[发明专利]低功耗时间延时积分型 CMOS 图像传感器

权利要求书

1.一种低功耗时间延时积分型CMOS图像传感器，其特征是像素阵列采用滚筒式曝光欠采样的方式，像素阵列每列相邻两行为一组设置有一个存储节点，像素阵列第1行像素采集到物体F曝光产生的光电荷转移到存储节点，之后第2行像素采集到物体F曝光产生的光电荷与存储节点内的物体F对应的电荷，一起转移到一个电荷-电压转换节点，这样就完成了一次电荷累加，并且也同时产生一个可用于之后电路处理的电压信号，第3行像素和第4行及后续各行以此类推。

2.如权利要求1所述的低功耗时间延时积分型CMOS图像传感器，其特征是，存储节点为普通的二极管结构或表面进行P型离子注入的二极管结构，位于同一列的像素，将以两行为一组，采取共用源极跟随器SF与行选择管SEL的结构，并且还设置对感光的光电二极管进行复位的复位管，以第1行与第2行像素为例，即RPD1和RPD2，电荷存储节点SD为一个表面进行P型离子注入的二级管结构，SD的表面将进行遮光处理，第3行与第4行像素也组成一组，结构与第1行与第2行组成的像素结构相同，以此类推；像素阵列工作过程如下：在某一时刻，第2行像素的传输管TX2与第1行像素的传输管TG同时打开，第2行像素的感光二极管PD2与SD中的电荷将进入浮空扩散节点FD，这个过程实现了电荷累加，并且电荷在浮空扩散节点FD中转化为电压信号输出至像素外部；上述两部分进行累加的电荷来自于对同一物体进行曝光；之后，第1行像素传输管TX1打开，将产生的光电荷导入到SD中，之后，轮到像素的最后一行的传输管TX管打开，对于具有N行像素的N级TDI传感器，即第N行像素的传输管TX管打开，同时，与之组合的第N-1行像素结构中相应的TG管也打开，将存储管SD中的电荷导出，这两部分电荷在该组合像素结构中相应的浮空扩散节点FD中完成累加，并转换为电压信号输出；之后，第N-1行像素的传输管TX管打开，将产生的电荷导入到刚才电荷导出的存储管SD中；以此类推，不再赘述。

3.如权利要求1所述的低功耗时间延时积分型CMOS图像传感器，其特征是，6行像素结构，像素阵列采用欠采样的读出方式，即由像素的第6行像素开始，然后是第5、第4、第3、第2和第1行，依次将采集到的光电荷由感光区读出；具体的时序可表述如下：将SEL5管打开，选通第5和第6行像素组成的单元，打开RFD5，将FD5复位，FD5的复位信号被相关双采样CDS电路采集到，之后将TX6和TG5同时打开，第6行像素感光区采集到的光电荷被转移出感光区，即被读出，同时存储在SD5中的由第5行像素在上一感光周期中采集到的光电荷被转移出存储节点，上述两部分电荷被转移到FD5中，将使得FD5的电位下降，此时电位也被CDS电路采集到，并与CDS电路刚才采集到的电位做差，得到的结果输入进对应的累加器中，接下来将是RPD6的打开，对第6行像素的感光区，即PD6进行复位，复位结束后PD6开始了下一次的光电荷的积累；之后TX5将打开，将第5行像素的感光区采集到的光电荷转移到SD5中，随后，将RPD5打开，对第5行像素的感光区，即PD5进行复位，复位结束后PD5开始了下一次的光电荷的积累，随后，将依次进行对第4、第3、第2和第1行像素感光区采集到的光电荷的转移操作，中间包含相应的复位和CDS操作，具体流程与上述第6和第5行像素感光区采集到的光电荷的转移操作相同。