[发明专利]一种高动态范围低噪声的CMOS 传感器芯片

说明书

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其是指一种高动态范围低噪声的CMOS传感器芯片。 

背景技术

随着CMOS工艺不断革新，电源电压在革新中不断降低，现介于传统感应电压变化的CMOS偏振图像传感器设计，在动态范围以及信噪比方面受到相当多限制的实际。针对这种现象，本发明人通过认真研究、实验，提出了感应积分时间的CMOS偏振图像传感器，以改善传统CMOS偏振图像传感器的动态范围。从而提升运算速率及降低信噪比。 

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种高动态范围低噪声的CMOS传感器芯片。 

为实现上述目的，本发明之一种高动态范围低噪声的CMOS传感器芯片，其包括：电源单元及其与该电源单元连通的光强检测单元、采样单元、积分单元和反馈检出单元，以及位切换控制单元，其中：所述光强检测单元包括光强检测模组、复位模组和计数存储位模组，所述光强检测模组在达到积分触发时间后，藉由该复位模组对该光强检测模组的电压进行复位，并通过该计数存储位模组来记录并存储该时间内积分触发的次数。 

在本实施例中优选，所述光强检测模组包括感光二极管。 

在本实施例中优选，所述光强检测模组至少集成了四个感光二极管。 

在本实施例中优选，所述感光二极管的光电信号通过所述采样单元转化为数字信号，再通过反馈检出单元来异步，并对所述感光二极管的电压进行复位。 

在本实施例中优选，所述计数存储位模组包括具有计数功能的存储器。 

在本实施例中优选，所述计数存储位模组具有三个控制管和一个反相器。 

在本实施例中优选，所述采样单元包括采样比较模组和基准参考模组。 

在本实施例中优选，所述采样比较模组包括数字比较器，该数字比较器与该基准参考模组连接。 

在本实施例中优选，所述数字比较器分别连接所述积分单元和所述光强检测单元。 

在本实施例中优选，所述位切换控制单元分别与所述计数存储位模组和所述反馈检出单元连接。 

本发明与现有技术相比，其有益效果是： 

1.本实施例较传统感应电压变化的CMOS偏振图像传感器芯片设计而言，在动态范围以及信噪比方面受到了相当多的限制。针对这种现象，本实施例提出了感应积分时间的CMOS偏振图像传感器，以改善传统CMOS偏振图像传感器的动态范围。

2.本实施例采用了感应积分时间的CMOS偏振图像传感器，即采用积分时间和二进制格雷码方式缩小电路，从而提升速率、降低信噪比。 

附图说明

图1是本实施例之方框结构示意图。 

图2是本实施例之部分结构原理图。 

图3是图2中光强检测单元的使用状态图。 

图4是计数存储位模组的电路结构示意图。 

图5是本实施例之逻辑控制电路的结构示意图。 

图6是本实施例之运作时的波形示意图。 

具体实施方式

为详细说明本发明之技术内容、构造特征、所达成目的及功效，以下兹例举实施例并配合附图详予说明。 

请参阅图1，是本实施例之方框结构示意图。该实施例提供了一种高动态范围低噪声的CMOS传感器芯片，其包括：与电源单元10连通的光强检测单元20、采样单元30、积分单元40和反馈检出单元50，以及位切换控制单元60，其中： 

请结合参阅图2及图3，图2是本实施例之部分结构原理图，图3是图2中光强检测单元的使用状态图。所述光强检测单元20是随着CMOS工艺的不断革新，电源电压也随之不断降低所作的设计，其包括光强检测模组21、复位模组22和计数存储位模组23。具体地，如图3所示，被预充到相同电平的CMOS图像传感器的光强检测模组21将在不同积分时间异步达到同样的电压变化，我们称之为积分触发时间，在本实施例中，所述光强检测模组21包括感光二极管。在达到积分触发时间以后，我们就通过该复位模组22对该感光二极管的电压进行复位，同时，可以通过像素内的所述计数存储位模组23，即：一个带有计数功能的存储器来记录并存储该时间内积分触发的次数，这样就可以得到与这个次数成正比的光强，这样的设计可以将数模转换部件（ADC）由像素外集成到像素内部，使得感应出来的光电信号可以在最接近该感光二极管的地方得到处理，从而大大地提高了信噪比：

请再结合参阅图3，所述感光二极管的光电信号通过该采样单元30转化为数字信号，再通过反馈检出单元50来异步，并对该二极管的电压进行复位；