一种像素单元电路、信号采集装置和信号采集方法制造方法及图纸

本申请实施例提供一种像素单元电路、信号采集装置和信号采集方法，涉及图像传感器领域，用于解决在读出图像传感器产生的图像信号时，图像传感器的曝光时间较短，成像质量较差的问题，实现提高图像传感器的曝光时间以及成像质量的技术效果。通过信号保存及读出电路保存第一像素单元产生的第一复位信号，在保存第一复位信号之后，通过信号保存及读出电路保存第二像素单元产生的第二复位信号，在保存第二复位信号之后，通过信号保存及读出电路保存第一像素单元产生的第一光电信号，通过信号保存及读出电路输出第一复位信号和第一光电信号。本申请实施例用于读出图像传感器产生的图像信号的过程中。信号的过程中。信号的过程中。

【技术实现步骤摘要】
一种像素单元电路、信号采集装置和信号采集方法


[0001]本申请实施例涉及图像传感器领域，尤其涉及一种像素单元电路、信号采集装置和信号采集方法。

技术介绍

[0002]图像传感器是一种将光学图像转换成电子信号的设备，被广泛应用在数码相机和其他电子光学设备中。图像传感器中包括由多个光敏像素单元组成的像素单元电路，图像传感器的成像质量与像素单元电路的受光面积、入射光的光强以及曝光时间(即入射光的时间)等因素有关。
[0003]图像传感器在暗态环境下感光灵敏度较低，成像的对比度较差，因此图像传感器在暗态环境下的成像质量较差。想要提高图像传感器的成像质量，就需要增加图像传感器的曝光时间，但增加图像传感器的曝光时间会导致图像传感器的感测帧率降低，使得图像传感器无法快速感知物体的高速运动，从而导致图像传感器的显示效果降低。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供一种像素单元电路、信号采集装置和信号采集方法，应用于电子设备，可以在图像传感器工作时，在不改变图像传感器的感测帧率的情况下，增加图像传感器的曝光时间，从而提高了图像传感器的成像质量。
[0005]为达到上述目的，本申请实施例采用如下技术方案：
[0006]第一方面，本申请实施例提供一种信号采集方法，该方法应用于像素单元电路，像素单元电路包括第一像素单元、第二像素单元和信号保存及读出电路；第一像素单元和第二像素单元位于像素单元电路的不同行，第一像素单元和第二像素单元位于像素单元电路的同一列；信号保存及读出电路包括第一电容、第二电容和第三电容，第一电容的第一端与第二电容的第一端耦合，第二电容的第一端与第三电容的第一端耦合；该方法包括：通过信号保存及读出电路保存第一像素单元产生的第一复位信号，第一复位信号用于向第一像素单元提供固定电压；在保存第一复位信号之后，通过信号保存及读出电路保存第二像素单元产生的第二复位信号，第二复位信号用于向第二像素单元提供固定电压，第二复位信号用于确定第二像素单元接收到的光强；在保存第二复位信号之后，通过信号保存及读出电路保存第一像素单元产生的第一光电信号，第一光电信号是第一像素单元接收到的光信号转换成的电信号；通过信号保存及读出电路输出第一复位信号和第一光电信号，其中，第一复位信号和第一光电信号用于确定第一像素单元接收到的光强。由此，本申请提供的信号采集方法，应用于像素单元电路，该像素单元电路通过增加电容的方式，能够在保存第一像素单元的第一光电信号之前，先保存第二像素单元的第二复位信号，使得不同行的像素单元产生的复位信号和光电信号交替保存并输出，从而延长了图像传感器的曝光时间，延长了第一像素单元产生第一光电信号的时间。相比于现有技术中使用两个电容保存并传输一行像素单元产生的复位信号和光电信号之后，再保存并传输下一行像素单元产生的复位信
号和光电信号，导致图像传感器的曝光时间较短，本申请能够有效延长图像传感器的曝光时间，提高图像传感器的成像质量，特别是提高了图像传感器在暗态环境下的成像对比度。
[0007]在一种可能的设计中，该方法还包括：在保存第一光电信号之后，通过信号保存及读出电路保存第二像素单元产生的第二光电信号，第二光电信号用于将第二像素单元接收到的光信号转换成电信号；通过信号保存及读出电路输出第二复位信号和第二光电信号。由此，本申请提供的信号采集方法，应用于像素单元电路，该像素单元电路通过增加电容的方式，在工作时，能够使不同行的像素单元产生的复位信号和光电信号交替保存并输出，从而延长了图像传感器的曝光时间，提高了图像传感器的成像质量。
[0008]在一种可能的设计中，第一电容，用于保存第一像素单元产生的第一复位信号，第三电容，用于保存第二像素单元产生的第二复位信号，第二电容，用于先保存第一像素单元产生的第一光电信号，再保存第二像素单元产生的第二光电信号。由此，本申请提供的信号采集方法，应用于像素单元电路，该像素单元电路通过增加一个电容的方式，使不同行的像素单元(即第一像素单元和第二像素单元)可以使用不同的电容(即第一电容和第三电容)保存复位信号(即第一复位信号和第二复位信号)，从而使不同行的像素单元产生的复位信号和光电信号交替保存并输出，延长了图像传感器的曝光时间，提高了图像传感器的成像质量。
[0009]在一种可能的设计中，像素单元电路包括由N行M列的像素单元组成的像素单元电路，其中，N为大于零的整数，M为大于零的整数；信号保存及读出电路，用于保存第M列的像素单元产生的光电信号和复位信号，其中，第M列的像素单元包括第一像素单元和第二像素单元。由此，本申请的信号采集方法，应用于像素单元电路，该像素单元电路包括多个像素单元。
[0010]在一种可能的设计中，像素单元电路还包括：控制器，控制器包括第一时序电路和第二时序电路，第一时序电路用于控制第一像素单元的第一开关，第二时序电路用于控制第二像素单元的第二开关，第一开关用于控制第一像素单元产生第一光电信号，第二开关用于控制第二像素单元向信号保存及读出电路输出第二复位信号和第二光电信号；第一时序电路和第二时序电路产生的波形相同。由此，本申请的信号采集方法能够使第一像素单元的第一开关和第二像素单元的第二开关复用相同的时序电路，只需要改变该时序电路产生的波的相位差即可，从而方便了对开关的控制以及对时序电路的设计。
[0011]第二方面，本申请实施例提供一种像素单元电路，包括第一像素单元、第二像素单元和信号保存及读出电路；第一像素单元和第二像素单元位于像素单元电路的不同行，第一像素单元和第二像素单元位于像素单元电路的同一列；信号保存及读出电路包括第一电容、第二电容和第三电容，第一电容的第一端与第二电容的第一端耦合，第二电容的第一端与第三电容的第一端耦合。
[0012]由此，本申请提供的像素单元电路，通过增加电容的方式，能够使不同行的像素单元可以使用不同的电容保存复位信号，从而使不同行的像素单元产生的复位信号和光电信号交替保存并输出。相比于现有技术中使用两个电容保存并传输一行像素单元产生的复位信号和光电信号之后，再保存并传输下一行像素单元产生的复位信号和光电信号，导致图像传感器的曝光时间较短，本申请的像素单元电路能够延长图像传感器的曝光时间，提高图像传感器的成像质量。
[0013]在一种可能的设计中，信号保存及读出电路，用于执行以下步骤：保存第一像素单元产生的第一复位信号，第一复位信号用于向第一像素单元提供固定电压；在保存第一复位信号之后，保存第二像素单元产生的第二复位信号，第二复位信号用于向第二像素单元提供固定电压，第二复位信号用于确定第二像素单元接收到的光强；在保存第二复位信号之后，保存第一像素单元产生的第一光电信号，第一光电信号是第一像素单元接收到的光信号转换成的电信号；输出第一复位信号和第一光电信号，其中，第一复位信号和第一光电信号用于确定第一像素单元接收到的光强。由此，本申请提供的像素单元电路，能够在保存第一像素单元的第一光电信号之前，先保存第二像素单元的第二复位信号，使得不同行的像素单元产生的复位信号和光电信号交替保存本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种信号采集方法，其特征在于，所述方法应用于像素单元电路，所述像素单元电路包括第一像素单元、第二像素单元和信号保存及读出电路；所述第一像素单元和所述第二像素单元位于所述像素单元电路的不同行，所述第一像素单元和所述第二像素单元位于所述像素单元电路的同一列；所述信号保存及读出电路包括第一电容、第二电容和第三电容，所述第一电容的第一端与所述第二电容的第一端耦合，所述第二电容的第一端与所述第三电容的第一端耦合；所述方法包括：通过所述信号保存及读出电路保存所述第一像素单元产生的第一复位信号，所述第一复位信号用于向所述第一像素单元提供固定电压；在保存所述第一复位信号之后，通过所述信号保存及读出电路保存所述第二像素单元产生的第二复位信号，所述第二复位信号用于向所述第二像素单元提供固定电压，所述第二复位信号用于确定所述第二像素单元接收到的光强；在保存所述第二复位信号之后，通过所述信号保存及读出电路保存所述第一像素单元产生的第一光电信号，所述第一光电信号是所述第一像素单元接收到的光信号转换成的电信号；通过所述信号保存及读出电路输出所述第一复位信号和所述第一光电信号，其中，所述第一复位信号和所述第一光电信号用于确定所述第一像素单元接收到的光强。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在保存所述第一光电信号之后，通过所述信号保存及读出电路保存所述第二像素单元产生的第二光电信号，所述第二光电信号是所述第二像素单元接收到的光信号转换成电信号；通过所述信号保存及读出电路输出所述第二复位信号和所述第二光电信号。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一电容，用于保存所述第一像素单元产生的所述第一复位信号；所述第三电容，用于保存所述第二像素单元产生的所述第二复位信号；所述第二电容，用于先保存所述第一像素单元产生的所述第一光电信号，再保存所述第二像素单元产生的所述第二光电信号。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述像素单元电路包括由N行M列的像素单元组成的像素单元电路，其中，N为大于零的整数，M为大于零的整数；所述信号保存及读出电路，用于保存第M列的像素单元产生的光电信号和复位信号，其中，第M列的像素单元包括所述第一像素单元和所述第二像素单元。5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述像素单元电路还包括：控制器，所述控制器包括第一时序电路和第二时序电路，所述第一时序电路用于控制所述第一像素单元的第一开关，所述第二时序电路用于控制所述第二像素单元的第二开关，所述第一开关用于控制所述第一像素单元产生所述第一光电信号，所述第二开关用于控制所述第二像素单元向所述信号保存及读出电路输出所述第二复位信号和所述第二光电信号；所述第一时序电路和所述第二时序电路产生的波形相同。6.一种像素单元电路，其特征在于，包括第一像素单元、第二像素单元和信号保存及读
出电路；所述第一像素单元和所述第二像素单元位于所述像素单元电路的不同行，所述第一像素单元和所述第二像素单元位于所述像素单元电路的同一列；所述信号保存及读出电路包括第一电...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯宏庆，刘艳丽，仇筱乐，王颖聪，
申请(专利权)人：杭州海康威视数字技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：