[发明专利]一种帧频可达带宽极限速率的高速图像传感器

摘要

一种帧频可达带宽极限速率的高速图像传感器，属于超大规模集成电路的电气元件技术领域，能在像素层面上并行地完成模数转换过程，在完成模数转换之后等同于一个二进制数字数据存储阵列，可直接无缝嫁接在现有的存储器系统中使用的高速数据读取、传输技术上，由于图像曝光过程和图像数据读取、传输过程是相互独立的，在时间上可以重叠设置，因此其成像速率帧频可以达到数字数据传输带宽所允许的极限速率。本发明还提供了一种改进的方案令曝光过程与模数转换过程独立开，使得曝光过程与模数转换过程在时序上可以重叠设置，可以最大化曝光时间。本发明可输出任意精度的图像数据，并能直接与处理器相结合形成高速图像拍摄。

主权项

1.一种高速图像传感器的像素单元，其特征在于：包括重置开关（Trst）、光电二极管（PD）、第一传输开关（Tx1）、第二传输开关（Tx2）、第一电荷存储电容（FD1）、第二电荷存储电容（FD2）、第一差分计算开关（Tsub1）、第二差分计算开关（Tsub2）、减法器（Sub）、比较器（Com）、模数转换开关（Tad）、以及存储单元组，其中，光电二极管（PD）一端接地，另一端与重置开关（Trst）连接，重置开关（Trst）的另一端连接在重置电压Vrst上；第一传输开关（Tx1）、第一差分计算开关（Tsub1）组成的串联电路与第二传输开关（Tx2）、第二差分计算开关（Tsub2）组成的串联电路并联连接；第一电荷存储电容（FD1）一端连接在第一传输开关（Tx1）、第一差分计算开关（Tsub1）之间，另一端接地；第二电荷存储电容（FD2）一端连接在第二传输开关（Tx2）、第二差分计算开关（Tsub2）之间，另一端接地；第一传输开关（Tx1）和第二传输开关（Tx2）的剩余端均连接在光电二极管（PD）和重置开关（Trst）之间；第一差分计算开关（Tsub1）的剩余端与减法器（Sub）的正输入端连接，第二差分计算开关（Tsub2）的剩余端与减法器（Sub）的负输入端连接，减法器（Sub）的输出端与比较器（Com）的正输入端连接，比较器（Com）的输出端与模数转换开关（Tad）连接，负输入端用于连接参考电压Vref；模数转换开关（Tad）与存储单元组连接，所述存储单元组包括若干二进制逻辑存储单元（Bit1，Bit2……Bitn）。