【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及圖像傳感器，尤其涉及一種全局快門像素結構、半導體圖像傳感器及控制方法。
技術介紹
1、在相關技術中，半導體圖像傳感器因其所擁有的較高靈敏度、較短曝光時間和日漸縮小的像素單元尺寸被廣泛用作成像設備。半導體圖像傳感器通常采用兩種曝光方式：卷簾快門(rolling?shutter)和全局快門(global?shutter)。
2、卷簾快門的一般做法是，對每一行的像素(pixel)在不同時間點清空電荷(reset)，也是對每一行pixel在不同時間點進行電荷的模數轉換(readout)，其中，所有的行從reset到readout所經歷的時間必須是一樣的，這樣來保證所有的pixel的曝光時間的一致。但是，由于每一行的pixel的reset的起始時間點不一樣，存在先后的關系，就會導致拍攝快速移動物體時，在前一行中被曝光的物體，快速移動到下一行，甚至下下一行，進而再次被曝光，這樣會引起明顯的圖像失真與變形。
3、相比之下，全局快門可以對所有行的pixel同時進行reset，或者對所有行的像素分成幾組，并對同組行中的pixel進行同時reset，以此避免出現或減輕圖像失真與變形的問題。
4、需要說明的是，上述
技術介紹
部分公開的信息僅用于加強對本專利技術的背景的理解，因此可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。
技術實現思路
1、針對現有技術中的問題，本專利技術的目的在于提供全局快門像素結構、半導體圖像傳感器及控制方法，克服了現有技術
2、本公開第一方面提供一種全局快門像素結構，其包括光學單元、信號讀取電路、信號存儲電路和信號輸出電路；
3、所述光學單元用于將光信號轉換成電荷信號；
4、所述信號讀取電路包括：電荷傳送開關、復位開關和第一源極跟隨器，所述復位開關耦接在所述懸浮節點與復位信號端之間，所述復位信號端提供復位信號，所述電荷傳送開關耦接在所述光學單元與懸浮節點之間，所述第一源極跟隨器耦接在電壓轉換信號端與第一節點之間；
5、所述信號讀取電路用于，先后經所述復位開關向所述懸浮節點寫入所述復位信號及經所述電荷傳送開關向所述懸浮節點寫入所述電荷信號，并通過所述第一源極跟隨器先后讀取所述復位信號以及所述復位信號與電荷信號的混合信號并寫入所述第一節點；
6、所述信號存儲電路耦接在所述第一節點和第二節點之間，包括開關模塊和電容模塊，被配置為通過所述開關模塊先后將所述第一節點上寫入的所述復位信號和所述混合信號存儲到所述電容模塊；
7、所述信號輸出電路耦接在所述第二節點與信號輸出端之間，用于經所述信號輸出端先后輸出所述電容模塊上存儲的所述復位信號和混合信號，所述混合信號與復位信號之差為所述全局快門像素結構的輸出信號。
8、在一些實施例中，所述復位開關包括第一晶體管，所述電荷傳送開關包括第二晶體管，所述第一源極跟隨器包括第三晶體管；
9、所述第一晶體管的柵極接第一控制信號，所述第一晶體管的源極和漏極分別接所述復位信號端和所述懸浮節點；
10、所述第二晶體管的柵極接第二控制信號，所述第二晶體管的源極和漏極分別接所述懸浮節點和所述光學單元；
11、所述第三晶體管的柵極接所述懸浮節點，所述第三晶體管的漏極接所述電壓轉換信號端且源極接所述信號存儲電路。
12、在一些實施例中，所述第二晶體管、第一晶體管和第三晶體管均為nmos晶體管或pmos晶體管。
13、在一些實施例中，所述開關模塊包括：
14、第一開關，耦接在所述第一節點與第三節點之間；
15、第二開關，耦接在所述第三節點與所述第二節點之間；
16、所述電容模塊包括：
17、第一電容，耦接在所述第三節點與低壓信號端之間；
18、第二電容，耦接在所述信號輸出端與所述低壓信號端之間；
19、所述信號存儲電路被配置為，在所述第一開關和第二開關導通時，將所述復位信號寫入所述第一電容和第二電容，并在所述第一開關導通且所述第二開關關閉時，將所述混合信號寫入所述第一電容。
20、在一些實施例中，所述開關模塊包括：
21、第一開關，耦接在所述第一節點與所述第二節點之間；
22、第二開關，耦接在所述第一節點與第五節點之間；
23、第三開關，耦接在所述第五節點與所述第二節點之間；
24、所述電容模塊包括：
25、第一電容，耦接在所述第二節點與低壓信號端之間；
26、第二電容，耦接在所述第五節點與所述低壓信號端之間；
27、所述信號存儲電路被配置為，在所述第一開關導通時，將所述復位信號寫入所述第一電容，并在所述第二開關導通時，將所述混合信號寫入所述第二電容。
28、在一些實施例中，所述第一開關包括第四晶體管，所述第四晶體管的柵極接第三控制信號；
29、所述第二開關包括第五晶體管，所述第五晶體管的柵極接第四控制信號。
30、在一些實施例中，所述第四晶體管和第五晶體管均為nmos晶體管或pmos晶體管。
31、在一些實施例中，所述第三開關包括第五晶體管，所述第五晶體管的柵極接第六控制信號，源極和漏極分別接所述第三節點和所述第二節點。
32、在一些實施例中，所述信號輸出電路包括：
33、第二源極跟隨器，其柵極接所述第二節點，其源極和漏極分別接所述復位信號端和第四節點；
34、行選擇晶體管，其柵極接第五控制信號，其源極和漏極分別接所述第四節點和所述信號輸出端。
35、本公開實施方式還提供一種半導體圖像傳感器，其包括上述任一實施方式的全局快門像素結構。
36、本公開實施方式還提供一種全局快門像素結構的控制方法，其包括：
37、控制所述復位開關和電荷傳送開關導通，對所述懸浮節點進行電荷清空和復位；
38、控制所述電荷傳送開關和復位開關切換為關閉，開始曝光；
39、控制所述復位開關打開，對所述懸浮節點寫入所述復位信號，并將所述復位信號存儲于所述電容模塊；
40、控制所述電荷傳送開關打開，在所述懸浮節點寫入所述光學單元轉換后的電荷信號，使所述全局快門像素結構完成曝光；
41、控制所述信號讀取電路讀取所述懸浮節點的所述電荷信號與復位信號的混合信號，并將所述混合信號存儲于所述電容模塊；
42、通過信號輸出電路依次輸出所述復位信號和所述混合信號。
43、在一些實施例中，所述開關模塊包括：第一開關，耦接在所述第一節點與第三節點之間；第二開關，耦接在所述第三節點與所述第二節點之間；
44、所述電容模塊包括：第一電容，耦接在所述第三節點與低壓信號端之間；第二電容，耦接在所述信號輸出端與所述低壓信號端之間；
45、所述將所述復位信號存儲于所述電容模本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種全局快門像素結構，其特征在于，包括光學單元、信號讀取電路、信號存儲電路和信號輸出電路；
2.根據權利要求1所述的全局快門像素結構，其特征在于，所述復位開關包括第一晶體管，所述電荷傳送開關包括第二晶體管，所述第一源極跟隨器包括第三晶體管；
3.根據權利要求2所述的全局快門像素結構，其特征在于，所述第二晶體管、第一晶體管和第三晶體管均為NMOS晶體管或PMOS晶體管。
4.根據權利要求1所述的全局快門像素結構，其特征在于，所述開關模塊包括：
5.根據權利要求1所述的全局快門像素結構，其特征在于，所述開關模塊包括：
6.根據權利要求4或5所述的全局快門像素結構，其特征在于，所述第一開關包括第四晶體管，所述第四晶體管的柵極接第三控制信號；
7.根據權利要求6所述的全局快門像素結構，其特征在于，所述第四晶體管和第五晶體管均為NMOS晶體管或PMOS晶體管。
8.根據權利要求5所述的全局快門像素結構，其特征在于，所述第三開關包括第八晶體管，所述第八晶體管的柵極接第六控制信號，源極和漏極分別接所述第五節
9.根據權利要求1所述的全局快門像素結構，其特征在于，所述信號輸出電路包括：
10.一種半導體圖像傳感器，其特征在于，包括權利要求1-9中任一項所述的全局快門像素結構。
11.一種權利要求1所述的全局快門像素結構的控制方法，其特征在于，包括：
12.根據權利要求11所述的全局快門像素結構的控制方法，其特征在于，所述開關模塊包括：第一開關，耦接在所述第一節點與第三節點之間；第二開關，耦接在所述第三節點與所述第二節點之間；
13.根據權利要求11所述的全局快門像素結構的控制方法，其特征在于，所述開關模塊包括：第一開關，耦接在所述第一節點與所述第二節點之間；第二開關，耦接在所述第一節點與第五節點之間；第三開關，耦接在所述第五節點與所述第二節點之間；
...【技術特征摘要】
1.一種全局快門像素結構，其特征在于，包括光學單元、信號讀取電路、信號存儲電路和信號輸出電路；
2.根據權利要求1所述的全局快門像素結構，其特征在于，所述復位開關包括第一晶體管，所述電荷傳送開關包括第二晶體管，所述第一源極跟隨器包括第三晶體管；
3.根據權利要求2所述的全局快門像素結構，其特征在于，所述第二晶體管、第一晶體管和第三晶體管均為nmos晶體管或pmos晶體管。
4.根據權利要求1所述的全局快門像素結構，其特征在于，所述開關模塊包括：
5.根據權利要求1所述的全局快門像素結構，其特征在于，所述開關模塊包括：
6.根據權利要求4或5所述的全局快門像素結構，其特征在于，所述第一開關包括第四晶體管，所述第四晶體管的柵極接第三控制信號；
7.根據權利要求6所述的全局快門像素結構，其特征在于，所述第四晶體管和第五晶體管均為nmos晶體管或pmos晶體管。
8.根據權利...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李俊，謝勇，
申請(專利權)人：深圳市元視芯智能科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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