像素单元包括：列读出线；检测单元，所述检测单元包括：电容，所述电容具有相对的第一电容端和第二电容端，第一电容端与所述列读出线连接；比较器，所述比较器具有第一比较输入端、第二比较输入端和比较输出端，第二比较输入端与第二电容端连接，第一比较输入端适于输入比较时序信号；开关，所述开关分别与第二比较输入端与比较输出端连接。可选的，所述列读出线具有相对的第一读出端和第二读出端；所述像素单元还包括：光电二极管；传输晶体管，所述传输晶体管的源级与所述光电二极管连接；浮空扩散点，所述浮空扩散点和所述传输晶体管的漏极连接；复位晶体管，所述复位晶体管的源极与所述浮空扩散点连接，所述复位晶体管的漏极与电源线连接；放大晶体管，所述放大晶体管的栅极与浮空扩散点连接，所述放大晶体管的漏极与电源线连接；选择晶体管，所述选择晶体管的漏极与所述放大晶体管的源级连接；所述第一读出端与所述选择晶体管的源级连接，第二读出端与第一电容端连接。可选的，还包括：模数转换模块，所述模数转换模块具有第一图像数据输入端、第二图像数据输入端和图像数据输出端，第一图像数据输入端与所述列读出线连接，所述第二图像数据输入端与所述比较输出端连接，所述图像数据输出端适于输出数字图像信号，所述数字图像信号适于根据第一图像数据输入端输入的数据和第二图像数据输入端输入的数据获取。可选的，还包括：图像处理模块，所述图像处理模块与所述图像数据输出端连接，所述图像处理模块适于对所述数字图像信号进行降噪处理。本专利技术还提供一种图像传感器像素电路的工作方法，包括：提供上述的图像传感器像素电路；所述检测单元对所述列读出线的电压进行基准采样，在进行所述基准采样的过程中，所述开关处于导通状态；进行所述基准采样后，断开所述开关；断开所述开关后，降低所述比较时序信号的大小至第一电平值；降低所述比较时序信号的大小后，进行比较采样步骤；所述比较采样步骤包括：对所述列读出线的信号进行采样并耦合至第二比较输入端，使第二比较输入端具有第二电平值；所述比较器对第二电平值和第一电平值进行比较后，输出检测信号。可选的，所述列读出线具有相对的第一读出端和第二读出端；所述像素单元还包括：光电二极管；传输晶体管，所述传输晶体管的源级与所述光电二极管连接；浮空扩散点，所述浮空扩散点和所述传输晶体管的漏极连接；复位晶体管，所述复位晶体管的源极与所述浮空扩散点连接，所述复位晶体管的漏极与电源线连接；放大晶体管，所述放大晶体管的栅极与浮空扩散点连接，所述放大晶体管的漏极与电源线连接；选择晶体管，所述选择晶体管的漏极与所述放大晶体管的源级连接；所述第一读出端与所述选择晶体管的源级连接，第二读出端与第一电容端连接；所述图像传感器像素电路的工作方法还包括：在所述检测单元对所述列读出线的电压进行基准采样之前，进行复位操作；在所述复位操作的过程中，所述选择晶体管处于导通状态，所述传输晶体管处于断开状态，所述复位晶体管处于导通状态，所述开关处于导通状态，所述比较时序信号具有初始电平值，所述初始电平值大于所述第一电平值；在基准采样步骤中，所述选择晶体管处于导通状态，所述传输晶体管处于断开状态，所述复位晶体管处于断开状态，所述开关处于导通状态；所述比较时序信号具有初始电平值。可选的，所述初始电平值与所述第一电平值的差值等于比较阈值，所述比较阈值为90毫伏～110毫伏。可选的，在所述基准采样之后，且在所述比较采样步骤之前，所述选择晶体管处于导通状态，所述传输晶体管处于断开状态，所述复位晶体管处于断开状态，所述开关处于断开状态。可选的，在所述比较采样步骤中，当第二电平值大于第一电平值，则所述检测信号为“0”；在所述比较采样步骤中，当第二电平值小于第一电平值，则所述检测信号为“1”。可选的，所述图像传感器像素电路还包括：模数转换模块，所述模数转换模块具有第一图像数据输入端、第二图像数据输入端和图像数据输出端，第一图像数据输入端与所述列读出线连接，所述第二图像数据输入端与所述比较输出端连接，所述图像数据输出端适于输出数字图像信号，所述数字图像信号根据第一图像数据输入端输入的数据和第二图像数据输入端输入的数据获取；若所述检测信号为“0”，则所述图像数据输出端输出的信号由所述第一图像数据输入端输入的信号直接转换得到；若所述检测信号为“1”，则所述图像数据输出端输出的信号被置位到模数转换模块的满量程数据。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术技术方案提供的图像传感器像素电路的工作方法中，在进行基准采样的过程中，所述开关处于导通状态，这样第二比较输入端的电位等于第一比较输入端的电位，而所述电容将列读出线的电位和第二比较输入端的电位的差值存储起来。进行所述基准采样后，断开所述开关，使第二比较输入端的电位不受第一比较输入端的电位的影响；断开所述开关后，降低比较时序信号的大小至第一电平值；之后进行比较采样步骤，在比较采样步骤中，对所述列读出线的信号进行采样并通过电容耦合至第二比较输入端，使第二比较输入端具有第二电平值。由于电容将列读出线的电位和第二比较输入端的电位的差值存储起来，因此，所述列读出线上的电位的变化幅度和所述第二比较输入端的电位变化幅度一致。比较器对第二电平值和第一电平值进行比较后，输出检测信号，这样检测信号的大小表征了第二比较输入端电位的变化幅度，而第二比较输入端电位的变化幅度与列读出线上的电位的变化幅度一致，因此检测信号的大小也间接表征了列读出线上的电位的变化幅度。这样使得检测信号不受到像素电路中各个晶体管阈值偏差以及像素电源电压波动的影响，使得对像素高光溢出的检测结果的准确度得到提高。因此，提高了图像传感器像素电路的性能。进一步，所述图像传感器像素电路还包括：模数转换模块。若所述检测信号为“0”，则所述图像数据输出端输出的信号和所述第一图像数据输入端输入的信号一致；若所述检测信号为“1”，由所述第一图像数据输入端输入的信号直接转换得到；若所述检测信号为“1”，则所述图像数据输出端输出的信号被置位到模数转换模块的满量程数据。这样模数转换模块根据检测信号和列读出线的信号输出数字图像信号，该数字图像信号对列读出线的信号进行了一定的调制，避免了“太阳黑斑”的现象。附图说明图1是一种图像传感器像素电路的示意图；图2是图像传感器像素电路中太阳黑斑的示意图；图3是本专利技术一实施例中图像传感器像素本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器像素电路，其特征在于，包括：像素单元，所述像素单元包括：列读出线；检测单元，所述检测单元包括：电容，所述电容具有相对的第一电容端和第二电容端，第一电容端与所述列读出线连接；比较器，所述比较器具有第一比较输入端、第二比较输入端和比较输出端，第二比较输入端与第二电容端连接，第一比较输入端适于输入比较时序信号；开关，所述开关分别与第二比较输入端与比较输出端连接。

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器像素电路，其特征在于，包括：像素单元，所述像素单元包括：列读出线；检测单元，所述检测单元包括：电容，所述电容具有相对的第一电容端和第二电容端，第一电容端与所述列读出线连接；比较器，所述比较器具有第一比较输入端、第二比较输入端和比较输出端，第二比较输入端与第二电容端连接，第一比较输入端适于输入比较时序信号；开关，所述开关分别与第二比较输入端与比较输出端连接。2.根据权利要求1所述的图像传感器像素电路，其特征在于，所述列读出线具有相对的第一读出端和第二读出端；所述像素单元还包括：光电二极管；传输晶体管，所述传输晶体管的源级与所述光电二极管连接；浮空扩散点，所述浮空扩散点和所述传输晶体管的漏极连接；复位晶体管，所述复位晶体管的源极与所述浮空扩散点连接，所述复位晶体管的漏极与电源线连接；放大晶体管，所述放大晶体管的栅极与浮空扩散点连接，所述放大晶体管的漏极与电源线连接；选择晶体管，所述选择晶体管的漏极与所述放大晶体管的源级连接；所述第一读出端与所述选择晶体管的源级连接，第二读出端与第一电容端连接。3.根据权利要求1所述的图像传感器像素电路，其特征在于，还包括：模数转换模块，所述模数转换模块具有第一图像数据输入端、第二图像数据输入端和图像数据输出端，第一图像数据输入端与所述列读出线连接，所述第二图像数据输入端与所述比较输出端连接，所述图像数据输出端适于输出数字图像信号，所述数字图像信号适于根据第一图像数据输入端输入的数据和第二图像数据输入端输入的数据获取。4.根据权利要求3所述的图像传感器像素电路，其特征在于，还包括：图像处理模块，所述图像处理模块与所述图像数据输出端连接，所述图像处理模块适于对所述数字图像信号进行降噪处理。5.一种图像传感器像素电路的工作方法，其特征在于，提供如权利要求1所述的图像传感器像素电路；所述检测单元对所述列读出线的电压进行基准采样，在进行所述基准采样的过程中，所述开关处于导通状态；进行所述基准采样后，断开所述开关；断开所述开关后，降低所述比较时序信号的大小至第一电平值；降低所述比较时序信号的大小后，进行比较采样步骤；所述比较采样步骤包括：对所述列读出线的信号进行采样并耦合至第二比较输入端，使第二比较输入端具有第二电平值；所述比较器对第二电平值和第一电平值进行比较后，输出检测信号。6.根据权利要求5所述的图像传感器像素电路的工作方法，其特征在于，所述列读出线具有相对的第一读出端和第二读出端；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：任张强，
申请(专利权)人：昆山锐芯微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32