图像传感器及图像传感器的操作方法技术

本申请涉及图像传感器及图像传感器的操作方法。一种图像传感器包括：正常像素，其输出像素信号；多个虚设像素，每个虚设像素输出复位信号；以及模数转换电路，其适合于基于所述像素信号和所述复位信号的平均值对所述像素信号进行模数转换。信号进行模数转换。信号进行模数转换。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器及图像传感器的操作方法


[0001]本专利技术的各种实施方式涉及图像传感器。

技术介绍

[0002]近来，正在开发通过同时测量某一范围的距离来提供三维(3D)距离图像的图像传感器。这样的距离图像基于飞行时间(TOF)技术来获取。根据该技术，可以通过从图像传感器附近的光源照射光并且测量光被对象反射并返回所花费的时间来测量距离。
[0003]TOF技术大致分为两种方法。一种是直接方法，另一种是间接方法。直接方法是照射脉冲型光，测量用于接收反射光所花费的时间，并将所测量的时间转换为距离。在直接方法中，可以通过在考虑光通量的情况下使得脉冲宽度尽可能小来提高精度。另外，直接方法需要非常精确的时间测量。
[0004]间接方法不直接测量TOF，而是照射调制光，测量与反射光的相位差并提取距离。具体地，根据间接方法，可通过用在不同时间激活的像素感测反射光并且使用由在不同时间激活的像素接收的光的量之间的差来测量到对象的距离。

技术实现思路

[0005]本专利技术的实施方式旨在减小图像传感器的噪声。
[0006]根据本专利技术的实施方式，一种图像传感器包括：正常像素，其输出像素信号；多个虚设像素，其每一个输出复位信号；以及模数转换电路，其适合于基于像素信号以及复位信号的平均值对像素信号进行模数转换。
[0007]根据本专利技术的另一实施方式，一种图像传感器包括：像素阵列，其包括多个行和多个列，其中，多个虚设像素被布置在所述行中的虚设行的列中，并且多个正常像素被布置在所述行中的每个正常行的列中；多个电流源，其联接到所述列的相应输出线，并且每个电流源适合于从所述输出线中的对应输出线吸收电流；模数转换电路，其适合于通过使用从相应虚设像素输出到相应输出线的复位信号和从所述正常行中的被选正常行的正常像素输出到相应输出线的像素信号来执行模数转换操作；以及多个开关，其适合于在从相应虚设像素输出所述复位信号的区段中将所述输出线彼此电连接。
[0008]根据本专利技术的又一实施方式，一种用于操作图像传感器的方法包括：将来自多个虚设像素的复位信号输出到多个相应输出线；将所述输出线彼此电连接；以及在所述相应输出线的电压和斜坡信号被施加到相应比较器时使多个比较器自动调零。
[0009]根据本专利技术的又一实施方式，一种图像传感器包括：像素阵列，其包括行和列，所述行包括虚设像素行；输出线，其联接到相应列；开关电路，其被配置为在自动调零操作期间将所述输出线彼此电连接；以及模数转换电路，其包括联接到相应输出线的比较器，并且被配置为利用从虚设像素行通过所连接的输出线提供的复位信号对比较器执行自动调零操作。
附图说明
[0010]图1是例示根据本专利技术的实施方式的图像传感器100的框图。
[0011]图2是例示根据本专利技术的实施方式的图1中所示的正常像素P_11和虚设像素P_D1的框图。
[0012]图3是例示根据本专利技术的实施方式的图1中所示的模数转换电路150的框图。
[0013]图4是例示根据本专利技术的实施方式的图1中所示的图像传感器100的操作的时序图。
具体实施方式
[0014]下面将参照附图更详细地描述本专利技术的各种实施方式。然而，本专利技术可以以不同的形式实施，并且不应该被解释为限于这里阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式以使得本公开将是透彻的和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本专利技术的范围。贯穿本公开，在本专利技术的各个附图和实施方式中，相同的附图标记指代相同的部件。
[0015]图1是例示根据本专利技术的实施方式的图像传感器100的框图。
[0016]参照图1，图像传感器100可包括像素阵列110、行解码器120、斜坡发生器130、电流源140_0至140_M、开关141_0至141_M
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1以及模数转换电路150。
[0017]像素阵列110可包括以多个行和多个列布置的像素。在本文中，例示了像素阵列包括1个虚设行和N+1个正常行并且包括M+1个列，其中，N和M是等于或大于1的任意整数。像素阵列110的最上行可以是虚设行，并且虚设像素P_D0至P_DM可以被布置在虚设行的列中。正常像素P_00至P_NM可被布置在每个正常行的列中。
[0018]为了控制像素阵列110的像素，行解码器120可生成诸如复位控制信号RX_0至RX_N、传输信号TX_0至TX_N、选择信号SX_0至SX_N之类的各种信号。
[0019]斜坡发生器130可生成斜坡信号RAMP以用于模数转换电路150的模数转换操作。
[0020]电流源140_0至140_M可吸收(sink)来自像素阵列110的输出线POUT_0至POUT_M的电流。输出线POUT_0至POUT_M的电压电平可以由从像素阵列的像素中选择的像素提供(sourced)到输出线POUT_0至POUT_M的电流的量以及电流源140_0至140_M的吸收电流的量来确定。电流源140_0至140_M可形成像素阵列110的放大元件(例如，参照图2中的元件215和225)的源跟随器。
[0021]开关141_0至141_M
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1可以在复位信号从像素阵列110的虚设像素P_D0至P_DM输出至输出线POUT_0至POUT_M的区段中将输出线POUT_0至POUT_M彼此电连接。开关141_0至141_M
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1可响应于虚设行选择信号D_SX而接通。可通过使用开关141_0至141_M
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1来减小复位信号的噪声，稍后将对其进行详细描述。
[0022]模数转换电路150可以通过使用复位信号和像素信号来执行模数转换操作，所述复位信号对应于复位虚设浮置扩散节点D_FD(参照图2)的电压并且从虚设像素P_D0至P_DM输出到输出线POUT_0至POUT_M，所述像素信号与对应于感测光的浮置扩散节点FD(参照图2)的电压相对应并且从正常行当中的被选正常行的正常像素输出到输出线POUT_0至POUT_M。在一个实施方式中，模数转换电路150基于像素信号以及复位信号的平均值对所述像素信号进行模数转换。模数转换电路150可以基于复位信号执行自动调零操作并且对像素信号进行模数转换。
[0023]图2是例示根据本专利技术的实施方式的图1中所示的正常像素P_11和虚设像素P_D1的框图。在图2中，例示了位于像素阵列110的相同列中的正常像素P_11和虚设像素P_D1。像素阵列110的剩余的正常像素和虚设像素可以以与图2中相同的方式形成。
[0024]参照图2，正常像素P_11可包括光电检测器211、复位晶体管212、传输晶体管213、电容器214、驱动晶体管215以及选择晶体管216。
[0025]光电检测器211可以执行光电转换功能。光电检测器211可以通过使用光电二极管、光电晶体管、光电门、钉扎光电二极管及其组合中的至少一个来实现。光电检测器211可以响应于调制信号MIXA而确定曝光。例如，光电检测器211可以在调制信号MIXA处于高电平的区段中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，该图像传感器包括：正常像素，所述正常像素输出像素信号；多个虚设像素，所述多个虚设像素中的每一个输出复位信号；以及模数转换电路，所述模数转换电路基于所述像素信号以及所述复位信号的平均值对所述像素信号进行模数转换。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述多个虚设像素同时输出相应复位信号，并且其中，所述多个虚设像素的输出端子在同时输出所述复位信号的区段中彼此联接。3.一种图像传感器，该图像传感器包括：像素阵列，所述像素阵列包括多个行和多个列，其中，多个虚设像素被布置在所述多个行中的虚设行的列中，并且多个正常像素被布置在所述多个行中的每个正常行的列中；多个电流源，所述多个电流源联接到所述多个列的相应输出线，并且每个电流源从输出线中的对应输出线吸收电流；模数转换电路，所述模数转换电路通过使用从相应虚设像素输出到所述相应输出线的复位信号和从所述正常行当中的被选正常行的正常像素输出到所述相应输出线的像素信号来执行模数转换操作；以及多个开关，所述多个开关在从所述相应虚设像素输出所述复位信号的区段中将所述输出线彼此电连接。4.根据权利要求3所述的图像传感器，其中，当虚设行选择信号被激活时，所述复位信号从所述相应虚设像素输出到所述相应输出线，并且其中，当所述虚设行选择信号被激活时，所述开关被接通。5.根据权利要求3所述的图像传感器，其中，所述模数转换电路包括：多个比较器，所述多个比较器对应于所述相应输出线，并且每个比较器通过接收斜坡信号和来自所述输出线中的对应输出线的信号来操作；以及多个计数器电路，所述多个计数器电路各自响应于所述多个比较器中的对应比较器的输出而生成数字码。6.根据权利要求5所述的图像传感器，其中，所述比较器在所述复位信号被输出到所述相应输出线的区段中被自动调零，并且其中，在所述像素信号被输出到所述相应输出线的区段中，所述多个计数器电路响应于所述对应比较器的输出而生成数字码。7.根据权利要求3所述的图像传感器，其中，所述多个正常像素中的每一个包括：光电检测器，所述光电检测器联接到第一节点；复位晶体管，所述复位晶体管响应于复位控制信号而将所述第一节点复位；传输晶体...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐成旭，申旼锡，权五俊，金翰相，徐康凤，宋贞恩，
申请(专利权)人：爱思开海力士有限公司，
类型：发明
国别省市：