[发明专利]CMOS传感器阵列

说明书

技术领域

所公开的系统和方法涉及集成电路。更特别地，所公开的系统和方法涉及用于图像传感器的集成电路。

背景技术

互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器将图像转换为电信号。这样的传感器在数码相机或用于成像的其他电子器件中找到。CMOS图像传感器通常使用源极跟随器作为隔离器件。特别是，源极跟随器用于将模拟信号从单个像素单元驱动至共享列线。然而，像素阵列中的源极跟随器不是所有都具有相同增益，这导致CMOS图像传感器的拍摄响应(photo response)不平衡。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种CMOS传感器，包括：像素，被配置成基于由所述像素接收的入射光输出电压；第一电路，连接至所述像素并且被配置成确定所述像素的复位电压；第二电路，连接至所述第一电路并且被配置成基于所述像素的所述复位电压选择增益值；以及增益电路，连接至所述第二电路并且被配置成设置由所述第二电路选择的增益的电压电平。

所述CMOS传感器中，所述第二电路被配置成比较所述复位电压电平与至少一个阈值电压，以识别运行所述像素的源极跟随晶体管的工艺角。

所述CMOS传感器中，所述第一电路包括：第一部分，被配置成执行从所述像素输出的电压的相关双采样；以及第二部分，被配置成确定所述像素的所述复位电压。

所述CMOS传感器中，所述第二部分包括：差分放大器，具有通过第一开关连接至第一电容器的第一输入、通过第二开关连接至第二电容器的第二输入以及连接至所述第二电路的输出；第三开关，被配置成将来自所述像素的电压选择性地提供给所述第一电容器；以及第四开关，被配置成将参考电压选择性地提供给所述第二电容器。

所述CMOS传感器中，所述第二部分包括：开关对，所述开关对被配置成将来自所述像素的电压选择性地提供给电容器和所述第二电路。

所述CMOS传感器中，所述电容器接地并且连接至设置在所述开关对之间的节点。

所述CMOS传感器中，所述第一电路包括：模数转换器，被配置成将由所述像素输出的电压转换为数字值；第一计数器，被配置成测量所述复位电压；以及第二计数器，被配置成测量由所述像素输出的信号电压。

所述CMOS传感器中，进一步包括：减法电路，连接至所述第一计数器和所述第二计数器，并且被配置成将所述信号电压和所述复位电压之间的差值提供给所述第二电路。

根据本发明的另一方面，提供了一种方法，包括：从图像传感器的像素接收模拟信号；确定所述像素的复位电平；基于所述像素的所述复位电平选择增益值；以及通过所选择的增益值放大数字数据信号。

在所述方法中，确定所述像素的复位电平包括：在复位周期内对所述图像传感器的所述像素的输出进行采样，以向差分放大器提供第一输入；对参考信号进行采样，以向所述差分放大器提供第二输入；以及基于所述第一输入和所述第二输入从所述差分放大器输出所述像素的所述复位电平。

在所述方法中，选择所述增益值包括：比较所述像素的所述复位电平与至少一个阈值。

在所述方法中，所述阈值基于所述像素的源极跟随晶体管的工艺角。

在所述方法中，进一步包括：将所述模拟信号转换为数字信号；在第一时间段内在第一数字计数器处测量所述像素的复位电平；在第二时间段内在第二数字计数器处测量由所述像素输出的信号电平；从所述复位电平减去所述信号电平；以及将所述信号电平和所述复位电平之间的差值输出到用于选择所述增益值的电路。

根据本发明的又一方面，提供了一种CMOS传感器，包括：像素阵列，包括以行和列进行布置的多个像素，每个像素都被配置成响应于接收入射光来输出模拟电压信号；第一电路，连接至所述像素阵列的至少一个像素，所述第一电路被配置成确定所述至少一个像素的复位电压；第二电路，连接至所述第一电路并且被配置成基于像素的所述复位电压选择增益值；以及增益电路，连接至所述第二电路并且被配置成设置由所述第二电路选择的增益的电压电平。

在所述CMOS传感器中，所述第二电路被配置成比较所述复位电压电平与至少一个阈值电压，以识别运行所述像素的源极跟随晶体管的工艺角。

在所述CMOS传感器中，所述第一电路包括：第一部分，被配置成执行从所述像素输出的电压的相关双采样，以及第二部分，被配置成确定所述像素的所述复位电压。