[实用新型]像素电路和图像传感器

说明书

本实用新型提供一种像素电路和图像传感器，包括多个像素、控制模块和数字输出模块；每个像素的电路包括光电检测模块、模式切换模块和模拟输出模块；光电检测模块用于形成与入射光对应的电荷信号，并将电荷信号传送至浮动扩散点形成图像信号；模式切换模块用于控制图像信号的量化模式，模拟输出模块用于在像素电路被选择进行读出时产生量化模式下的模拟输出电压；控制模块接收的初始输出电压产生与控制图像信号的量化模式对应的增益控制指令；数字输出模块根据模拟输出电压和斜坡信号产生模拟输出电压的数字量化结果。本实用新型能够节省一次量化时间，从而提高pixel信号转化的速度。

技术领域

本实用新型涉及一种图像传感器技术，特别是涉及一种像素电路和图像传感器。

背景技术

图像传感器广泛应用在数码照相机、智能电话等电子产品中，将光信号转换成电信号，以捕获数字图像，传统的图像传感器包括光电二极管，用于将光子转换成电荷来感测入射光。图像传感器还包括浮动扩散点，该浮动扩散点被配置为电容器，以收集曝光周期期间光电二极管产生的电荷。收集的电荷可以在电容器处产生电压，电压可以被缓冲并馈送到模数转换器，模数转换器再将电压量化为表示入射光强度的数字值。

传统的图像传感器在对像素进行曝光及采样的过程中，在读出pixel信号后需要依次进行高转换增益(HCG)量化和低转换增益(LCG)量化如图1所示。但实际对于同一时刻单个像素只会采用一种转换增益，故传统的图像传感器在像素处理过程中依次进行HCG量化和LCG量化存在量化时间长，pixel信号转化速度慢的问题。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种像素电路和图像传感器，用于解决现有技术中pixel信号转化速度慢的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种像素电路，包括光电检测模块、模式切换模块和模拟输出模块；

所述光电检测模块接收入射光，输出端耦合连接至浮动扩散点；用于形成与所述入射光对应的电荷信号，并将所述电荷信号传输至所述浮动扩散点形成图像信号；

所述模式切换模块耦合连接至所述浮动扩散点，用于控制所述图像信号的量化模式，所述量化模式包括低转换增益模式和高转换增益模式；其中，所述模式切换模块接收增益控制指令，以实现所述量化模式的选择，所述增益控制指令基于所述图像信号产生；

所述模拟输出模块输入端耦合连接所述浮动扩散点；用于在所述像素电路被选择进行读出时产生所述图像信号在所述量化模式下的模拟输出电压。

优选地，所述像素电路还包括复位模块，所述复位模块通过所述模式切换模块耦合连接至所述浮动扩散点；和/或，所述光电检测模块包括光电转换元件和传输电路，所述光电转换元件用于将所述入射光转换成所述电荷信号，所述传输电路耦合连接在所述光电转换元件与所述浮动扩散点之间，用来传输所述电荷信号至所述浮动扩散点；和/或，所述模拟输出模块包括源极跟随晶体管和选择电路，所述源极跟随晶体管用于将图像信号从所述源极跟随晶体管的栅极传送至所述选择电路，所述选择电路的输入端耦合连接所述源极跟随晶体管，所述选择电路的输出端在所述像素电路被选择读出时产生所述模拟输出电压。

优选地，所述复位模块包括复位晶体管；和/或，所述光电转换元件包括光电二极管，所述传输电路包括传输晶体管；和/或，所述选择电路包括至少一个选择晶体管，所述源极跟随晶体管将图像信号从所述源极跟随晶体管的栅极传送至所述源极跟随晶体管的源极，所述选择晶体管的输入端耦合连接所述源极跟随晶体管的源极，所述选择晶体管的输出端在所述像素电路被选择读出时产生所述图像信号在所述量化模式下的所述模拟输出电压。

优选地，所述模式切换模块包括增益控制晶体管，所述增益控制晶体管的一端耦合连接至控制电源，所述增益控制晶体管的另一端耦合连接至所述浮动扩散点，所述增益控制晶体管的栅极接收所述增益控制指令。