一種圖像傳感電路及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種圖像傳感電路及方法，其中，所述圖像傳感電路包括：傳感器，用于采集入射光線的光信號，并將所述光信號轉(zhuǎn)換成電信號；光信號放大單元，對所述電信號進(jìn)行積分，生成積分信號；采樣保持單元，包括至少兩個并聯(lián)的信號采樣組件，用于通過所述至少一個信號采樣組件對所述積分信號進(jìn)行采樣生成采樣信號，以及，通過至少一個其它信號采樣組件，輸出已生成的采樣信號。本發(fā)明用以支持信號轉(zhuǎn)換與信號輸出同時進(jìn)行，簡化電路結(jié)構(gòu)，降低電路的功耗，降低制造成本。
【專利說明】一種圖像傳感電路及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電子電路【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種圖像傳感電路及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，圖像傳感技術(shù)日益成熟，其中與傳感器相連的單元電路，是影響整個圖像傳感系統(tǒng)性能的重要因素，因此對于單元電路的設(shè)計(jì)要求越來越嚴(yán)格。首先，電路結(jié)構(gòu)需要盡可能簡單，便于在最大曝光區(qū)的范圍內(nèi)，集成更大規(guī)模的圖像陣列；其次，電路的功耗盡可能低，因?yàn)樵诖笠?guī)模圖像芯片中，單元電路的數(shù)量非常大，如果單元電路功耗大，將不利于圖像芯片的大規(guī)模集成；再次，電路的噪聲盡可能小，單元電路的噪聲會降低信噪比，而且后續(xù)電路也很難消除此噪聲；最后，對于微弱的光信號，通常會采用光信號轉(zhuǎn)換與信號輸出同時進(jìn)行的方式，能夠充分利用時間，效率高，但是單元電路往往設(shè)計(jì)的比較復(fù)雜，造成單元電路面積大，功耗大，成本高。參照圖1所示的一種現(xiàn)有技術(shù)的圖像傳感電路，包括直接注入結(jié)構(gòu)(DI)、源極跟隨器(SF)和采樣保持電路(SH)，該電路可以實(shí)現(xiàn)單元內(nèi)采樣保持，從而可以支持信號轉(zhuǎn)換與信號輸出同時進(jìn)行的模式(IWR模式)。由于該電路結(jié)構(gòu)引入了源極跟隨器SF，所以單元電路的功耗和面積都會增大，或者必須在有限的面積內(nèi)，壓縮積分電容Cint的大小，不僅降低了單元電路的電荷處理能力，還會降低信噪比，同時由于源極跟隨器SF的引入，增加了電路的噪聲。
[0003]因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員迫切需要解決的問題之一在于，提供一種低功耗的圖像傳感單元電路及方法，用以支持信號轉(zhuǎn)換與信號輸出同時進(jìn)行，簡化電路結(jié)構(gòu)，降低電路的功耗，降低制造成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種圖像傳感電路及方法，用以支持信號的積分與信號的輸出同時進(jìn)行，簡化電路結(jié)構(gòu)，降低電路的功耗，降低制造成本。
[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種圖像傳感電路，包括:
[0006]傳感器，用于采集入射光線的光信號，并將所述光信號轉(zhuǎn)換成電信號；
[0007]光信號放大單元，對所述電信號進(jìn)行積分，生成積分信號；
[0008]采樣保持單元，包括至少兩個并聯(lián)的信號采樣組件，用于通過所述至少一個信號采樣組件對所述積分信號進(jìn)行采樣生成采樣信號，以及，通過至少一個其它信號采樣組件，輸出已生成的米樣信號。
[0009]優(yōu)選地，所述傳感器的輸入端連接固定電壓，輸出端連接所述光信號放大單元。
[0010]優(yōu)選地，所述光信號放大單元包括第一晶體管M1，第二晶體管M2，以及，積分電容Cint ;所述第一晶體管Ml的柵極連接控制電壓VR1，源極連接所述傳感器的輸出端，漏極連接所述積分電容Cint及所述第二晶體管M2的漏極，所述第二晶體管M2的源極連接復(fù)位電壓VR2，柵極連接復(fù)位信號RST，所述積分電容Cint接地；
[0011 ] 當(dāng)所述復(fù)位信號RST為低電平時，所述第二晶體管M2截止，所述積分電容Cint對所述電信號進(jìn)行積分生成積分信號；
[0012]當(dāng)所述復(fù)位信號RST為高電平時，所述第二晶體管M2導(dǎo)通，所述積分電容Cint進(jìn)行復(fù)位清除所述積分信號。
[0013]優(yōu)選地，所述光信號放大單元還包括運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器的輸入端的正極連接所述控制電壓VR1，輸入端的負(fù)極連接所述傳感器的輸出端及所述第一晶體管Ml的源極，輸出端連接所述第一晶體管Ml的柵極，所述第一晶體管Ml的漏極連接所述積分電容Cint及所述第二晶體管M2的漏極，所述第二晶體管M2的源極連接復(fù)位電壓VR2，柵極連接復(fù)位信號RST，所述積分電容Cint接地。
[0014]優(yōu)選地，所述采樣組件包括第一采樣組件及第二采樣組件，所述第一采樣組件包括第三晶體管M3，第四晶體管M4，以及，第一采樣電容Csl ;所述第二采樣組件包括第五晶體管M5，第六晶體管M6，以及，第二采樣電容Cs2 ;所述第三晶體管M3的柵極連接第一控制信號SI，所述第四晶體管M4的柵極連接第二控制信號S2，所述第五晶體管M5的柵極連接第三控制信號S3，所述第六晶體管M6的柵極連接第四控制信號S4 ;所述第三晶體管M3的漏極與所述第四晶體管M4的源極相連，并且與所述第一采樣電容Csl相連；所述第五晶體管M5的漏極與第六晶體管M6的源極相連，并且與所述第二采樣電容Cs2相連，所述第四晶體管M4的漏極與所述第六晶體管M6的漏極相連；所述第一采樣電容Csl與第二采樣電容Cs2接地；
[0015]當(dāng)所述復(fù)位信號RST第一次從高電平轉(zhuǎn)為低電平之前，所述第一控制信號SI轉(zhuǎn)為高電平，所述第三晶體管M3導(dǎo)通，所述第一采樣電容Csl對所述積分信號進(jìn)行采樣生成第
一米樣信號；
[0016]當(dāng)所述復(fù)位信號RST第一次從低電平轉(zhuǎn)為高電平之前，所述第一控制信號SI轉(zhuǎn)為低電平，所述第三晶體管M3截止；
[0017]當(dāng)所述復(fù)位信號RST第二次從高電平轉(zhuǎn)為低電平之前，所述第二控制信號S2轉(zhuǎn)為高電平，所述第四晶體管M4導(dǎo)通并輸出所述第一采樣信號；所述第三控制信號S3轉(zhuǎn)為高電平，所述第五晶體管M5導(dǎo)通，所述第二采樣電容Cs2對所述積分信號進(jìn)行采樣生成第二采樣信號;
[0018]當(dāng)所述復(fù)位信號RST第二次從低電平轉(zhuǎn)為高電平之前，所述第三控制信號S3轉(zhuǎn)為低電平，所述第五晶體管M5截止；
[0019]當(dāng)所述復(fù)位信號RST第三次從高電平轉(zhuǎn)為低電平之前，所述第四控制信號S4轉(zhuǎn)為高電平，所述第六晶體管M6導(dǎo)通并輸出所述第二采樣信號。
[0020]本發(fā)明實(shí)施例還公開了一種圖像傳感的方法，包括:
[0021 ] 采集入射光線的光信號，并將所述光信號轉(zhuǎn)換成電信號；
[0022]對所述電信號進(jìn)行積分，生成積分信號；
[0023]通過所述至少一個信號采樣組件對所述積分信號進(jìn)行采樣生成采樣信號，以及，通過至少一個其它信號采樣組件，輸出已生成的采樣信號。
[0024]優(yōu)選地，所述電信號由傳感器生成，積分信號由光信號放大單元生成；所述傳感器的輸入端連接固定電壓，輸出端連接所述光信號放大單元。
[0025]優(yōu)選地，所述光信號放大單元包括第一晶體管M1，第二晶體管M2，以及，積分電容Cint ;所述第一晶體管Ml的柵極連接控制電壓VR1，源極連接所述傳感器的輸出端，漏極連接所述積分電容Cint及所述第二晶體管M2的漏極，所述第二晶體管M2的源極連接復(fù)位電壓VR2，柵極連接復(fù)位信號RST，所述積分電容Cint接地；
[0026]當(dāng)所述復(fù)位信號RST為低電平時，所述第二晶體管M2截止，所述積分電容Cint對所述電信號進(jìn)行積分生成積分信號；
[0027]當(dāng)所述復(fù)位信號RST為高電平時，所述第二晶體管M2導(dǎo)通，所述積分電容Cint進(jìn)行復(fù)位清除所述積分信號。
[0028]優(yōu)選地，所述光信號放大單元還包括運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器的輸入端的正極連接所述控制電壓VR1，輸入端的負(fù)極連接所述傳感器的輸出端及所述第一晶體管Ml的源極，輸出端連接所述第一晶體管Ml的柵極，所述第一晶體管Ml的漏極連接所述積分電容Cint及所述第二晶體管M2的漏極，所述第二晶體管M2的源極連接復(fù)位電壓VR2，柵極連接復(fù)位信號RST，所述積分電容Cint接地。
[0029]優(yōu)選地，所述采樣信號由采樣保存單元生成，所述采樣保持單元包括采樣組件，所述采樣組件包括第一采樣組件及第二采樣組件，所述第一采樣組件包括第三晶體管M3，第四晶體管M4，以及，第一采樣電容Csl ;所述第二采樣組件包括第五晶體管M5，第六晶體管M6，以及，第二采樣電容Cs2 ;所述第三晶體管M3的柵極連接第一控制信號SI，所述第四晶體管M4的柵極連接第二控制信號S2，所述第五晶體管M5的柵極連接第三控制信號S3，所述第六晶體管M6的柵極連接第四控制信號S4 ;所述第三晶體管M3的漏極與所述第四晶體管M4的源極相連，并且與所述第一采樣電容Csl相連；所述第五晶體管M5的漏極與第六晶體管M6的源極相連，并且與所述第二采樣電容Cs2相連，所述第四晶體管M4的漏極與所述第六晶體管M6的漏極相連；所述第一米樣電容Csl與第二米樣電容Cs2接地；
[0030]當(dāng)所述復(fù)位信號RST第一次從高電平轉(zhuǎn)為低電平之前，所述第一控制信號SI轉(zhuǎn)為高電平，所述第三晶體管M3導(dǎo)通，所述第一采樣電容Csl對所述積分信號進(jìn)行采樣生成第一米樣信號；
[0031]當(dāng)所述復(fù)位信號RST第一次從低電平轉(zhuǎn)為高電平之前，所述第一控制信號SI轉(zhuǎn)為低電平，所述第三晶體管M3截止；
[0032]當(dāng)所述復(fù)位信號RST第二次從高電平轉(zhuǎn)為低電平之前，所述第二控制信號S2轉(zhuǎn)為高電平，所述第四晶體管M4導(dǎo)通并輸出所述第一采樣信號；所述第三控制信號S3轉(zhuǎn)為高電平，所述第五晶體管M5導(dǎo)通，所述第二采樣電容Cs2對所述積分信號進(jìn)行采樣生成第二采樣信號;
[0033]當(dāng)所述復(fù)位信號RST第二次從低電平轉(zhuǎn)為高電平之前，所述第三控制信號S3轉(zhuǎn)為低電平，所述第五晶體管M5截止；
[0034]當(dāng)所述復(fù)位信號RST第三次從高電平轉(zhuǎn)為低電平之前，所述第四控制信號S4轉(zhuǎn)為高電平，所述第六晶體管M6導(dǎo)通并輸出所述第二采樣信號。
[0035]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明包括以下優(yōu)點(diǎn):
[0036]本發(fā)明實(shí)施例通過傳感器將采集入射光線的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，再通過光信號放大器對所述電信號積分生成積分信號，再通過包括至少兩個并聯(lián)信號采樣組件的采樣保持單元對所述積分信號進(jìn)行采樣，以及，輸出已生成的采樣信號。相對于現(xiàn)有技術(shù)的圖像傳感電路，若要實(shí)現(xiàn)同時支持信號的積分與信號的輸出，則需要引入有源器件。而本發(fā)明實(shí)施例不需要增加任何有源器件即可同時支持信號的積分與信號的輸出，從而降低了電路的功耗，同時簡化了電路結(jié)構(gòu)。
[0037]由于本發(fā)明實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)，沒有引入額外的噪聲源，提高了信噪比。并且，由于采樣電容與積分電容是一起復(fù)位和積分，積分電容也起到了存儲電荷的作用，從而可以提高光信號放大單元的電荷處理能力。
[0038]本發(fā)明實(shí)施例提出的采樣保持單元，對光信號放大電路沒有特殊要求，故適用于各種信號采樣電路。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]圖1是一種現(xiàn)有技術(shù)的圖像傳感電路；
[0040]圖2是本發(fā)明的一種圖像傳感電路實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)圖；
[0041]圖3是本發(fā)明的一種圖像傳感電路實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)圖；
[0042]圖4是本發(fā)明的一種圖像傳感電路的具體示例的時序圖；
[0043]圖5是本發(fā)明的一種圖像傳感電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖6是本發(fā)明的一種圖像傳感電路實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)圖；
[0045]圖7是本發(fā)明的一種圖像傳感方法的實(shí)施例的步驟流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0047]本發(fā)明實(shí)施例的核心構(gòu)思之一在于，首先通過傳感器將采集入射光線的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并通過光信號放大器對所述電信號積分生成積分信號，再通過包括至少兩個并聯(lián)信號采樣組件的采樣保持單元對所述積分信號進(jìn)行采樣，以及，輸出已生成的采樣信號，可同時支持信號轉(zhuǎn)換與信號輸出，由于不需要增加任何有源器件，從而降低了電路的功耗，同時簡化了電路結(jié)構(gòu)。
[0048]實(shí)施例一
[0049]參照圖2，示出了本發(fā)明一種圖像傳感電路實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)圖，具體可以包括:
[0050]傳感器101，用于采集入射光線的光信號，并將所述光信號轉(zhuǎn)換成電信號；
[0051]在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例中，所述傳感器的輸入端可以連接工作電壓，輸出端可以連接所述光信號放大單元。
[0052]光信號放大單兀102,對所述電信號進(jìn)行積分,生成積分信號；
[0053]采樣保持單元103，包括至少兩個并聯(lián)的信號采樣組件，用于通過所述至少一個信號采樣組件對所述積分信號進(jìn)行采樣生成采樣信號，以及，通過至少一個其它信號采樣組件，輸出已生成的采樣信號。
[0054]在本發(fā)明實(shí)施例中，采樣保持單元中至少包括兩個并聯(lián)的信號采樣組件，在光信號放大單元對由傳感器轉(zhuǎn)換的電信號進(jìn)行積分生成積分信號時，采樣保持單元中其中一組采樣組件可以對積分信號進(jìn)行采樣生成采樣信號，其他的采樣組件則可以將已生成的采樣信號輸出，使得圖像傳感電路支持IWR模式，可以同時進(jìn)行信號的積分及信號的輸出。
[0055]需要說明的是，所述傳感器可以為光電二極管或者光敏電阻，當(dāng)然，也可以選擇其他的傳感器，本發(fā)明實(shí)施例無需對此作限制。[0056]實(shí)施例二
[0057]參照圖3，示出了本發(fā)明的一種圖像傳感電路的實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)圖，具體可以包括:
[0058]傳感器201，用于采集入射光線的光信號，并將所述光信號轉(zhuǎn)換成電信號；
[0059]光信號放大單兀202,對所述電信號進(jìn)行積分,生成積分信號；
[0060]在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例中，所述光信號放大單元202可以包括第一晶體管M1，第二晶體管M2，以及，積分電容Cint ;所述第一晶體管Ml的柵極可以連接控制電壓VR1，源極可以連接所述傳感器的輸出端，漏極可以連接所述積分電容Cint及所述第二晶體管M2的漏極，所述第二晶體管M2的源極可以連接復(fù)位電壓VR2，柵極可以連接復(fù)位信號RST，所述積分電容Cint可以接地；
[0061 ] 當(dāng)所述復(fù)位信號RST為低電平時，所述第二晶體管M2截止，所述積分電容Cint對所述電信號進(jìn)行積分生成積分信號；
[0062]當(dāng)所述復(fù)位信號RST為高電平時，所述第二晶體管M2導(dǎo)通，所述積分電容Cint進(jìn)行復(fù)位清除所述積分信號。
[0063]采樣保持單元203，包括至少兩個并聯(lián)的信號采樣組件，用于通過所述至少一個信號采樣組件對所述積分信號進(jìn)行采樣生成采樣信號，以及，通過至少一個其它信號采樣組件，輸出已生成的米樣信號。
[0064]在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例中，所述采樣保持單元203中的采樣組件可以包括第一采樣組件及第二采樣組件，所述第一采樣組件可以包括第三晶體管M3，第四晶體管M4，以及，第一采樣電容Csl ;所述第二采樣組件可以包括第五晶體管M5，第六晶體管M6，以及，第二采樣電容Cs2 ;所述第三晶體管M3的柵極可以連接第一控制信號SI，所述第四晶體管M4的柵極可以連接第二控制信號S2，所述第五晶體管M5的柵極可以連接第三控制信號S3，所述第六晶體管M6的柵極可以連接第四控制信號S4 ;所述第三晶體管M3的漏極可以與所述第四晶體管M4的源極相連，并且與所述第一采樣電容Csl相連；所述第五晶體管M5的漏極可以與第六晶體管M6的源極相連，并且與所述第二采樣電容Cs2相連，所述第四晶體管M4的漏極可以與所述第六晶體管M6的漏極相連；所述第一采樣電容Csl與第二采樣電容Cs2可以接地；
[0065]當(dāng)所述復(fù)位信號RST第一次從高電平轉(zhuǎn)為低電平之前，所述第一控制信號SI轉(zhuǎn)為高電平，所述第三晶體管M3導(dǎo)通，所述第一采樣電容Csl對所述積分信號進(jìn)行采樣生成第
一米樣信號；
[0066]當(dāng)所述復(fù)位信號RST第一次從低電平轉(zhuǎn)為高電平之前，所述第一控制信號SI轉(zhuǎn)為低電平，所述第三晶體管M3截止；
[0067]當(dāng)所述復(fù)位信號RST第二次從高電平轉(zhuǎn)為低電平之前，所述第二控制信號S2轉(zhuǎn)為高電平，所述第四晶體管M4導(dǎo)通并輸出所述第一采樣信號；所述第三控制信號S3轉(zhuǎn)為高電平，所述第五晶體管M5導(dǎo)通，所述第二采樣電容Cs2對所述積分信號進(jìn)行采樣生成第二采樣信號;
[0068]當(dāng)所述復(fù)位信號RST第二次從低電平轉(zhuǎn)為高電平之前，所述第三控制信號S3轉(zhuǎn)為低電平，所述第五晶體管M5截止；
[0069]當(dāng)所述復(fù)位信號RST第三次從高電平轉(zhuǎn)為低電平之前，所述第四控制信號S4轉(zhuǎn)為高電平，所述第六晶體管M6導(dǎo)通并輸出所述第二采樣信號。
[0070]在本發(fā)明實(shí)施例中，圖像傳感電路由傳感器，光信號放大單元(DI)及采樣保持電路(SH)構(gòu)成，在光信號放大單元中的控制電壓VRl用于控制外部傳感器的壓降，其大小由傳感器的輸入端電位決定，復(fù)位信號RST控制積分電容Cint積分及復(fù)位的動作。采樣保持單元由4個晶體管M3?6和2個采樣電容Csl?2構(gòu)成，4個晶體管分別由控制信號SI?4控制，以控制采樣保持電路完成采樣和讀出動作。
[0071]具體而言，參照圖4所示的本發(fā)明的一種圖像傳感電路的具體示例的時序圖，復(fù)位信號RST的工作時序與圖4的工作時序相同。
[0072]I,當(dāng)復(fù)位信號RST第一次為高電平時,第二晶體管M2導(dǎo)通,光信號放大單兀第一次復(fù)位，清除積分電容Cint上在先的積分信號。此時積分電容Cint的電位為VRl。
[0073]2，當(dāng)復(fù)位信號RST第一次將要由高電平轉(zhuǎn)換為低電平時，即在ATl這個時間段之前，第一控制信號SI轉(zhuǎn)換為高電平，第三晶體管M3導(dǎo)通，第一采樣電容Csl與積分電容Cint 一起復(fù)位。
[0074]3,當(dāng)復(fù)位信號RST第一次為低電平時,第一米樣電容Csl與積分電容Cint第一次一起積分。其中，積分電容Cint生成第一積分信號,米樣電容Csl則對所述第一積分信號進(jìn)行采樣生成第一采樣信號。
[0075]4，當(dāng)復(fù)位信號RST第一次將要由低電平轉(zhuǎn)換為高電平時，即在A T2這個時間段內(nèi)，第一控制信號SI轉(zhuǎn)換為低電平，第三晶體管M3截止，第一采樣信號保存到了第一采樣電容Csl中。
[0076]5，當(dāng)復(fù)位信號RST第二次為高電平時，第二晶體管M2導(dǎo)通，光信號放大單元第二次復(fù)位，清除積分電容Cint上的第一積分信號。當(dāng)?shù)诙刂菩盘朣2轉(zhuǎn)換為高電平時，第四晶體管M4導(dǎo)通，將第一采樣電容Csl上的第一采樣信號讀取并輸出。其中，第二控制信號S2的讀出時間可以設(shè)置為持續(xù)接近I個復(fù)位信號RST的周期。
[0077]6，在復(fù)位信號RST第二次將要由高電平轉(zhuǎn)換為低電平時，即在ATl這個時間段之前，第三控制信號S3轉(zhuǎn)換為高電平，第五晶體管M5導(dǎo)通，第二采樣電容Cs2與積分電容Cint第二次一起復(fù)位。
[0078]7，當(dāng)復(fù)位信號RST第二次為低電平時，第二采樣電容Cs2與積分電容Cint第二次一起積分。其中，積分電容Cint生成第二積分信號，第二米樣電容Cs2則對所述第二積分信號進(jìn)行采樣生成第二采樣信號。
[0079]8，當(dāng)復(fù)位信號RST第二次將要由低電平轉(zhuǎn)換為高電平時，即在AT2這個時間段之前，第三控制信號S3轉(zhuǎn)換為低電平，第五晶體管截止，第二采樣信號保存到了第二采樣電容Cs2中。
[0080]9，當(dāng)復(fù)位信號RST第三次為高電平時，復(fù)位開關(guān)SWkst閉合，光信號放大單元第三次復(fù)位；清除積分電容Cint的第二積分信號。當(dāng)?shù)谒目刂菩盘朣4轉(zhuǎn)換為高電平時，第六晶體管導(dǎo)通，將第二采樣電容Cs2上的第二采樣信號讀取并輸出。其中，第四控制信號S4的讀出時間可以設(shè)置為持續(xù)接近I個復(fù)位信號RST的周期。
[0081]圖像傳感電路可繼續(xù)按照圖4中的工作時序，實(shí)現(xiàn)同時進(jìn)行信號的積分及信號的輸出，使得圖像傳感電路支持IWR模式。
[0082]由于本發(fā)明實(shí)施例中的電路結(jié)構(gòu)相對于現(xiàn)有技術(shù)中實(shí)現(xiàn)IWR模式的圖像傳感電路，沒有增加任何的有源器件，因此降低了電路的功耗，同時電路結(jié)構(gòu)簡單，不會有額外的噪聲源引入。另外，由于采樣電容與積分電容共同進(jìn)行積分，所以積分電容也起到了存儲電荷的作用，從而可以提高光信號放大單元的電荷處理能力。
[0083]需要說明的是，在本發(fā)明實(shí)施例中的晶體管起到了開關(guān)作用，這樣在設(shè)定的時序下，可通過電路的導(dǎo)通及截止實(shí)現(xiàn)同時進(jìn)行信號的積分及信號的輸出。例如，也可使用諸如CMOS開關(guān)來替換晶體管，本發(fā)明實(shí)施例對此不作限制。
[0084]為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員進(jìn)一步了解本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)同時進(jìn)行信號的積分及信號輸出的原理，以下采用一個具體的示例來說明。
[0085]參照圖5所示的本發(fā)明的一種圖像傳感電路的結(jié)構(gòu)示意圖，復(fù)位開關(guān)SWRST由復(fù)位控制信號RST控制，4個控制開關(guān)SWl?4分別由控制信號SI?4控制。具體實(shí)現(xiàn)過程如下:
[0086]在光信號放大電路第一次復(fù)位快結(jié)束時，第一控制信號SI控制第一開關(guān)SWl閉合，第一采樣電容Csl與光信號放大電路一起復(fù)位和積分，當(dāng)光信號放大電路第一次積分快結(jié)束時，第一控制信號SI控制第一開關(guān)SWl斷開，將光信號放大電路的積分信號采樣到第一采樣電容Csl上，當(dāng)需要讀出時，第二控制信號S2控制第二開關(guān)SW2閉合，將第一采樣電容Csl上的積分信號讀出；
[0087]在光信號放大電路第二次復(fù)位快結(jié)束時，第三控制信號S3控制第三開關(guān)SW3閉合，第二采樣電容Cs2與光信號放大電路一起復(fù)位和積分，當(dāng)光信號放大電路第二次積分快結(jié)束時，第三控制信號S3控制第三開關(guān)SW3斷開，將光信號放大電路的積分信號采樣到第二采樣電容Cs2上，當(dāng)?shù)诙刂菩盘朣2控制第二開關(guān)SW2斷開后，第四控制信號S4就可以控制第四開關(guān)SW4閉合，將第二采樣電容Cs2上的采樣信號讀出；第一采樣電容Csl和第二采樣電容Cs2可依據(jù)諸如圖4或其他設(shè)定的時序，交替進(jìn)行采樣及讀出動作，使得圖像傳感電路支持IWR模式。
[0088]實(shí)施例三
[0089]參照圖6，示出了本發(fā)明的一種圖像傳感電路的實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)圖，
[0090]傳感器301，用于采集入射光線的光信號，并將所述光信號轉(zhuǎn)換成電信號；
[0091]在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例中，所述傳感器的輸入端可以連接工作電壓，輸出端可以連接所述光信號放大單元。
[0092]光信號放大單元302，對所述電信號進(jìn)行積分，生成積分信號；
[0093]在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例中，所述光信號放大單元還可以包括運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器的輸入端的正極可以連接所述控制電壓VR1，輸入端的負(fù)極可以連接所述傳感器的輸出端及所述第一晶體管Ml的源極，輸出端可以連接所述第一晶體管Ml的柵極，所述第一晶體管Ml的漏極可以連接所述積分電容Cint及所述第二晶體管M2的漏極，所述第二晶體管M2的源極可以連接復(fù)位電壓VR2，柵極可以連接復(fù)位信號RST，所述積分電容Cint可以接地。
[0094]在具體實(shí)現(xiàn)中，光信號放大單元還可以加入運(yùn)算放大器0PA，組成帶緩沖的光信號放大單元(BDI)，由此可以更好地控制外部傳感器的壓降，從而可以提高傳感器的注入效率。
[0095]當(dāng)然，光信號放大單元的結(jié)構(gòu)僅僅用作示例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際需求采用其他相應(yīng)結(jié)構(gòu)都是可行的，本發(fā)明對此無需加以限制。
[0096]采樣保持單元303，包括至少兩個并聯(lián)的信號采樣組件，用于通過所述至少一個信號采樣組件對所述積分信號進(jìn)行采樣生成采樣信號，以及，通過至少一個其它信號采樣組件，輸出已生成的采樣信號。
[0097]由于加入運(yùn)算放大器OPA后的圖像傳感電路的工作時序可與圖4中的工作時序相同，實(shí)現(xiàn)過程也相同，故不在此贅述。
[0098]實(shí)施例四
[0099]參照圖7，示出了本發(fā)明的一種圖像傳感的方法實(shí)施例的步驟流程圖，具體可以包括如下步驟:
[0100]步驟401，采集入射光線的光信號，并將所述光信號轉(zhuǎn)換成電信號；
[0101]在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例中，所述電信號可以由傳感器生成，積分信號可以由光信號放大單元生成；所述傳感器的輸入端可以連接工作電壓，輸出端可以連接所述光信號放大單元。
[0102]步驟402，對所述電信號進(jìn)行積分，生成積分信號；
[0103]在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例中，所述光信號放大單元可以包括第一晶體管M1，第二晶體管M2，以及，積分電容Cint ;所述第一晶體管Ml的柵極連接控制電壓VRl，源極可以連接所述傳感器的輸出端，漏極可以連接所述積分電容Cint及所述第二晶體管M2的漏極，所述第二晶體管M2的源極可以連接復(fù)位電壓VR2，柵極可以連接復(fù)位信號RST，所述積分電容Cint可以接地；
[0104]當(dāng)所述復(fù)位信號RST為低電平時，所述第二晶體管M2截止，所述積分電容Cint對所述電信號進(jìn)行積分生成積分信號；
[0105]當(dāng)所述復(fù)位信號RST為高電平時，所述第二晶體管M2導(dǎo)通，所述積分電容Cint進(jìn)行復(fù)位清除所述積分信號。
[0106]在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例中，所述光信號放大單元還可以包括運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器的輸入端的正極可以連接所述控制電壓VR1，輸入端的負(fù)極可以連接所述傳感器的輸出端及所述第一晶體管Ml的源極，輸出端連接所述第一晶體管Ml的柵極，所述第一晶體管Ml的漏極可以連接所述積分電容Cint及所述第二晶體管M2的漏極，所述第二晶體管M2的源極可以連接復(fù)位電壓VR2，柵極可以連接復(fù)位信號RST，所述積分電容Cint可以接地。
[0107]步驟403，通過所述至少一個信號采樣組件對所述積分信號進(jìn)行采樣生成采樣信號，以及，通過至少一個其它信號采樣組件，輸出已生成的采樣信號。
[0108]在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例中，所述采樣信號由可以采樣保存單元生成，所述采樣保持單元可以包括采樣組件，所述采樣組件可以包括第一采樣組件及第二采樣組件，所述第一采樣組件可以第三晶體管M3，第四晶體管M4，以及，第一采樣電容Csl ;所述第二采樣組件可以包括第五晶體管M5，第六晶體管M6，以及，第二采樣電容Cs2;所述第三晶體管M3的柵極可以連接第一控制信號SI，所述第四晶體管M4的柵極可以連接第二控制信號S2，所述第五晶體管M5的柵極可以連接第三控制信號S3，所述第六晶體管M6的柵極可以連接第四控制信號S4 ;所述第三晶體管M3的漏極可以與所述第四晶體管M4的源極相連，并且可以與所述第一采樣電容Csl相連；所述第五晶體管M5的漏極可以與第六晶體管M6的源極相連，并且可以與所述第二采樣電容Cs2相連，所述第四晶體管M4的漏極可以與所述第六晶體管M6的漏極相連；所述第一采樣電容Csl與第二采樣電容Cs2可以接地；
[0109]當(dāng)所述復(fù)位信號RST第一次從高電平轉(zhuǎn)為低電平之前，所述第一控制信號SI轉(zhuǎn)為高電平，所述第三晶體管M3導(dǎo)通，所述第一采樣電容Csl對所述積分信號進(jìn)行采樣生成第
一米樣信號；
[0110]當(dāng)所述復(fù)位信號RST第一次從低電平轉(zhuǎn)為高電平之前，所述第一控制信號SI轉(zhuǎn)為低電平，所述第三晶體管M3截止；
[0111]當(dāng)所述復(fù)位信號RST第二次從高電平轉(zhuǎn)為低電平之前，所述第二控制信號S2轉(zhuǎn)為高電平，所述第四晶體管M4導(dǎo)通并輸出所述第一采樣信號；所述第三控制信號S3轉(zhuǎn)為高電平，所述第五晶體管M5導(dǎo)通，所述第二采樣電容Cs2對所述積分信號進(jìn)行采樣生成第二采樣信號;
[0112]當(dāng)所述復(fù)位信號RST第二次從低電平轉(zhuǎn)為高電平之前，所述第三控制信號S3轉(zhuǎn)為低電平，所述第五晶體管M5截止；
[0113]當(dāng)所述復(fù)位信號RST第三次從高電平轉(zhuǎn)為低電平之前，所述第四控制信號S4轉(zhuǎn)為高電平，所述第六晶體管M6導(dǎo)通并輸出所述第二采樣信號。
[0114]需要說明的是，對于方法實(shí)施例，為了簡單描述，故將其都表述為一系列的動作組合，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知悉，本發(fā)明并不受所描述的動作順序的限制，因?yàn)橐罁?jù)本發(fā)明，某些步驟可以采用其他順序或者同時進(jìn)行。其次，本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該知悉，說明書中所描述的實(shí)施例均屬于優(yōu)選實(shí)施例，所涉及的動作和單元并不一定是本發(fā)明所必須的。
[0115]本說明書中的各個實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。
[0116]以上對本發(fā)明所提供的一種圖像傳感電路及方法，進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種圖像傳感電路，其特征在于，包括: 傳感器，用于采集入射光線的光信號，并將所述光信號轉(zhuǎn)換成電信號； 光信號放大單元，對所述電信號進(jìn)行積分，生成積分信號； 采樣保持單元，包括至少兩個并聯(lián)的信號采樣組件，用于通過所述至少一個信號采樣組件對所述積分信號進(jìn)行采樣生成采樣信號，以及，通過至少一個其它信號采樣組件，輸出已生成的米樣信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感電路，其特征在于，所述傳感器的輸入端連接固定電壓，輸出端連接所述光信號放大單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感電路，其特征在于，所述光信號放大單元包括第一晶體管M1，第二晶體管M2，以及，積分電容Cint ;所述第一晶體管Ml的柵極連接控制電壓VR1，源極連接所述傳感器的輸出端，漏極連接所述積分電容Cint及所述第二晶體管M2的漏極，所述第二晶體管M2的源極連接復(fù)位電壓VR2，柵極連接復(fù)位信號RST，所述積分電容Cint接地； 當(dāng)所述復(fù)位信號RST為低電平時，所述第二晶體管M2截止，所述積分電容Cint對所述電信號進(jìn)行積分生成積分信號； 當(dāng)所述復(fù)位信號RST為高電平時，所述第二晶體管M2導(dǎo)通，所述積分電容Cint進(jìn)行復(fù)位清除所述積分信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所 述的圖像傳感電路，其特征在于，所述光信號放大單元還包括運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器的輸入端的正極連接所述控制電壓VR1，輸入端的負(fù)極連接所述傳感器的輸出端及所述第一晶體管Ml的源極，輸出端連接所述第一晶體管Ml的柵極，所述第一晶體管Ml的漏極連接所述積分電容Cint及所述第二晶體管M2的漏極，所述第二晶體管M2的源極連接復(fù)位電壓VR2，柵極連接復(fù)位信號RST，所述積分電容Cint接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的圖像傳感電路，其特征在于，所述采樣組件包括第一采樣組件及第二采樣組件，所述第一采樣組件包括第三晶體管M3，第四晶體管M4，以及，第一采樣電容Csl ;所述第二采樣組件包括第五晶體管M5，第六晶體管M6，以及，第二采樣電容Cs2 ;所述第三晶體管M3的柵極連接第一控制信號SI，所述第四晶體管M4的柵極連接第二控制信號S2，所述第五晶體管M5的柵極連接第三控制信號S3，所述第六晶體管M6的柵極連接第四控制信號S4 ;所述第三晶體管M3的漏極與所述第四晶體管M4的源極相連，并且與所述第一采樣電容Csl相連；所述第五晶體管M5的漏極與第六晶體管M6的源極相連，并且與所述第二采樣電容Cs2相連，所述第四晶體管M4的漏極與所述第六晶體管M6的漏極相連；所述第一采樣電容Csl與第二采樣電容Cs2接地； 當(dāng)所述復(fù)位信號RST第一次從高電平轉(zhuǎn)為低電平之前，所述第一控制信號SI轉(zhuǎn)為高電平，所述第三晶體管M3導(dǎo)通，所述第一采樣電容Csl對所述積分信號進(jìn)行采樣生成第一采樣信號; 當(dāng)所述復(fù)位信號RST第一次從低電平轉(zhuǎn)為高電平之前，所述第一控制信號SI轉(zhuǎn)為低電平，所述第三晶體管M3截止； 當(dāng)所述復(fù)位信號RST第二次從高電平轉(zhuǎn)為低電平之前，所述第二控制信號S2轉(zhuǎn)為高電平，所述第四晶體管M4導(dǎo)通并輸出所述第一采樣信號；所述第三控制信號S3轉(zhuǎn)為高電平，所述第五晶體管M5導(dǎo)通，所述第二采樣電容Cs2對所述積分信號進(jìn)行采樣生成第二采樣信號; 當(dāng)所述復(fù)位信號RST第二次從低電平轉(zhuǎn)為高電平之前，所述第三控制信號S3轉(zhuǎn)為低電平，所述第五晶體管M5截止； 當(dāng)所述復(fù)位信號RST第三次從高電平轉(zhuǎn)為低電平之前，所述第四控制信號S4轉(zhuǎn)為高電平，所述第六晶體管M6導(dǎo)通并輸出所述第二采樣信號。
6.一種圖像傳感的方法，其特征在于，包括: 采集入射光線的光信號，并將所述光信號轉(zhuǎn)換成電信號； 對所述電信號進(jìn)行積分，生成積分信號； 通過所述至少一個信號采樣組件對所述積分信號進(jìn)行采樣生成采樣信號，以及，通過至少一個其它信號采樣組件，輸出已生成的采樣信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述電信號由傳感器生成，積分信號由光信號放大單元生成；所述傳感器的輸入端連接固定電壓，輸出端連接所述光信號放大單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述光信號放大單元包括第一晶體管Ml，第二晶體管M2，以及，積分電容Cint ;所述第一晶體管Ml的柵極連接控制電壓VR1，源極連接所述傳感器的輸出端，漏極連接所述積分電容Cint及所述第二晶體管M2的漏極，所述第二晶體管M2的源極連接復(fù)位電壓VR2，柵極連接復(fù)位信號RST，所述積分電容Cint接地； 當(dāng)所述復(fù)位信號RST為低電平時，所述第二晶體管M2截止，所述積分電容Cint對所述電信號進(jìn)行積分生成積分信號； 當(dāng)所述復(fù)位信號RST為高電 平時，所述第二晶體管M2導(dǎo)通，所述積分電容Cint進(jìn)行復(fù)位清除所述積分信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述光信號放大單元還包括運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器的輸入端的正極連接所述控制電壓VR1，輸入端的負(fù)極連接所述傳感器的輸出端及所述第一晶體管Ml的源極，輸出端連接所述第一晶體管Ml的柵極，所述第一晶體管Ml的漏極連接所述積分電容Cint及所述第二晶體管M2的漏極，所述第二晶體管M2的源極連接復(fù)位電壓VR2，柵極連接復(fù)位信號RST，所述積分電容Cint接地。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述采樣信號由采樣保存單元生成，所述采樣保持單元包括采樣組件，所述采樣組件包括第一采樣組件及第二采樣組件，所述第一采樣組件包括第三晶體管M3，第四晶體管M4，以及，第一采樣電容Csl ;所述第二采樣組件包括第五晶體管M5，第六晶體管M6，以及，第二采樣電容Cs2 ;所述第三晶體管M3的柵極連接第一控制信號SI，所述第四晶體管M4的柵極連接第二控制信號S2，所述第五晶體管M5的柵極連接第三控制信號S3，所述第六晶體管M6的柵極連接第四控制信號S4 ;所述第三晶體管M3的漏極與所述第四晶體管M4的源極相連，并且與所述第一采樣電容Csl相連；所述第五晶體管M5的漏極與第六晶體管M6的源極相連，并且與所述第二采樣電容Cs2相連，所述第四晶體管M4的漏極與所述第六晶體管M6的漏極相連；所述第一采樣電容Csl與第二采樣電容Cs2接地； 當(dāng)所述復(fù)位信號RST第一次從高電平轉(zhuǎn)為低電平之前，所述第一控制信號SI轉(zhuǎn)為高電平，所述第三晶體管M3導(dǎo)通，所述第一采樣電容Csl對所述積分信號進(jìn)行采樣生成第一采樣信號; 當(dāng)所述復(fù)位信號RST第一次從低電平轉(zhuǎn)為高電平之前，所述第一控制信號SI轉(zhuǎn)為低電平，所述第三晶體管M3截止； 當(dāng)所述復(fù)位信號RST第二次從高電平轉(zhuǎn)為低電平之前，所述第二控制信號S2轉(zhuǎn)為高電平，所述第四晶體管M4導(dǎo)通并輸出所述第一采樣信號；所述第三控制信號S3轉(zhuǎn)為高電平，所述第五晶體管M5導(dǎo)通，所述第二采樣電容Cs2對所述積分信號進(jìn)行采樣生成第二采樣信號; 當(dāng)所述復(fù)位信號RST第二次從低電平轉(zhuǎn)為高電平之前，所述第三控制信號S3轉(zhuǎn)為低電平，所述第五晶體管M5截止； 當(dāng)所述復(fù)位信號RST第三次從高電平轉(zhuǎn)為低電平之前，所述第四控制信號S4轉(zhuǎn)為高電平，所述第六晶體管M6導(dǎo)通并輸 出所述第二采樣信號。
【文檔編號】H04N5/369GK103491320SQ201310400274
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】王晶, 榮磊 申請人:北京立博信榮科技有限公司