[发明专利]脉冲宽度调制型图像传感器电路及其处理方法

权利要求书

1.脉冲宽度调制型图像传感器电路，包括探测电路、积分读出电路、数字量化电路及总线输出端，积分读出电路至少包括积分电容，其特征在于，还包括时钟产生电路、选通开关一及选通开关二，所述时钟产生电路的输入端通过选通开关一与积分读出电路的输出端连接，时钟产生电路的输出端与数字量化电路的时钟输入端连接，数字量化电路的输入端通过选通开关二与积分读出电路连接，通过控制输入到所述选通开关一的控制端与选通开关二的控制端的控制信号，使选通开关一与选通开关二不能同时导通；

所述时钟产生电路的输出端输出的时钟频率f_clk与探测电路输出的光生电流I_sig之间的关系满足公式：

其中，a、b为常数，C为积分电容的电容值，V_sat为积分读出电路的输出端的饱和电平，V_rst为积分读出电路的复位电平，T_max为积分量化阶段内最大积分的时间；

所述数字量化电路的输出值N与探测电路输出的光生电流I_sig之间的关系满足以下公式：

N＝[aI_sig+b]＝Nx+N0

其中，[]表示量化过程，Nx为式中aI_sig变量项对应的量化结果，N0为式中b常数项对应的量化结果。

2.根据权利要求1所述脉冲宽度调制型图像传感器电路，其特征在于，所述时钟产生电路包括积分电压输入端、乘法器、加法器及压控振荡器，所述积分电压输入端与乘法器的两个输入端连接，且与加法器的一个输入端连接，乘法器的输出端与加法器的另一个输入端连接，加法器的输出端与压控振荡器的输入端连接，压控振荡器的输出端作为时钟产生电路的输出端，积分电压输入端作为时钟产生电路的输入端。

3.根据权利要求1所述脉冲宽度调制型图像传感器电路，其特征在于，所述探测电路为光电二极管，其正极接地，负极作为探测电路的输出端。

4.根据权利要求1所述脉冲宽度调制型图像传感器电路，其特征在于，所述积分读出电路包括运算放大器、积分电容、相关双采样电容、复位开关一、复位开关二及复位电平输入端，所述运算放大器的反相输入端作为积分读出电路的输入端，其正相输入端与复位电平输入端连接，运算放大器的输出端通过积分电容与自身的反相输入端连接，复位开关一与积分电容并联，运算放大器的输出端与相关双采样电容的一端连接，相关双采样电容的另一端作为积分读出电路的输出端，且通过复位开关二与复位电平输入端连接。

5.根据权利要求4所述脉冲宽度调制型图像传感器电路，其特征在于，所述复位开关一及复位开关二分别为PMOS开关或NMOS开关或CMOS开关或自举开关。

6.根据权利要求4所述脉冲宽度调制型图像传感器电路，其特征在于，所述复位开关一的控制端及复位开关二的控制端输入相同的复位控制信号，或复位开关一的控制端及复位开关二的控制端分别输入不同的复位控制信号，能够使复位开关一提前复位开关二一定时间断开。

7.根据权利要求4所述脉冲宽度调制型图像传感器电路，其特征在于，所述运算放大器为五管放大器或套筒式共源共栅放大器或折叠式共源共栅放大器或两级放大器。

8.根据权利要求1所述脉冲宽度调制型图像传感器电路，其特征在于，所述数字量化电路包括比较器、参考电压输入端、计数器及复位信号输入端，所述比较器的正相输入端作为数字量化电路的输入端，比较器的反相输入端与参考电压输入端连接，比较器的输出端与计数器的输入端连接，计数器的复位端与复位信号输入端连接，计数器的时钟输入端作为数字量化电路的时钟输入端，计数器的输出端作为数字量化电路的输出端。

9.根据权利要求8所述脉冲宽度调制型图像传感器电路，其特征在于，所述比较器为两级比较器或对称型基于OTA的比较器或动态锁存比较器或可控施密特触发器。

10.脉冲宽度调制型图像传感器电路的处理方法，应用于如权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9所述的脉冲宽度调制型图像传感器电路，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、第一次复位阶段，控制积分读出电路及数字量化电路复位，且断开选通控制开关一及选通控制开关二；

步骤2、时钟产生阶段，积分读出电路开始积分，断开选通开关一及选通开关二，在该阶段结束前一段时间，闭合选通开关一，时钟产生电路产生并锁定输出时钟信号，数字量化电路仍处于复位状态；

步骤3、二次复位阶段，控制积分读出电路复位，且断开选通开关一及选通开关二，数字量化电路仍处于复位状态，时钟产生电路仍锁定输出时钟信号；

步骤4、积分量化阶段，控制积分读出电路开始积分，且控制选通开关二闭合，数字量化电路根据其输入的时钟信号开始数字量化工作，完成后向总线输出端输出数字量化结果。