[发明专利]全画幅图像传感器

说明书

本发明提供一种全画幅图像传感器，采用4124*6024大小的像素阵列，并采用全局曝光方式使所述像素阵列的全部像素同时开始和结束曝光，再进行读出工作，能够实现全画幅拍摄，且拍摄的最大图像大小为4096*6000，可以避免滚筒曝光引起的图像失真与变形；此外，可以将读出电路模块的PGA、ADC以及通道选择模块的CSEL、LVDS这4个部分的不同工作时序通过控制模块的数字电路进行叠加，使者4个部分流水线式的工作，大大提高了工作效率，增加了图像传感器的帧率。

技术领域

本发明涉及图像传感器技术领域，尤其涉及一种全画幅图像传感器。

背景技术

全画幅是针对传统35mm胶卷的尺寸来说的。全画幅的CMOS图像传感器的尺寸和35mm胶卷的尺寸相同，一般接近36mm*24mm。一般来说，全画幅的图像传感器的像素阵列尺寸大，且同样像素数量下的单个像素的尺寸也大，因此可以获得更好的图像质量和色彩表现力。正因如此，全画幅数码单反相机成为了单反相机中的高档相机。

传统的数码单反相机一般采用滚筒曝光像元(Rolling Shutter Pixel)，其信号读取原理是当转移晶体管(TX)的栅端信号置高时，光电二极管(PD)的信号将被传输出来，当一复位晶体管(RX)的栅端信号拉到高电平时，对浮置扩散结构节点(FD)的电荷进行清空和复位，然后复位晶体管(RX)的栅端信号置为低电平并将另一复位晶体管(RX)的栅端信号置为高电平，此时PD的信号被传输至FD，随后完成信号读出。也就是说，对于传统的x行、y列滚筒像元组成的图像传感器来说，第一行第一列的曝光时间与第x行第x列的曝光时间并不同时，这个非同时性对于普通单反相机应用来说没有问题，但是对于高帧率的图像传感器来说，则会引起明显的图像失真与变形，不适用于全画幅图像传感器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全画幅图像传感器，能够避免滚筒曝光引起的图像失真与变形。

为了实现上述目的，本发明提供一种全画幅图像传感器，所述全画幅图像传感器采用4124行、6024列像素排列组成的像素阵列，并采用全局曝光方式使所述像素阵列的全部像素同时开始和结束曝光，再进行读出工作，其中所述像素阵列的有效像素呈4000行、6000列的矩阵分布，所述虚拟像素围绕在所述有效像素的矩阵四周，且所述有效像素的矩阵的上、下方各有连续的4列虚拟像素，所述有效像素的矩阵的左、右侧各有连续的4行虚拟像素，且所有的所述虚拟像素均不被读出。

进一步的，所述像素阵列的每个像素的尺寸为6μm，为8管全局像元结构。

进一步的，所述像素阵列除有效像素和虚拟像素外还包括暗像素、光阻像素以及参考像素，其中，所述暗像素共有88行、6008列，呈矩阵分布并位于所述有效像素矩阵的一侧；所述参考像素共有8行，呈矩阵分布并位于所述暗像素矩阵远离所述有效像素矩阵的一侧；所述光阻像素分布在所述像素阵列的有效像素、暗像素、虚拟像素以及参考像素以外的区域中。

进一步的，所述暗像素的矩阵中心设有有效暗像素矩阵，所述有效暗像素矩阵的列数为6000，行数为8、16、24或32。

进一步的，所述全画幅图像传感器除像素阵列以外，还包括依次连接的读出电路模块、数字放大模块和通道选择模块，以及分别连接所述像素阵列、读出电路模块、数字放大模块和通道选择模块的控制电路模块；所述像素阵列的每列像素对应所述读出电路模块的一个读出电路链路，每个所述读出电路链路由可编程增益放大器和模数转换器组成；所述控制电路模块主要由行方向传输控制电路和数字电路组成，所述行方向传输控制电路连接所述像素阵列，将所述像素阵列的信号按行依次输出至所述读出电路模块，所述数字电路分别为像素阵列、读出电路模块、数字放大模块和通道选择模块提供时序控制信号和功能控制指令。

进一步的，所述读出电路模块共有6000个可编程增益放大器和6000个模数转换器，每个所述可编程增益放大器的放大倍数为1～32倍，所述模数转换器输出的信号是10bit或12bit的数字信号。