[发明专利]图像传感器结构、图像传感器电路及其信号处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路领域，特别涉及一种图像传感器结构、图像传感器电路及其信号处理方法。

背景技术

电荷耦合器件（CCD，Charge Coupled Device）图像传感器很长时间主宰着图像传感器市场，但其驱动电路和信号处理电路很难与像素阵列集成在一起，并且需要较高的工作电压，成本也较高。

CMOS图像传感器（CIS，CMOS Imaging Sensor）有着CCD图像传感器无法比拟的优点，例如可以与像素阵列和处理电路芯片集成，工作电压较低等。在CIS中，模数转换器是读出电路中的一个重要组成部分，起到了连接模拟信号和数字信号的桥梁作用，所以模数转换器得精度和速度在很大程度上决定了CIS的性能。

公开号为CN101867687A的中国专利申请公开一种模数转换器、固态图像传感器件以及相机系统，所述模数转换器包括:第一比较器，其将输入信号与作为具有预定极性的斜坡波的第一参考信号进行比较，并当输入信号与第一参考信号一致时，翻转其输出信号；第二比较器，其将输入信号与作为与第一参考信号具有不同极性的斜坡波的第二参考信号进行比较，并当输入信号与第二参考信号一致时，翻转其输出信号；以及计数器，其用于进行计数以测量第一比较器和第二比较器所用的比较时间，其中当第一比较器的输出信号和第二比较器的输出信号中的任何一个首先翻转时，计数器停止计数操作。该专利申请的技术方案可以减少功耗。

然而，从上述公开的专利申请的技术方案可以看出，每一列的像素单元连接一个数模转换器，在同一时间，该数模转换器只能处理同一列上的一个像素单元的感应电荷，所以图像传感器的帧率较低。

发明内容

本发明技术方案解决的是现有图像传感器的帧率较低。

本发明技术方案提供一种图像传感器电路，包括：像素阵列和至少两个模数转换单元；

同一列中至少两个像素单元分别连接不同的模数转换单元。

可选的，所述至少两个像素单元通过不同或相同的连接线连接不同的模数转换单元。

可选的，所述图像传感器电路还包括适于每次分时选择至少两行像素单元的行选单元，被选择的不同行的像素单元与不同的模数转换单元相连接，所述不同的模数转换单元适于对每次被选择的像素单元输出的电压并行进行模数转换。

可选的，所述行选单元每次选择的像素单元的行数等于所述模数转换单元的数量。

可选的，所述模数转换单元包括：芯片级模数转换器和列译码器，所述芯片级模数转换器通过所述列译码器连接所述像素单元。

可选的，所述模数转换单元包括：列并行模数转换器，所述列并行模数转换器直接连接所述像素单元。

可选的，所述图像传感器采用背照式入光。

本发明技术方案还提供一种图像传感器结构，包括：衬底、像素层和器件层，所述像素层和器件层均位于所述衬底上，所述像素层形成有像素阵列，所述器件层形成有至少两个模数转换器，所述像素阵列的同一列中至少两个像素单元分别连接不同的模数转换单元。

可选的，所述像素层还形成有连接所述像素阵列和模数转换器的全部或部分连接线。

可选的，所述图像传感器结构还包括连线层，所述连线层位于所述像素层上，所述连线层形成有连接所述像素阵列和模数转换器的全部或部分连接线。

可选的，所述衬底厚度为2-10微米，部分或全部连接线位于所述像素阵列之上。

本发明技术方案还提供一种图像传感器电路的信号处理方法，包括：

行选单元每次分时选择像素阵列中的至少两行像素单元，被选择的不同行的像素单元与不同的模数转换单元相连接；

模数转换单元对每次被选择的像素单元输出的电压并行进行模数转换。

可选的，所述行选单元每次选择的像素单元的行数等于所述模数转换单元的数量。

与现有技术相比，本发明技术方案的图像传感器包括至少两个模数转换器，像素阵列的同一列中至少两个像素单元分别连接不同的模数转换单元，这使得行选单元可以每次选择至少两行像素单元，与被选择的像素单元相连接的至少两个模数转换单元同时处理像素单元输出的模拟电压，较现有图像传感器的帧率提高了至少两倍。

附图说明

图1为本发明图像传感器电路的一实施例结构示意图；

图2为本发明图像传感器电路的另一实施例结构示意图；

图3为本发明图像传感器电路的又一实施例结构示意图；

图4为本发明图像传感器电路的又一实施例结构示意图；