CN101554045B - 3t-4s步进重复单位单元以及包括该单位单元的3t-4s图像传感器 - Google Patents

3t-4s步进重复单位单元以及包括该单位单元的3t-4s图像传感器 Download PDF

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Abstract

提供了一种通过组合均包含三个晶体管的四个图像传感器单位单元而获得的3T-4S步进重复单位单元以及一种包含该3T-4S步进重复单位单元的3T-4S图像传感器。该3T-4S步进重复单位单元包括第一光电二极管至第四光电二极管。通过将第一和第二光电二极管与四个晶体管组合而获得第一共享的图像传感器单位单元。通过将第三和第四光电二极管与四个晶体管组合而获得第二共享的图像传感器单位单元。通过第一共同检测线输出与入射到第一和第二光电二极管上的图像对应的信号。通过第二共同检测线输出与入射到第三和第四光电二极管上的图像对应的信号。四个光电二极管中的每个的一端均被连接至第一电压源。通过一个共同检测线输出与通过绿色滤光片入射到两个光电二极管上的图像信号对应的转换电压。通过另一共同检测线输出与通过红色滤光片和蓝色滤光片入射到另两个光电二极管上的图像信号对应的转换电压。

Description

3T-4S步进重复单位单元以及包括该单位单元的3T-4S图像传感器
技术领域
本发明涉及图像传感器，更具体地，涉及通过将均包含三个晶体管的四个图像传感器单位单元组合而获得的3T-4S步进重复单位单元。
背景技术
图1图示了通过将均包含三个晶体管的两个第一类图像传感器电路而获得的3T-2S图像传感器电路。
参考图1，3T-2S图形传感器电路100是通过将均包含三个晶体管的两个图像传感器单位单元110和120而获得的。3T-2S图像传感器包括两个光电二极管PD0和PD1以及四个晶体管M101至M104。在3T-2S图像传感器电路100中，均包含三个晶体管的两个图像传感器电路110和120共享复位晶体管M2和M5以及转换晶体管M3和M6。3T-2S图像传感器电路100使用共同用于复位和转换操作的两个晶体管M103和M104以及分别被连接至两个光电二极管PD0和PD1的两个传输晶体管M102和M102。
在此，由于当分别被施加到传输晶体管M101和M102的栅极的两个电荷传输控制信号Tx0和Tx1中的一个被使能时，被施加到复位晶体管M103的栅极的复位信号Rx01被使能，因此将复位信号Rx01表示为“01(0和1)”。选择信号Sx分别响应于两个电荷传输控制信号Tx0和Tx1而被使能。
图2图示了通过将均包含三个晶体管的两个第二类图像传感器电路组合而获得的3T-2S图像传感器电路。
参考图2，3T-2S图像传感器电路200是通过组合均包含三个晶体管的两图像传感器单位单元210和220而获得的。3T-2S图像传感器包括两个光电二极管PD0和PD1以及四个晶体管M201至M204。均包括三个晶体管的两个图像传感器电路210和220共享复位晶体管M12和M15以及转换晶体管M13和M16。3T-2S图像传感器电路200通过两个共享的晶体管M203和M204以及两个传输晶体管M201和M202检测并传输与两个光电二极管PD0和PD1生成的图像信号对应的电荷。
在图1中，复位晶体管M103的一端以及转换晶体管M104的一端被连接至选择信号Sx。不同于图1，在图2中，复位晶体管M203的一端被连接至选择信号Sx，转换晶体管M204的一端被连接至电压源Vdd。
如上所述，通过将均包含三个晶体管的两个图像传感器电路组合而获得的单个3T-2S图像传感器电路可以以各种方式布局。然而，还没有特别公开将四个图像传感器电路组合到单个单位单元中的情况。
发明内容
技术问题
本发明提供了通过将均包含三个晶体管的四个图像传感器单位单元组合而获得的3T-4S步进重复单位单元。
本发明还提供了3T-4S图像传感器，其包括多个通过组合均包含三个晶体管的四个图像传感器单位单元而获得的3T-4S步进重复单位单元。
技术方案
根据本发明的一方面，提供了一种3T-4S步进重复单位单元，包括：第一光电二极管；第二光电二极管，置于第一光电二极管的对角方向；第三光电二极管，置于第二光电二极管的一侧；以及第四光电二极管，置于第二光电二极管的上方。其中，通过将第一光电二极管和第二光电二极管与四个晶体管组合而构造第一共享的图像传感器单位单元，通过将第三光电二极管和第四光电二极管与四个晶体管组合而构造第二共享的图像传感器单位单元。通过第一共同检测线OUT1输出与入射到第一光电二极管和第二光电二极管上的图像对应的信号，通过第二共同检测线OUT2输出与入射到第三光电二极管和第四光电二极管上的图像对应的信号，四个光电二极管中的每个的一端均被连接至第一电压源。
根据本发明的第二方面，提供了一种3T-4S步进重复单位单元，包括：第一光电二极管；第二光电二极管，置于第一光电二极管的上方；第三光电二极管，置于第二光电二极管的一侧；以及第四光电二极管，置于第三光电二极管的上方。其中，通过将第一光电二极管和第三光电二极管和四个晶体管组合而构造第一共享的图像传感器单位单元，通过将第二光电二极管和第四光电二极管与四个晶体管组合二构造第二共享的图像传感器单位单元。通过第一共同检测线OUT1输出与入射到第二光电二极管和第四光电二极管上的图像对应的信号，通过第二共同检测线OUT2输出与入射到第一光电二极管和第三光电二极管上的图像对应的信号，四个光电二极管中的每个的一端均被连接至第一电压源。
根据本发明的第三方面，提供了一种3T-4S图像传感器，其中二维设置有多个根据本发明第一方面的3T-4S步进重复单位单元。其中，多个共同检测线垂直或水平地设置在二维设置的多个3T-4S步进重复单位单元中的相邻的3T-4S步进重复单位单元之间，沿着多个共同检测线设置的多个3T-4S步进重复单位单元通过两个相邻的共同检测线输出与入射到光电二极管上的图像信号对应的转换电压。
根据本发明的第四方面，提供了一种3T-4S图像传感器，其中二维设置有多个根据本发明第二方面的3T-4S步进重复单位单元。其中，在二维设置的多个3T-4S步进重复单位单元中的相邻的3T-4S步进重复单位单元之间垂直或水平地设置多个共同检测线，并且沿着多个共同检测线设置的多个3T-4S步进重复单位单元通过两个相邻的共同检测线输出与入射到光电二极管上的图像信号对应的转换电压。
附图说明
参考附图通过详细描述本发明的示例性实施方式，将使本发明的上述和其它特征和优点变得更加显而易见，其中：
图1图示了通过组合均包含三个晶体管的两个第一类图像传感器电路而获得的3T-2S图像传感器电路；
图2图示了通过组合均包含三个晶体管的两个第二类图像传感器电路而获得的3T-2S图像传感器电路；
图3图示了根据本发明的第一实施方式的3T-4S步进重复单位单元；
图4图示了根据本发明的第二实施方式的3T-4S步进重复单位单元；
图5图示了根据本发明的第三实施方式的3T-4S步进重复单位单元；
图6图示了根据本发明的第四实施方式的3T-4S步进重复单位单元；
图7图示了用于图3所示的第一共享的图像传感器单位单元310的信号的时序图；
图8图示了根据本发明的第一实施方式的图像传感器的示意图；
图9图示了根据本发明的第二实施方式的图像传感器的示意图；
图10图示了根据本发明的第三实施方式的图像传感器的示意图；
图11图示了根据本发明的第四实施方式的图像传感器的示意图；
图12图示了图8所示的图像传感器的实际电路图；
图13图示了图8所示的图像传感器的应用；
图14图示了图9所示的图像传感器的实际电路图；以及
图15图示了图10所示的图像传感器的实际电路图。
具体实施方式
下面，参考附图详细地描述本发明。
当对给定的电路进行布局时，可重复设置预定的单位单元。在该情况中，以步进重复的方式设置这些单位单元。这表示连续地在水平和垂直方向设置单位单元。下面使用的术语“步进重复的方式”包括前面的描述。步进重复单位单元表示被重复设置的单位单元。
图3图示了根据本发明的第一实施方式的3T-4S步进重复单位单元。
参考图3，3T-4S步进重复单位单元300包括第一共享的图像传感器单位单元310和第二共享的图像传感器单位单元320。
3T-4S步进重复单位单元300包括第一光电二极管(0，0)、置于第一光电二极管(0，0)对角方向的第二光电二极管(1，1)、置于第二光电二极管(1，1)右侧的第三光电二极管(1，2)以及置于第二光电二极管(1，1)上方的第四光电二极管(2，1)。尽管未示出，这四个光电二极管(0，0)至(2，1)中的每个的一端均被连接至地电压(GND)。
第一共享的图像传感器单位单元310包括两个光电二极管(0，0)和(1，1)以及四个MOS晶体管M1至M4。
第一传输晶体管M1的一端被连接至第一光电二极管(0，0)的另一端，其栅极被施加有第一传输信号Tx0。第二传输晶体管M2的一端被连接至第二光电二极管(1，1)的另一端，其栅极被施加有第二传输信号Tx1。第一复位晶体管M3的一端被连接至第一传输晶体管M1的另一端和第二传输晶体管M2的另一端的共同节点(common node)FDnode01，其另一端被连接至选择信号Sx，其栅极被施加有01-复位信号Rx01。第一转换晶体管M4的一端被连接至选择信号Sx、其另一端被连接至第一共同检测线(common detection line)OUT1，其栅极被连接至共同节点FDnode01。
第二共享的图像传感器单位单元320包括两个光电二极管(1，2)和(2，1)以及四个MOS晶体管M5至M8。
第三传输晶体管M5的一端被连接至第三光电二极管(1，2)的另一端，其栅极被施加有第二传输信号Tx1。第四传输晶体管M6的一端被连接至第四光电二极管(2，1)的另一端，其栅极被施加有第三传输信号Tx2。第二复位晶体管M7的一端被连接至第三传输晶体管M5的另一端和第四传输晶体管M6的另一端的共同节点FDnode 12，其另一端被连接至选择信号Sx，其栅极被施加有12-复位信号Rx12。第二转换晶体管M8的一端被连接至选择信号Sx，其另一端被连接至第二共同检测线OUT2，其栅极被连接至共同节点FDnode 12。
图4图示了根据本发明的第二实施方式的3T-4S步进重复单位单元。
参考图4，除了转换晶体管M4和M8中的每个的一端的连接之外，3T-4S步进重复单位单元400与图3所示的3T-4S步进重复单位单元300相同。第一共享的图像传感器单位单元310和第二共享的图像传感器单位单元320对应于第一共享图像传感器单位单元410和第二共享的图像传感器单位单元420。
在图3中，构成单位单元300的两个转换晶体管M4和M8中的每个的一端被连接至选择信号Sx。在图4中，构成单位单元400的两个转换晶体管M4和M8中的每个的一端被连接至电压源Vdd。在此，电压源Vdd是用于操作安装了单位单元400的系统的电压源中具有高电压电平的电压源。在该情况中，当选择信号Sx被使能时获得的电压电平可为与电压源Vdd相同的电压电平。
图5图示了根据本发明的第三实施方式的3T-4S步进重复单位单元。
参考图5，3T-4S步进重复单位单元500包括第一共享的图像传感器单位单元510和第二共享的图像传感器单位单元520。
3T-4S步进重复单位单元500包括第一光电二极管(0，0)、置于第一光电二极管(0，0)上方的第二光电二极管(1，0)、置于第二光电二极管(1，0)右侧的第三光电二极管(1，1)以及置于第三光电二极管(1，1)上方的第三光电二极管(2，1)。尽管未示出，这四个光电二极管(0，0)至(2，1)中的每个的一端均被连接至地电压(GND)。
第一共享的图像传感器单位单元510包括两个光电二极管(0，0)和(1，1)以及四个MOS晶体管M1至M4。
第一传输晶体管M1的一端被连接至光电二极管(0，0)的另一端，其栅极被施加有第一传输信号Tx0。第二传输晶体管M2的一端被连接至第三光电二极管(1，1)的另一端，其栅极被施加有第二传输信号Tx1。第一复位晶体管M3的一端被连接至第一传输晶体管M1的另一端和第二传输晶体管M2的另一端的共同节点FDnode01，其另一端被连接至选择信号Sx，其栅极被施加有01-复位信号Rx01。第一转换晶体管M4的一端被连接至选择信号Sx，其另一端被连接至第二共同检测线OUT2，其栅极被连接至共同节点FDnode01。
第二共享的图像传感器单位单元520包括两个光电二极管(1，0)和(2，1)以及四个MOS晶体管M5和M8。
第三传输晶体管M5的一端被连接至第二光电二极管(1，0)的另一端，其栅极被施加有第二传输信号Tx1。第四传输晶体管M6的一端被连接至第四光电二极管(2，1)的另一端，其栅极被施加有第三传输信号Tx2。第二复位晶体管M7的一端被连接至第三传输晶体管M5的另一端和第四传输晶体管M6的另一端的共同节点FDnode12，其另一端被连接至选择信号Sx，其栅极被施加有12-复位信号Rx12。第二转换晶体管M8的一端被连接至选择信号Sx，其另一端被连接至第一共同检测线OUT1，其栅极被连接至共同节点FDnode12。
图6图示了根据本发明的第四实施方式的3T-4S步进重复单位单元。
参考图6，除了每个转换晶体管中的一端的连接之外，3T-4S步进重复单位单元600与图5所示的3T-4S步进重复单位单元500相同。第一共享的图像传感器单位单元510和第二共享的图像传感器单位单元520对应于第一共享的图像传感器单位单元610和第二共享的图像传感器单位单元620。
在图5所示的单位单元500的情况中，两个转换晶体管M4和M8中的每个的一端均被连接至选择信号Sx。在图6所示的单位单元600的情况中，两个转换晶体管M4和M8中的每个的一端均被连接至电压源Vdd。这里，电压源Vdd是用于操作安装了单位单元600的系统的电压源中的具有高电压电平的电压源。
图7图示了用于图3所示的第一共享的图像传感器单位单元310的信号的时序图。
参考图7，为了通过第一共同检测线OUT1输出与从第一光电二极管(0，0)和第二光电二极管(1，1)检测到的图像信号对应的转换电压，执行下列步骤。
1)首先，将选择信号Sx使能(例如，为逻辑高电平)。此时，被使能的选择信号Sx的电压电平可为工作电压Vdd的电压电平。
2)在选择信号位于高电平之后，通过响应于01-复位信号Rx01而启动的复位晶体管M3施加的选择信号Sx的电压对共同节点FDnode01进行复位。
3)在执行步骤1)和2)时生成的与入射到第一光电二极管(0，0)上的图像信号相应的电荷聚集在第一光电二极管(0，0)和第一传输晶体管M1的共同端处。在预定时间(暴露时间)之后，在第一传输信号Tx0被使能为高电平的时间周期内，通过第一传输晶体管M1将聚集的电荷传输至共同节点FDnode01。由于共同节点FDnode01由具有与工作电压Vdd相同的电压电平的选择电压复位，因此共同节点FDnode01处电压电平降低至与传输的电荷相应的预定的电压电平。第一转换晶体管M4生成与共同节点FDnode01处的电压电平对应的转换电压，并且通过第一共同检测线OUT1输出转换电压。
4)在与从第一光电二极管(0，0)处检测的图像信号对应的转换电压被抽样之后，01-复位信号Rx01再次被使能。此时，第一传输信号Tx0被使能。当01-复位信号Rx01和第一传输信号Tx0被使能时，选择信号Sx的电压电平变为地电压GND。因此，共同节点FDnode01的电压电平被复位至地电压GND。在共同节点FDnode01的电压电平被复位到地电压之后的预定时间之后，通过第一共同检测线OUT1输出与第一光电二极管(1，1)检测的图像信号对应的转换电压的过程启动。首先，将选择信号再次使能为高电平。
5)在选择信号Sx位于高电平之后，由响应于01-复位信号Rx01而启动的第一复位晶体管M3施加的、与工作电压Vdd具有相同的电压电平的选择信号Sx将共同节点FDnode01复位到工作电压Vdd的电压电平。
6)在执行步骤4)和5)时生成的与入射到第二光电二极管(1，1)上的图像信号相应的电荷聚集到第二光电二极管(1，1)和第二传输晶体管M2的共同端处。在预定时间(暴露时间)之后，在第二传输信号Tx1被使能为高电平的时间周期内，通过第二传输晶体管M2将聚集的电荷传输到共同节点FDnode01。由于共同节点FDnode01被复位至工作电压Vdd的电压电平，因此共同节点FDnode01的电压电平会降低至与传输的电荷相应的预定的电压电平。第一转换晶体管M4生成与共同节点FDnode01的电压电平对应的转换电压，并且通过第一共同检测线OUT1输出该转换电压。当01-复位信号Rx01和第二传输信号Tx2被再次使能时选择信号Sx的电压电平转换至地电压的过程与将对应于入射到第一光电二极管(0，0)的图像信号的转换信号输出的过程相同。
尽管仅示出了用于第一共享的图像传感器单位单元310的信号波形，但是可以基于上面的描述来描述第二共享的图像传感器单位单元320的工作。
也就是说，如果在描述第一共享的图像传感器单位单元310的工作的一部分中，用第三光电二极管(1，2)和第四光电二极管(2，1)分别代替第一光电二极管(0，0)和第二光电二极管(1，1)，用第二传输信号Tx1和第三传输信号Tx2分别代替第一传输信号Tx0和第二传输信号Tx1，以及用12-复位信号Rx12代替01-复位信号Rx01，那么，第一共享的图像传感器单位单元310的工作则由第二共享的图像传感器单位单元320的工作代替。类似地，第一传输晶体管M1和第二传输晶体管M2的共同连接部分FDnode01由第三传输晶体管M5和第四传输晶体管M6的共同连接部分FDnode12代替。
此外，尽管仅描述了单个的单位单元300，但是，由于01-复位信号Rx01覆盖零线和第一线并且12-复位信号Rx12覆盖第一线和第二线，因此可以从单个单位单元300推导出以线为单位工作的图像传感器。类似地，可以从单个单位单元300推导出图4至6所示的单位单元的工作。
在附图中，选择信号Sx是单一的信号。也就是将单一的选择信号Sx施加到所有单位单元。当选择信号的数量与线的数量相同时，可以以线为单位使能选择信号。响应于两个连续的传输信号输出转换电压的共享的图像传感器的单位单元的共同节点(例如，FDnode01)最终由地电压GND复位。因此，不考虑选择信号Sx的电压电平，如果单位单元不是响应于传输信号而被选择，单位单元的转换电压则不再被输出。
因此，可以类似于复位信号Rx以线为单位同时使能选择信号。可选地，可以将所有选择信号Sx合并为单个选择信号。
图8图示了根据本发明的第一实施方式的图像传感器的示意图。
参考图8，在图像传感器中，将多个图3和图4中所示的3T-4S步进重复单位单元300和400二维设置。通过穿过3T-4S步进重复单位单元300和400的第一共同检测线OUT1和被设置在第一共同检测线OUT2的右侧的第二共同检测线OUT2输出转换电压。通过第一共同检测线OUT1和第二共同检测线OUT2输出从垂直设置的多个单位单元801至803获得的转换电压。通过第三共同检测线OUT3和第四共同检测线OUT4输出从垂直设置的多个单位单元811至813获得的转换电压。通过第五共同检测线OUT5和第六共同检测线OUT6输出从垂直设置的多个单位单元821至823获得的转换电压。
通过第二共同检测线OUT2输出入射到构成单位单元801至803的四个光电二极管中的两个光电二极管G上的图像信号的转换电压。通过第一共同检测线OUT1输出入射到另外两个光电二极管B和R上的图像信号的转换电压。这里，记为G的光电二极管表示通过形成在光电二极管上的绿色滤光片接收绿色成分的光电二极管。
类似地，记为B和R的光电二极管表示分别通过在光电二极管上形成的蓝色滤光片和红色滤光片接收蓝色成分和红色成分的光电二极管。
参考图8，通过奇数编号的共同检测线OUT1、OUT3和OUT5输出经蓝色滤光片和红色滤光片入射到光电二极管的图像信号的转换电压。通过偶数编号的共同检测线OUT2、OUT4和OUT6输出经绿色滤波片入射到光电二极管的图像信号的转换电压。然而，这是布局的一个实例。还可以相反地连接共同检测线。
尽管在图8中，通过设置在单位单元右侧的共同检测线输出转换电压，但是，也可以通过设置在单位单元左侧的共同检测线输出转换电压。
尽管在图8中，在邻近的光电二极管之间垂直地设置一个共同检测线。可以在邻近的光电二极管之间垂直地设置两个共同检测线。
图9图示根据本发明的第二实施方式的图像传感器的示意图。
参考图9，通过设置在图5和图6所示的3T-4S步进重复单位单元500和600两侧的两个共同检测线输出转换电压。通过第一共同检测线OUT1和第二共同检测线OUT2输出从垂直设置的多个单位单元901至903获得的转换电压。通过第三共同检测线OUT3和第四共同检测线OUT4输出从垂直设置的多个单位单元911至913获得的转换电压。通过第五共同检测线OUT5和第六共同检测线OUT6输出从垂直设置的多个单位单元921至923获得的转换电压。
多个单位单元901至903设置在第一共同检测线OUT1与第二共同检测线OUT2之间。通过第一共同检测线OUT1输出与入射到包含在每个单位单元中的四个光电二极管中的两个光电二极管G上的图像信号对应的转换电压。通过第二共同检测线OUT2输出与入射到另外两个光电二极管B和R上的图像信号对应的转换电压。
因此，通过第一共同检测线OUT1仅输出通过三个单位单元901到903中的绿色滤光片入射的图像信号的转换电压。通过第二共同检测线OUT2仅输出通过三个单位单元901到903中的蓝色滤光片和红色滤光片入射的图像信号的转换电压。
类似地，通过第三共同检测线OUT3仅输出通过三个单位单元911至913中的绿色滤波片入射的图像信号的转换电压。通过第四共同检测线OUT4仅输出通过三个单位单元911至913中的蓝色滤光片和红色滤光片入射的图像信号的转换电压。第五共同检测线OUT5和第六共同检测线OUT6以类似的方式工作。
通过奇数编号的共同检测线OUT1、OUT3和OUT5仅输出通过绿色滤光片入射的图像信号的转换电压，通过偶数编号的共同检测线OUT2、OUT4和OUT6仅输出通过蓝色滤光片和红色滤光片入射的图像信号的转换电压。也可以相反地连接共同检测线。
图10图示了根据本发明的第三实施方式的图像传感器的示意图。
图11图示了根据本发明的第四实施方式的图像传感器的示意图。
参考图10和图11，通过垂直设置在图5和图6所示的3T-4S步进重复单位单元500和600的一侧的两个共同检测线输出转换电压。在图10中，两个共同检测线设置在单位单元500和600的右侧。不同于图10，在图11中，两个共同检测线设置在单位单元500和600的左侧。
然而，在图10和11中，通过奇数编号的共同检测线OUT1、OUT3和OUT5输出与通过绿色滤光片入射的图像信号对应的转换电压，通过偶数编号的共同检测线OUT2、OUT4和OUT6输出与通过蓝色滤波片和红色滤波片入射的图像信号对应的转换电压。这里，通过奇数编号的共同检测线输出的转换电压的特征与通过偶数编号的共同检测线输出的转换电压的特征可以互换。
图12图示了图8所示的图像传感器的实际电路图。
参考图12，通过穿过3T-4S步进重复单位单元(虚线内部)的共同检测线OUT1输出通过蓝色滤光片和红色滤光片入射的图像信号的转换电压，通过设置在3T-4S步进重复单位单元(虚线内部)的右侧的共同检测线OUT2输出通过绿色滤光片入射的图像信号的转换电压。
为了便于理解，基于图像传感器响应于与零线相关联的第一传输信号Tx0的工作，对响应于第二传输信号Tx1和第三传输信号Tx2的工作进行描述。在此，分别从传输信号驱动设备Tx_Drv、复位信号驱动设备Rx_Drv和选择信号驱动设备Sx_Drv输出传输信号Tx、复位信号Rx和选择信号Sx。这将应用到下面的附图中。
响应于第二传输信号Tx1、01-复位信号Rx01和选择信号Sx，分别通过四个共同检测线OUT1至OUT4输出入射到被设置在第一线内的四个光电二极管(1，1)至(1，4)上的图像信号的转换电压。也就是说，分别通过偶数编号的共同检测线OUT2和OUT4输出通过绿色滤光片入射到两个光电二极管(1，2)和(1，4)上的图像信号的转换电压。通过奇数编号的共同检测线OUT1和OUT3输出通过红色滤光片入射到两个光电二极管(1，1)和(1，3)上的图像信号的转换电压。
响应于第三输出信号Tx2、12-复位信号Rx12和选择信号Sx，分别通过四个共同检测线OUT1至OUT4输出入射到被设置在第二线内的四个光电二极管(2，0)至(2，3)上的图像信号的转换电压。也就是说，分别通过奇数编号的共同检测线OUT1和OUT3输出通过蓝色滤光片入射到两个光电二极管(2，0)和(2，2)上的图像信号的转换电压。分别通过偶数编号的共同检测线OUT2和OUT4输出通过绿色滤光片入射到两个光电二极管(2，1)和(2，3)上的图像信号的转换电压。
如果将上述描述应用到其它线上，结论如下。偶数编号的共同检测线输出通过绿色滤光片入射的图像信号的转换电压。奇数编号的共同检测线输出通过蓝色滤光片和红色滤光片入射的图像信号的转换电压。
尽管在图12中，偶数编号的共同检测线输出通过绿色滤光片入射的图像信号的转换电压，奇数编号的共同检测线输出通过蓝色滤光片和红色滤光片入射的图像信号的转换电压，但是也可以将共同检测线相反地连接。
图12中用矩形表示的锁存器和开关是图像传感器的元件。由于锁存器和开关的操作是众所周知的，因此锁存器和开关的描述被省略。
图13图示了图8中所示的图像传感器的应用。
参考图13，两个共同检测线OUT1和OUT2穿过3T-4S步进重复单位单元(虚线内部)。通过第一共同检测线OUT1(两个共同检测线OUT1和OUT2中的左边的共同检测线)输出通过蓝色滤光片和红色滤光片入射的图像信号的转换电压。通过第二共同检测线OUT2(两个共同检测线OUT1和OUT2中的右边的共同检测线)输出通过绿色滤光片入射的图像信号的转换电压。
图12与图13的区别在于转换晶体管的位置。通过将图12所示的共同检测线向光电二极管的左侧方向移动一个光电二极管的距离，而获得图13所示的共同检测线。图12与图13相同之处在于，用于输出通过绿色滤光片入射到光电二极管的图像信号的转换电压的共同检测线与用于输出通过蓝色滤光片和红色滤光片入射到光电二极管的图像信号的转换电压的共同检测线是分离的且交替地设置。
图14图示了图9所示的图像传感器的实际电路图。
参考图14，通过设置在3T-4S步进重复单位单元(虚线内部)的两侧的两个共同检测线输出转换电压。
当第一传输信号Tx0被使能时，通过奇数编号的共同检测线OUT1、OUT3和OUT5输出通过绿色滤光片入射到三个光电二极管(0，1)、(0，3)和(0，5)上的图像信号的转换电压，通过偶数编号的共同检测线OUT2、OUT4和OUT6输出通过蓝色滤光片入射到三个光电二极管(0，0)、(0，2)和(0，4)上的图像信号的转换电压。
当第二传输信号Tx1被使能时，通过奇数编号的共同检测线OUT1、OUT3和OUT5输出通过绿色滤光片入射到三个光电二极管(1，0)、(1，2)和(1，4)上的图像信号的转换电压，通过偶数编号的共同检测线OUT2、OUT4和OUT6输出通过红色滤光片入射到三个光电二极管(1，1)、(1，3)和(1，5)上的图像信号的转换电压。
如果按任意次序施加传输信号，则通过奇数编号的共同检测线输出通过绿色滤光片入射的图像信号的转换电压，通过偶数编号的共同检测线输出通过蓝色滤光片和红色滤光片入射的图像信号的转换电压。
图15图示了图10所示的图像传感器的实际电路图。
参考图15，通过设置在3T-4S步进重复单位单元(虚线内部)的右侧的两个共同检测线输出转换电压。不同于图15，在图14中，转换电压是通过设置在3T-4S步进重复单位单元(虚线内部)的两侧的两个共同检测线输出的。
当第一传输信号Tx0被使能时，通过奇数编号的共同检测线OUT1、OUT3和OUT5输出通过蓝色滤光片入射到三个光电二极管(0，0)、(0，2)和(0，4)上的图像信号的转换电压，通过偶数编号的共同检测线OUT2、OUT4和OUT6输出通过绿色滤光片入射到三个光电二极管(0，1)、(0，3)和(0，5)的图像信号的转换电压。
当第二传输信号Tx1被使能时，通过奇数编号的共同检测线OUT1、OUT3和OUT5输出通过红色滤光片入射到三个光电二极管(1，1)、(1，3)和(1，5)上的图像信号的转换电压，通过偶数编号的共同检测线OUT2、OUT4和OUT6输出通过绿色滤光片入射到三个光电二极管(1，0)、(1，2)和(1，4)上的图像信号的转换电压。
如果按任意次序施加传输信号，则通过偶数编号的共同检测线输出通过绿色滤光片入射的图像信号的转换电压，通过奇数编号的共同检测线输出通过蓝色滤光片和红色滤光片入射的图像信号的转换电压。
如上所述，有利地，通过将专用于输出通过绿色滤光片入射的图像信号的共同检测线与专用于输出通过蓝色滤光片和红色滤光片入射的图像信号的共同检测线区分开来，对通过专用的共同检测线输出的信号进行处理。通常，对与通过绿色滤光片入射的图像信号对应的转换电压和与通过蓝色滤光片和红色滤光片入射的图像信号对应的转换电压分别进行处理。在传统的情况中，由于通过单个共同检测线输出通过三类滤光片入射的图像信号的所有转换电压，因此需要用于对转换电压进行分类的器件。根据近年来通过减小外围电路的面积来减小整个系统的面积的技术趋势，上述的该器件降低了系统的竞争能力。
包含根据本发明的实施方式的3T-4S步进重复单位单元的3T-4S图像传感器不需要附加的器件来对通过三类滤光片入射的图像信号的转换电压进行分类。
尽管参考本发明的示例性实施方式具体示出和描述了本发明，但是本领域的技术人员可理解，在不偏离权利要求限定的本发明的精神和范围的前提下可进行各种形式和细节的改变。
工业适用性
如上所述，对于3T-4S步进重复单位单元和包括3T-4S步进重复单位单元的图像传感器，可以通过将均包括四个晶体管的四个图像传感器组合到单个3T-4S步进重复单位单元中以使用3T-4S步进重复单位单元方便地布局二维图像传感器，并可通过将专用于输出通过绿色滤光片入射的图像信号的共同检测线与专用于输出通过蓝色滤光片和红色滤光片入射的图像信号的共同检测线区分开来简单快速地处理信号。

Claims (18)

1.一种3T-4S步进重复单位单元，包括：
第一光电二极管(0，0)；
第二光电二极管(1，1)，置于所述第一光电二极管的对角方向；
第三光电二极管(1，2)，置于所述第二光电二极管的一侧；以及
第四光电二极管(2，1)，置于所述第二光电二极管的上方，
其中，通过将所述第一光电二极管和所述第二光电二极管与四个晶体管组合而构造第一共享的图像传感器单位单元，通过将所述第三光电二极管和所述第四光电二极管与四个晶体管组合而构造第二共享的图像传感器单位单元，以及
通过第一共同检测线OUT1输出与入射到所述第一光电二极管和所述第二光电二极管上的图像对应的信号，通过第二共同检测线OUT2输出与入射到所述第三光电二极管和所述第四光电二极管上的图像对应的信号，所述四个光电二极管中的每个的一端均被连接至地电压，
其中，所述第一共享的图像传感器单位单元包括：
第一传输晶体管M1，其一端被连接至所述第一光电二极管(0，0)的另一端，其栅极被施加有第一传输信号Tx0；
第二传输晶体管M2，其一端被连接至所述第二光电二极管(1，1)的另一端，其栅极被施加有第二传输信号Tx1；
第一复位晶体管M3，其一端被连接至所述第一传输晶体管M1的另一端和所述第二传输晶体管M2的另一端的共同节点FDnode01，其另一端被连接至选择信号Sx，其栅极被施加有01-复位信号Rx01；以及
第一转换晶体管M4，其一端被连接至所述选择信号Sx或所述第二电压源Vdd，其另一端被连接至所述第一共同检测线OUT1，其栅极被连接至所述第一传输晶体管的所述另一端和所述第二传输晶体管的所述另一端的所述共同节点FDnode01。
2.如权利要求1所述的3T-4S步进重复单位单元，其中，所述第二共享的图像传感器单位单元包括：
第三传输晶体管M5，其一端被连接至所述第三光电二极管(1，2)的另一端，其栅极被施加有第二传输信号Tx1；
第四传输晶体管M6，其一端被连接至所述第四光电二极管(2，1)的另一端，其栅极被施加有第三传输信号Tx2；
第二复位晶体管M7，其一端被连接至所述第三传输晶体管M5的另一端和所述第四传输晶体管M6的另一端的共同节点FDnode12，其另一端被连接至选择信号Sx，其栅极被施加有12-复位信号Rx12；以及
第二转换晶体管M8，其一端被连接至选择信号Sx或所述第二电压源Vdd，其另一端被连接至所述第二共同检测线OUT2，其栅极被连接至所述第三传输晶体管M5的所述另一端和所述第四传输晶体管M6的所述另一端的所述共同节点FDnode12。
3.如权利要求1所述的3T-4S步进重复单位单元，其中，
当所述第一光电二极管(0，0)和所述第二光电二极管(1，1)响应于通过第一滤光片入射的图像信号而工作时，所述第三光电二极管(1，2)和所述第四光电二极管(2，1)响应于分别通过第二滤光片和第三滤光片入射的图像信号而工作，以及
当所述第三光电二极管(1，2)和所述第四光电二极管(2，1)响应于通过所述第一滤光片入射的图像信号而工作时，所述第一光电二极管(0，0)和所述第二光电二极管(1，1)响应于分别通过所述第二滤光片和所述第三滤光片入射的图像信号而工作。
4.如权利要求3所述的3T-4S步进重复单位单元，其中，所述第一滤光片是绿色滤光片，所述第二滤光片是红色滤光片，所述第三滤光片是蓝色滤光片。
5.如权利要求2所述的3T-4S步进重复单位单元，其中，
所述01-复位信号Rx01分别相对于所述第一传输信号Tx0和所述第二传输信号Tx1被使能，
所述12-复位信号Rx12分别相对于所述第二传输信号Tx1和所述第三传输信号Tx2被使能，以及
所述选择信号Sx分别相对于所述第一传输信号Tx0至第三传输信号Tx2被使能。
6.一种3T-4S图像传感器，其中二维设置有多个如权利要求1所述的3T-4S步进重复单位单元，
其中，多个共同检测线垂直或水平地设置在二维设置的多个3T-4S步进重复单位单元中的相邻的3T-4S步进重复单位单元之间，沿着所述多个共同检测线设置的所述多个3T-4S步进重复单位单元通过两个相邻的共同检测线输出与入射到光电二极管上的图像信号对应的转换电压。
7.如权利要求6所述的3T-4S图像传感器，其中，所述3T-4S步进重复单位单元中的每个通过单个共同检测线输出与通过绿色滤光片入射到两个光电二极管上的图像信号对应的转换电压，并通过另一单个共同检测线输出与通过红色滤光片和蓝色滤光片入射到另外两个光电二极管上的图像信号对应的转换电压。
8.如权利要求7所述的3T-4S图像传感器，其中，所述两个相邻的共同检测线中的一个穿过所述二维设置的多个3T-4S步进重复单位单元，所述两个相邻的共同检测线中的另一个置于靠近所述单位单元。
9.如权利要求8所述的3T-4S图像传感器，其中，输出对应于通过绿色滤光片入射的图像信号生成的转换电压的共同检测线和输出对应于通过红色滤光片和蓝色滤光片入射的图像信号生成的转换电压的共同检测线被交替地设置。
10.一种3T-4S步进重复单位单元，包括：
第一光电二极管(0，0)；
第二光电二极管(1，0)，置于所述第一光电二极管的上方；
第三光电二极管(1，1)，置于所述第二光电二极管的一侧；以及
第四光电二极管(2，1)，置于所述第三光电二极管的上方，
其中，通过将所述第一光电二极管(0，0)和所述第三光电二极管(1，1)和四个晶体管组合而构造第一共享的图像传感器单位单元，通过将所述第二光电二极管(1，0)和所述第四光电二极管(2，1)与四个晶体管组合而构造第二共享的图像传感器单位单元，以及
通过第一共同检测线OUT1输出与入射到所述第二光电二极管(1，0)和所述第四光电二极管(2，1)上的图像对应的信号，通过第二共同检测线OUT2输出与入射到所述第一光电二极管(0，0)和第三光电二极管(1，1)上的图像对应的信号，所述四个光电二极管中的每个的一端均被连接至地电压，
其中，所述第一共享的图像传感器单位单元包括：
第一传输晶体管M1，其一端被连接至所述第一光电二极管的另一端，其栅极被施加有第一传输信号Tx0；
第二传输晶体管M2，其一端被连接至所述第三光电二极管的另一端，其栅极被施加有第二传输信号Tx1；
第一复位晶体管M3，其一端被连接至所述第一传输晶体管的另一端和所述第二传输晶体管的另一端的共同节点FDnode01，其另一端被连接至选择信号Sx，其栅极被施加有01-复位信号Rx01；以及
第一转换晶体管M4，其一端被连接至所述选择信号Sx或所述第二电压源Vdd，其栅极被连接至所述第一传输晶体管的所述另一端和所述第二传输晶体管的所述另一端的所述共同节点FDnode01。
11.如权利要求10所述的3T-4S步进重复单位单元，其中，所述第二共享的图像传感器单位单元包括：
第三传输晶体管M5，其一端被连接至所述第二光电二极管的另一端，其栅极被施加有第二传输信号Tx1；
第四传输晶体管M6，其一端被连接至所述第四光电二极管的另一端，其栅极被施加有第三传输信号Tx2；
第二复位晶体管M7，其一端被连接至所述第三传输晶体管M5的另一端和所述第四传输晶体管M6的另一端的共同节点FDnode12，其另一端被连接至选择信号Sx，其栅极被施加有12-复位信号Rx12；以及
第二转换晶体管M8，其一端被连接至选择信号Sx或所述第二电压源Vdd，其栅极被连接至所述第三传输晶体管M5的所述另一端和所述第四传输晶体管M6的所述另一端的所述共同节点FDnode12。
12.如权利要求10所述的3T-4S步进重复单位单元，其中，
当所述第一光电二极管(0，0)和所述第三光电二极管(1，1)响应于通过第一滤光片入射的图像信号而工作时，所述第二光电二极管(1，0)和所述第四光电二极管(2，1)响应于分别通过第二滤光片和第三滤光片入射的图像信号而工作，以及
当所述第二光电二极管(1，0)和所述第四光电二极管(2，1)响应于通过所述第一滤光片入射的图像信号而工作时，所述第一光电二极管(0，0)和所述第三光电二极管(1，1)响应于分别通过所述第二滤光片和所述第三滤光片入射的图像信号而工作。
13.如权利要求11所述的3T-4S步进重复单位单元，其中，
所述01-复位信号Rx01分别相对于所述第一传输信号Tx0和所述第二传输信号Tx1被使能，
所述12-复位信号Rx12分别相对于所述第二传输信号Tx1和所述第三传输信号Tx2被使能，以及
所述选择信号Sx分别相对于所述第一传输信号Tx0至第三传输信号Tx2被使能。
14.一种3T-4S图像传感器，其中二维设置有多个如权利要求12所述的3T-4S步进重复单位单元，其中，
在二维设置的多个3T-4S步进重复单位单元中的相邻的3T-4S步进重复单位单元之间垂直或水平地设置多个共同检测线，并且
沿着所述多个共同检测线设置的所述多个3T-4S步进重复单位单元通过两个相邻的共同检测线输出与入射到光电二极管上的图像信号对应的转换电压。
15.如权利要求14所述的3T-4S图像传感器，其中，所述3T-4S步进重复单位单元中的每个通过单个共同检测线输出与通过绿色滤光片入射到两个光电二极管上的图像信号对应的转换电压，并通过另一单个共同检测线输出与通过红色滤光片和蓝色滤光片入射到另外两个光电二极管上的图像信号对应的转换电压。
16.如权利要求15所述的3T-4S图像传感器，其中，输出对应于通过绿色滤光片入射的图像信号生成的转换电压的共同检测线和输出对应于通过红色滤光片和蓝色滤光片入射的图像信号生成的转换电压的共同检测线被交替地设置。
17.如权利要求14所述的3T-4S图像传感器，其中，
在二维设置的多个3T-4S步进重复单位单元的最外侧设有两个共同检测线，在所述多个3T-4S步进重复单位单元中的相邻的3T-4S步进重复单位单元之间设有两个共同检测线，并且，
对于被设置在每个3T-4S步进重复单位单元的两侧的两个共同检测线，通过被设置在每个3T-4S步进重复单位单元的一侧的一个共同检测线输出与通过绿色滤光片入射的图像信号对应的转换电压，并通过被设置在每个3T-4S步进重复单位单元的另一侧的另一共同检测线输出与通过红色滤光片和蓝色滤光片入射的图像信号对应的转换电压。
18.如权利要求14所述的3T-4S图像传感器，其中，
在所述二维设置的多个3T-4S步进重复单位单元的一个最外侧不设置共同检测线，在所述二维设置的多个3T-4S步进重复单位单元的另一最外侧以及相邻的3T-4S步进重复单位单元之间设有两个共同检测线，并且
通过被设置在所述3T-4S步进重复单位单元的一侧的所述两个共同检测线中的一个共同检测线输出对应于通过绿色滤光片入射的图像信号生成的转换电压，通过所述两个共同检测线中的另一共同检测线输出对应于通过红色滤光片和蓝色滤光片入射的图像信号生成的转换电压。
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