[发明专利]CMOS图像传感器

说明书

一种CMOS图像传感器及应用其的摄像机和数码相机，该传感器包括：像素信号产生模块，用于基于时序控制信号产生不同模式的像素信号；像素信号采集模块，用于采集并流水线地存储不同模式的像素信号，并相关双采样不同模式的像素信号；像素信号处理模块，用于对相关双采样的像素信号进行多列共享处理，得到数字码。本发明由于像素信号产生模块能通过调节像素信号控制器的时序控制信号，得到不同模式的像素信号，因此本发明的CMOS图像传感器，分辨率及帧率可调。像素信号采样模块和像素信号处理模块可多列共享的处理像素信号，因此电路结构可紧凑高速的处理多列像素信号，减小芯片面积，有效降低模拟读出电路的面积，版图更容易实现。

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，更具体地涉及一种CMOS图像传感器。

背景技术

CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器的成像帧率与成像分辨率存在折中关系，通常CMOS图像传感器一旦生产，其成像最高帧率和最大分辨率就被确定，不可调节。此外，高速CMOS图像传感器多采用列并行读出结构，每列配备一条读出电路，因此读出电路面积较大，同时在狭长条空间内(通常为微米级)给列读出电路的版图实现带来困难。

发明内容

基于以上问题，本发明的主要目的在于提出一种CMOS图像传感器，用于解决以上技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，本发明提出了一种CMOS图像传感器，包括：

像素信号产生模块，用于基于时序控制信号产生至少两种不同模式的像素信号；

像素信号采集模块，用于采集并流水线地存储不同模式的像素信号，并相关双采样不同模式的像素信号；

像素信号处理模块，用于对相关双采样的像素信号进行多列共享处理，得到数字码。

进一步地，上述像素信号产生模块包括：

像素阵列；以及

像素信号控制器，用于向像素阵列发送时序控制信号以产生不同模式的像素信号。

进一步地，上述不同模式的像素信号包括高速模式下的像素信号、高分辨率模式下的像素信号和低功耗模式下的像素信号。

进一步地，上述像素信号采集模块包括：

采样电容网络，用于采样并流水线地存储不同模式的像素信号，并相关双采样不同模式的像素信号；

多路选通器，用于采样保存相关双采样后的像素信号，并有序地选通采样电容网络中存储的信号，传输至像素信号处理模块；

选通控制器，用于通过数字电路向采样电容网络和多路选通器提供控制信号以完成相应操作。

进一步地，上述采样电容网络包括相同的第一组采样电容网络和第二组采样电容网络，用于分别采样并流水线地存储不同模式的像素信号。

进一步地，上述像素信号处理模块包括：

多列共享的增益放大器，用于放大相关双采样后的像素信号；

多列共享的采样电路，用于采样并存储多列共享的增益放大器输出的信号；

多列共享的模数转换器，用于量化多列共享的采样电路存储的信号，输出数字码；

电路控制器，用于向多列共享的增益放大器、多列共享的采样电路及多列共享的模数转换器提供控制信号以完成相应操作。

进一步地，上述多列共享的增益放大器，还用于完成单端转差分及电平位移。

进一步地，上述多列共享的增益放大器为多列共享的可增益放大器，其放大倍数能够根据需要进行调整。