具有采样器阵列的图像传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种具有N行使用MOS技术的有源感光像素（MT1）的图像传感器，每行具有P个像素。所述传感器包括编组有N行处理电路（MT2）的数字化电路，每行具有P个处理电路，第i行第j列的每一处理电路包括：用于执行信号的相关双采样的各个采样器，所述信号出现在第j个列导线（Ccj）上并且对应于所有行在同一积分时间期间对图像点的观察；模数转换装置，用于提供所采样的模拟信号的数字值。所述传感器特别适合于以TDI（图像扫描和积分）模式工作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有采样器阵列的图像传感器
本专利技术涉及一种图像传感器，更具体地但不仅限于TDI传感器（即“时间延迟积分线性传感器”），在该TDI传感器中，通过在场景垂直于行在传感器的前方通过时相继观察该场景的同一条线的若干感光行所拍摄的连续图像的相加来重构所观察的场景的一条线点的图像。
技术介绍
例如，这些传感器用在用于通过卫星观察地球的系统中。它们包括若干感光像素的平行行；相对于场景和传感器的相对位移来同步控制各个行的电路的排序（控制曝光时间，然后控制读取光生电荷），以此方式传感器的所有行看见所观察的场景的一条线。然后，针对所观察的线的每一点逐点地将所生成的信号加在一起。以传感器的行的数量N的平方根的比提高理论上的信噪比。这个数量取决于应用（工业控制、地面观察、全景牙科放射照相或乳房放射照相）而可以从数行至一百行左右不等。在CCD图像传感器（CCD：“电荷耦合器件”）中，与场景和传感器的相对位移同步，通过将先前行所产生的电荷转移至像素行中而自然地发生信号的逐点相加且没有读取噪音。在专利申请WO2008034794中，基于CMOS技术提供具有有源像素、在TDI模式下工作的图像传感器。因为有源像素不通过电荷转移工作而向列导线上供应电压，所以不存在从行到行的电荷转移。为了执行对应于由像素的多个行看见的同一图像线的信号的相加，使用模数转换以提供每一像素的输出的数字表示和来自在其通过期间所相继看见图像点的N个像素的N个数字值，并将其加在一起。然而，在该申请中所描述的原理不允许由真相关双采样进行的信号读取，而仅允许伴随有kTC型的噪声的伪相关双采样进行的信号读取，这限制了在低照度条件下检测的可能性。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过在允许针对所有行的共用积分时间的同时允许利用真相关双采样的读取操作来修正该缺陷。为此目的，如果传感器包括通过连续寻址每一行读取的N行像素（每行具有P个像素），则通过具有N行处理电路（每行具有P个单独的处理电路）的辅助矩阵来执行来自这些像素的模拟信号的采样，每一所述单独处理电路均包括相应的采样电路；一行的P个处理电路中每一个接收作为输入端的P个列导线中的一个，以便能够对来自像素的信号进行逐行采样。复位电位电平逐行连续地施加至所有列导线上，并且在N×P采样电路中对其进行逐行采样；然后将有用信号逐行施加至列导线上，并且对其进行逐行采样，所述有用信号相对参照每一像素的复位电位电平。可以通过单独处理电路来执行采样信号的模数转换和所转换的信号的数字求和。此外，这种类型的结构允许形成即时矩阵图像传感器（即不能够图像位移和电荷积分，因此不能够求和），所述即时矩阵图像传感器具有能够以为所有行所共用的积分时间和使相关开关噪声最小化的真相关双采样来工作的特性。因此，根据本专利技术的一种限定，这里提供了一种能够信号积分的扫描图像传感器，其具有N行感光像素，每行具有P个感光像素，一行中的第j个像素由使用MOS晶体管的电路形成，所述扫描图像传感器包括连接至行寻址导线的行选择输入端和连接至第j个列导线的输出端，所述行寻址导线为所述行的像素所共用，所述列导线为同一第j列的属于各个行的N个像素所共用，所述传感器包括电路，所述电路用于N个像素行中的每一行的连续寻址，以便每次向所述列导线施加P个复位电位以及对应于在同一积分周期T期间在所寻址的行的P个像素中的电荷的积分的P个模拟信号，并且所述传感器还包括信号数字化电路，其特征在于所述数字化电路包括：-N行处理电路，每行具有P个处理电路，第i行第j列的每一处理电路均包括用于进行信号的相关双采样的各个采样器，所述信号出现在第j个列导线上并且对应于所有行在同一积分时间期间对图像点的观察，以及-模数转换装置，用于提供所采样的所述模拟信号的数字值，-数字加法装置，用于将由第i行第j列的所述处理电路转换的且对应于积分周期T的信号与由先前行的所述处理电路转换的且对应于在先前的积分周期期间对同一图像点的观察的数字信号加在一起，以及-提取装置，用于在每一积分周期结束时从最后一行的所述数字加法装置提取内容。所述采样器被配置为执行相关双采样，所述相关双采样包括：对应于复位之后的像素的存储节点的电位的复位电位的采样以及对应于将电荷转移至所述存储节点之后的所述存储节点的电位的有用电位的采样，其中所述复位电平对应于从所述存储节点清空电荷，所述有用信号电平对应于接着所述清空将电荷重新填充至所述存储节点中。然后，形成处理电路的部分的所述采样器优选地包括用于首先存储将复位脉冲施加至像素的复位晶体管之后的复位电位电平，然后存储将转移脉冲施加至转移晶体管之后的信号电平的装置；然后，模数转换装置转换这两个电平之间的差。所述复位脉冲和所述转移脉冲为所述N行的所有像素所共用。在一个优选的实施例中，每一像素是使用MOS技术的有源像素，并且包括：光电二极管、用于电荷的存储节点、便于允许电荷从所述光电二极管转移至所述存储节点的转移晶体管、用于使所述存储节点的电位复位的复位晶体管、用于生成表示所述存储节点中的电荷量的电位的跟随器晶体管、以及用于将所述跟随器晶体管连接至所述列导线的行选择晶体管。所述传感器包括：用于发出共用复位信号（RST）的装置，所述共用复位信号用于同时导通矩阵的所有所述复位晶体管；用于发出共用转移信号（GTRA）的装置，所述共用转移信号用于同时导通所述矩阵的所有所述转移晶体管；用于在共用复位命令之后且在共用转移命令之前针对每一行相继控制复位电位的采样、然后在所述转移命令之后针对每一行相继控制有用电位的采样的装置。第i行第j列的处理电路的所述数字加法装置优选地连接至前一第i-1行的处理电路的输出端，以便从其接收在先前的积分期间所执行的数字加法的结果，并且所述数字加法装置被设计为将所述结果与由当前的模数转换所产生的数字值相加。所述模数转换装置和用于将数字值相加的装置优选地分布在各个处理电路中，并且所述传感器包括用于从N行处理电路（每行具有P个处理电路）中的至少一行提取在所述行的每一像素中执行的加法的结果。物理上，所述传感器包括感光像素矩阵和处理电路矩阵的并置，每一所述感光像素均具有四个晶体管，所述处理电路位于像素矩阵的外侧。在一个优选实施例中，同一行寻址电路可以用于像素的行的寻址和处理电路的寻址这两者，以便允许在第i行的处理电路中再次采样来自第i行的像素的信号。在此情况下，从处理电路的最后一行系统地提取加法的结果。所述模数转换装置优选地是斜坡转换器，在每一处理电路中所述斜坡转换器包括比较器和计数器，当线性电压斜坡施加至所述比较器的输入端上时，所述计数器以固定速率计数直到所述比较器进行切换为止。所述计数器与待转换的采样信号成比例地增加。然后，所述数字加法装置是设计为以前一处理电路提供的值来初始化所述计数器的所述计数器的复位输入端。第i行第j列的辅助电路的计数器的输出端连接至第i+1行第j列的处理电路的计数器的输入端，以便在对应于积分周期的模数转换之前在后者中输入对应于第i行和前一积分周期的结果。第i行第j列的数字化电路的计数器包括连接至前一行同一列的计数器的输出端的复位输入，以便在模数转换开始之前利用包含在前一第i-1行同一列的计数器中的结果来使第i行第j列的计数器初始化。其结果是在所述斜坡结束时第i个电路的计数器的内容本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.05.04 FR 10/019111.一种能够信号积分的扫描图像传感器，其具有N行感光像素，每行具有P个感光像素，一行中的第j个像素由使用MOS晶体管的电路形成，所述扫描图像传感器包括连接至行寻址导线(Li)的行选择输入端(SELi)和连接至第j个列导线(Ccj)的输出端，所述行寻址导线(Li)为所述行的像素所共用，所述列导线(Ccj)为同一第j列的属于各个行的N个像素所共用，所述传感器包括电路(DEL1)，所述电路(DEL1)用于N个像素行中的每一行的连续寻址，以便每次向所述列导线施加P个复位电位以及对应于在同一积分周期T期间在所寻址的行的P个像素中的电荷的积分的P个模拟信号，并且所述传感器还包括信号数字化电路，其特征在于，所述数字化电路在N行、每行P个像素的矩阵之外包括N行处理电路(MT2)，每行具有P个处理电路，第i行第j列的每一处理电路均包括：-用于进行信号的相关双采样的各个采样器，所述信号出现在第j个列导线上并且对应于所有行在同一积分持续时间上对图像点的观察，以及-模数转换器，用于提供所采样的所述模拟信号的数字值，-数字加法装置，用于将由第i行第j列的所述处理电路转换的且对应于积分周期T的信号与由先前行的所述处理电路转换的且对应于在先前的积分周期期间对同一图像点的观察的数字信号加在一起，第i行第j列的处理电路的所述数字加法装置连接至前一第i-1行的处理电路的输出端，以便接收在先前的积分期间所执行的数字加法的结果，并且所述数字加法装置被配置为将所述结果与由所述模数转换器执行的当前的模数转换所产生的数字值相加，所述信号数字化电路还包括提取装置，用于在每一积分周期结束时从最后一行的所述数字加法装置提取内容，其特征在于，位于第i行第j列的处理电路中的所述模数转换器是斜坡转换器，所述斜坡转换器包括第i行第j列的比较器(CMPi,j)和计数器(CPTi,j)，当线性电压斜坡施加至所述比较器的输入端上时，所述计数器以固定速率计数直到所述比较器进行切换为止，第i行第j列的处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·比涅，A·塔塔，
申请(专利权)人：E二V半导体公司，
类型：
国别省市：