CN110769171A - 高帧率图像传感器 - Google Patents

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赵立新
乔劲轩
李鹏
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    • H—ELECTRICITY
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    • H—ELECTRICITY
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    • H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array

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Abstract

本发明提供一种高帧率图像传感器，包括阵列排布的像素单元，同列像素单元的信号输出线由中间分成上下两部分，上部分的信号输出线耦合至上部分的列模数转换器，下部分的信号输出线耦合至下部分的列模数转换器，以减少所述信号输出线的负载电容。本发明的高帧率图像传感器，减小了像素单元的信号输出线的负载电容，缩短了像素单元输出信号的稳定时间，提高了图像传感器的帧率，用于高速摄影时，可减小果冻效应，改善成像质量。

Description

高帧率图像传感器
技术领域
本发明涉及一种高帧率图像传感器。
背景技术
目前，图像传感器已经广泛应用于静态数码相机、照相手机、数码摄像机、医疗用摄像装置（例如胃镜）、车用摄像装置等各类电子产品中。
如图1所示，传统的图像传感器一般采用列并行模数转换器，即每列采用一个模数转换器来实现。列并行模数转换器通常包括：比较器，斜坡发生器，计数器，存储单元和数字处理单元，其原理是将像素单元所输出的参考电压和信号电压分别与斜坡发生器所产生的斜坡信号进行比较得到参考电压和信号电压的数字输出并存储至存储单元，数字处理单元负责完成参考电压和信号电压的数字输出的相减得到最终的数字输出。在现有的图像传感器当中，每列的像素单元的信号输出线彼此连通且耦合至同一个列模数转换器，不能实现多行并行读出，图像帧率受限，在高速摄影时，容易产生果冻效应，影响成像质量。
于是，高帧率图像传感器的设计正成为图像传感器技术新的研究方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高帧率图像传感器，提高图像传感器的帧率，改善成像质量。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种高帧率图像传感器，包括阵列排布的像素单元，同列像素单元的信号输出线由中间分成上下两部分，上部分的信号输出线耦合至上部分的列模数转换器，下部分的信号输出线耦合至下部分的列模数转换器，以减少所述信号输出线的负载电容。
优选的，每部分信号输出线包括至少两组像素单元的信号输出线，同一组像素单元的信号输出线彼此连通且耦合至同一个列模数转换器，不同组像素单元的信号输出线耦合至不同的列模数转换器。
优选的，同一组像素单元由相邻行的像素单元构成。
优选的，同一组像素单元由间隔行的像素单元构成。
优选的，同一组像素单元由奇数行的像素单元或者由偶数行的像素单元构成。
优选的，每一组中像素单元的个数相等。
优选的，各组像素单元耦合的列模数转换器用于并行读出数据。
优选的，所述列模数转换器包括比较器，斜坡发生器，计数器，存储单元，数字处理单元。
优选的，所述列模数转换器包括单斜坡模数转换器，多斜坡模数转换器。
本发明的高帧率图像传感器，减小了像素单元的信号输出线的负载电容，缩短了像素单元输出信号的稳定时间，提高了图像传感器的帧率，用于高速摄影时，可减小果冻效应，改善成像质量。
附图说明
图1为现有技术的图像传感器的结构示意图；
图2为根据本发明一个实施例的高帧率图像传感器的结构示意图；
图3为根据本发明另一实施例的高帧率图像传感器的结构示意图；
图4为根据本发明又一实施例的高帧率图像传感器的结构示意图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，以下结合附图对本发明进行详细描述。
如图2-图4所示，本发明提供一种高帧率图像传感器，该高帧率图像传感器包括阵列排布的像素单元，同列像素单元的信号输出线由中间分成上下两部分，上部分的信号输出线耦合至上部分的列模数转换器，下部分的信号输出线耦合至下部分的列模数转换器，以减少所述信号输出线的负载电容。
在图2所示的优选实施例中，同列像素单元的信号输出线由中间分成上下两部分，其中每部分的像素单元的信号输出线彼此连通且耦合至同一个列模数转换器，于是，与现有技术相比，耦合至每个列模数转换器的信号输出线的负载电容减半，并且每个列模数转换器用于并行读出数据，像素单元输出信号稳定时间减小，图像传感器的帧率提高至两倍，高速摄影时，可减小果冻效应，改善成像质量。
进一步优选的，每部分的信号输出线可包括至少两组像素单元的信号输出线，同一组像素单元的信号输出线彼此连通且耦合至同一个列模数转换器，不同组像素单元的信号输出线耦合至不同的列模数转换器。
在图3所示的优选实施例中，每部分信号输出线包括两组像素单元的信号输出线，优选的，每一组中像素单元的个数相等，并且同一组像素单元由相邻行的像素单元构成。具体的，上部分包括两组：L1和L2一组，以及L3和L4一组；下部分包括两组：L5和L6一组，以及L7和L8一组，同一组像素单元的信号输出线彼此连通且耦合至同一个列模数转换器，不同组像素单元的信号输出线耦合至不同的列模数转换器，各组像素单元耦合的列模数转换器用于并行读出数据。该实施例中的上述结构，进一步减小了像素单元的信号输出线的负载电容，缩短了像素单元输出信号的稳定时间，图像传感器的帧率提高至两倍以上，高速摄影时，可减小果冻效应，改善成像质量。
在图4所示的优选实施例中，每部分信号输出线包括两组像素单元的信号输出线，优选的，每一组中像素单元的个数相等，并且同一组像素单元由间隔行的像素单元构成，例如，同一组像素单元由奇数行的像素单元或者由偶数行的像素单元构成。具体的，上部分包括两组：L1和L3一组，以及L2和L4一组；下部分包括两组：L5和L7一组，以及L6和L8一组，同一组像素单元的信号输出线彼此连通且耦合至同一个列模数转换器，不同组像素单元的信号输出线耦合至不同的列模数转换器，各组像素单元耦合的列模数转换器用于并行读出数据。该实施例中的上述结构，进一步减小了像素单元的信号输出线的负载电容，缩短了像素单元输出信号的稳定时间，图像传感器的帧率提高至两倍以上，高速摄影时，可减小果冻效应，改善成像质量。
优选的，所述列模数转换器包括比较器，斜坡发生器，计数器，存储单元，数字处理单元。此外，所述列模数转换器不仅限于单斜坡模数转换器，还可以包括多斜坡模数转换器。
综上所述，本发明的高帧率图像传感器，减小了像素单元的信号输出线的负载电容，缩短了像素单元输出信号的稳定时间，提高了图像传感器的帧率，用于高速摄影时，可减小果冻效应，改善成像质量。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种高帧率图像传感器，其特征在于，
包括阵列排布的像素单元，
同列像素单元的信号输出线由中间分成上下两部分，上部分的信号输出线耦合至上部分的列模数转换器，下部分的信号输出线耦合至下部分的列模数转换器，以减少所述信号输出线的负载电容。
2.如权利要求1所述的高帧率图像传感器，其特征在于，每部分信号输出线包括至少两组像素单元的信号输出线，同一组像素单元的信号输出线彼此连通且耦合至同一个列模数转换器，不同组像素单元的信号输出线耦合至不同的列模数转换器。
3.如权利要求2所述的高帧率图像传感器，其特征在于，同一组像素单元由相邻行的像素单元构成。
4.如权利要求2所述的高帧率图像传感器，其特征在于，同一组像素单元由间隔行的像素单元构成。
5.如权利要求4所述的高帧率图像传感器，其特征在于，同一组像素单元由奇数行的像素单元或者由偶数行的像素单元构成。
6.如权利要求2所述的高帧率图像传感器，其特征在于，每一组中像素单元的个数相等。
7.如权利要求2所述的高帧率图像传感器，其特征在于，各组像素单元耦合的列模数转换器用于并行读出数据。
8.如权利要求1所述的高帧率图像传感器，其特征在于，所述列模数转换器包括比较器，斜坡发生器，计数器，存储单元，数字处理单元。
9.如权利要求1所述的高帧率图像传感器，其特征在于，所述列模数转换器包括单斜坡模数转换器，多斜坡模数转换器。
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