具有多階段數(shù)字求和的移動(dòng)圖像傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有電荷積分的移動(dòng)圖像傳感器，其采用了CMOS技術(shù)中的有源像素。本傳感器包括N個(gè)像素行而且大致為方形的每個(gè)像素包括兩個(gè)(但也可能包括三個(gè)或四個(gè))光電二極管(PPDai、PPDbi)和電荷存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)(NDCi、NDEi)，還具有將電荷從每個(gè)光電二極管轉(zhuǎn)移至一個(gè)或另一個(gè)存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)的裝置。從光電二極管至一個(gè)接著另一個(gè)存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)移的控制這樣進(jìn)行，使得一個(gè)存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)在周期性循環(huán)的兩個(gè)連續(xù)階段中連續(xù)接收在這兩個(gè)階段內(nèi)探測(cè)到相同圖像部分的兩個(gè)光電二極管的電荷。一個(gè)存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)在第一個(gè)階段內(nèi)接收的電荷與另一個(gè)存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)在接下來的階段內(nèi)接收的電荷相加。
【專利說明】具有多階段數(shù)字求和的移動(dòng)圖像傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及線性時(shí)間延遲積分傳感器(TDI傳感器)，其中所觀察景象的點(diǎn)組成的圖像線通過圖像相加重構(gòu)，這些相加的圖像為多個(gè)感光行連續(xù)拍攝，隨著此景象在傳感器前垂直于行移動(dòng)，這些行連續(xù)觀察此景象的給定的線。
【背景技術(shù)】
[0002]這類傳感器比如用在通過衛(wèi)星觀察地球的系統(tǒng)中。它們包括感光像素的多個(gè)平行的行；用于控制各個(gè)行的電路的序列(曝光時(shí)間的控制以及光生電荷的讀出)同步于景象和傳感器間的相對(duì)移動(dòng)，使得傳感器全部的行見到所觀察景象的單一的線。產(chǎn)生的信號(hào)對(duì)于所觀察線的每個(gè)點(diǎn)逐點(diǎn)相加。
[0003]理論信噪比的改善正比于傳感器的行的個(gè)數(shù)N的平方根。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合(工業(yè)質(zhì)量控制、地面觀測(cè)、全景牙科射線照相或乳房X光檢查)，這個(gè)數(shù)字的范圍可以從幾行到大
約一百行。
[0004]電荷轉(zhuǎn)移傳感器((XD傳感器)中,信號(hào)的逐點(diǎn)相加通過在每一像素行中注入前一像素行產(chǎn)生和累積的電荷來自然完成而不產(chǎn)生讀取噪聲，其與景象和傳感器間的相對(duì)移動(dòng)同步。將所觀察景象線產(chǎn)生的電荷累積了 N次的最后的像素行可以被轉(zhuǎn)移至輸出寄存器并在讀取階段被轉(zhuǎn)換至電壓或電流。
[0005]這樣的電荷轉(zhuǎn)移傳感器或者用傳統(tǒng)技術(shù)制造，其中鄰近的轉(zhuǎn)移柵極從至少兩層多晶硅產(chǎn)生，第二層部分地覆蓋第一層；或者用采用單層多晶硅柵極的技術(shù)制造，這些單層技術(shù)更符合現(xiàn)在的CMOS邏輯集成電路制造技術(shù)。
[0006]然而，使用有源CMOS技術(shù)像素的電荷傳感器具有優(yōu)點(diǎn)，專利申請(qǐng)W02008/034794中描述了一個(gè)這樣的例子。電荷沒有逐行轉(zhuǎn)移，因?yàn)橛性聪袼夭⒉辉陔姾赊D(zhuǎn)移模式下工作而是向列導(dǎo)線傳遞電壓。為了使對(duì)應(yīng)于各個(gè)像素行所見到的給定圖像線的信號(hào)相加，使用了模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換以傳遞每個(gè)像素的輸出的數(shù)字表示，移動(dòng)中連續(xù)見到圖像點(diǎn)的N個(gè)像素給出的N個(gè)數(shù)字值被相加。然而，本申請(qǐng)所述的原理不允許真正的相關(guān)雙重采樣讀出。
[0007]另外，時(shí)間延遲積分傳感器所遇到的一個(gè)問題是調(diào)制傳遞函數(shù)的劣化，其原因在于，景象在傳感器前的相對(duì)移動(dòng)是連續(xù)的而像素信息的處理是離散的。這樣，條紋間距等于像素間距的黑白條紋圖像在圖像移動(dòng)時(shí)僅僅傳遞0.64的峰-峰幅度，而在圖像靜止時(shí)(忽略純幾何調(diào)制傳遞函數(shù))傳遞單位值的峰-峰信號(hào)幅度作為傳感器的輸出。值0.64是調(diào)制傳遞函數(shù)的移動(dòng)分量(還存在關(guān)于其他因素的其他分量，其可以進(jìn)一步劣化整體的調(diào)制傳遞函數(shù))。
[0008]當(dāng)然，可以減小像素尺寸以通過增加理論分辨率來補(bǔ)償此不良的調(diào)制傳遞函數(shù)。通過將像素間距減半，分辨率翻倍。然而，這種情況下模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的數(shù)量也要翻倍。
[0009]CMOS技術(shù)像素捕捉圖像的另一個(gè)限制是，其需要在相同的(如果可能的話時(shí)長(zhǎng)可調(diào)的)時(shí)間窗口內(nèi)曝光全部的像素行(全局快門操作模式)，而不是在相同時(shí)長(zhǎng)但是從一行到下一行時(shí)移的連續(xù)窗口內(nèi)(滾動(dòng)快門操作模式)。[0010]最后，應(yīng)當(dāng)注意，包括四個(gè)或五個(gè)晶體管的CMOS技術(shù)像素捕捉圖像受制于kTC讀取噪聲，此噪聲是需要通過進(jìn)行相關(guān)雙重采樣讀出來嘗試減小的；這意味著，需要在轉(zhuǎn)移活躍電荷至電荷存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)前首先嘗試讀取此結(jié)點(diǎn)的重置電平。已知的CMOS技術(shù)傳感器中，全局快門操作模式不符合真正的相關(guān)雙重采樣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于提供一種采用有源CMOS像素的TDI傳感器結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)增加移動(dòng)相關(guān)的調(diào)制傳遞函數(shù)的值，同時(shí)允許真正的相關(guān)雙重采樣讀出以及優(yōu)選具有可調(diào)積分時(shí)間的全局快門操作模式。為此目的，提供一種傳感器，傳感器的像素(大致為方形)包括至少兩個(gè)(可選擇地三個(gè)或甚至四個(gè))光電二極管，這些光電二極管被連續(xù)地安排在傳感器前的圖像的移動(dòng)方向上，在像素的光電二極管之間以及在給定像素列中的鄰近像素的光電二極管之間具有電荷存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)，并且在光電二極管與置于其側(cè)面的兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間具有與每個(gè)光電二極管相聯(lián)系的兩個(gè)轉(zhuǎn)移柵極。第i個(gè)像素的存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)連接至列導(dǎo)線，而且采樣和模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的數(shù)量等于列中像素的數(shù)量。轉(zhuǎn)移柵極這樣被控制，使得其從一個(gè)光電二極管轉(zhuǎn)移電荷至位于此光電二極管下游的存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)或位于上游的結(jié)點(diǎn)。柵極的控制以多個(gè)階段(與像素中光電二極管一樣多的階段)組成的周期性循環(huán)進(jìn)行。循環(huán)的周期是傳感器和景象相對(duì)彼此移動(dòng)等于像素高度(即等于列中像素的間距)的距離所用的時(shí)間。每個(gè)階段中存在沒有從光電二極管接收電荷的存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)；其他結(jié)點(diǎn)從與之相鄰的光電二極管接收電荷；不接收電荷的結(jié)點(diǎn)在每個(gè)新階段循環(huán)變更。在周期內(nèi)各個(gè)階段以及在N個(gè)連續(xù)的周期，其他存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)接收的電荷具有時(shí)移地被數(shù)字化并相加到一起。相加與移動(dòng)同步地進(jìn)行，即相加的電荷由不同但在各個(gè)階段見到相同圖像部分的光電二極管給出。
[0012]在傳感器具有兩階段操作的情況下(最簡(jiǎn)單的情況)，方形像素包括:兩個(gè)光電二極管，其可以被稱為下游光電二極管和上游光電二極管；中間電荷存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)，其位于兩個(gè)光電二極管之間；下游電荷存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)，其位于像素的下游光電二極管和緊鄰上述像素下游的像素的上游光電二極管之間；以及上游存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)，其位于上述像素的上游光電二極管和緊鄰上游的像素的下游光電二極管之間。因此下游結(jié)點(diǎn)如同上游結(jié)點(diǎn)那樣為兩個(gè)鄰近像素共享。
[0013]更準(zhǔn)確地說，兩階段操作的情況下，根據(jù)本發(fā)明提供了時(shí)間延遲電荷求和圖像傳感器，其電荷求和與傳感器前圖像的相對(duì)移動(dòng)同步，此傳感器包括N個(gè)按間距D分布的像素行；在移動(dòng)方向上的列中的第i個(gè)的每個(gè)像素優(yōu)選具有大體上為方形的形狀并且包括在移動(dòng)方向上連續(xù)放置的第一和第二光電二極管，以及三個(gè)電荷存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)，電荷轉(zhuǎn)移柵極將其從光電二極管分開；存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)包括位于兩個(gè)光電二極管之間的中間結(jié)點(diǎn)，和與鄰近像素共享的兩個(gè)其他結(jié)點(diǎn)，這兩個(gè)結(jié)點(diǎn)為，位于第i個(gè)像素的第一光電二極管與緊鄰第i個(gè)像素下游的第i+Ι個(gè)像素的第二光電二極管之間的下游結(jié)點(diǎn)，和位于第i個(gè)像素的第二光電二極管與緊鄰第i個(gè)像素上游的第i_l個(gè)像素的第一光電二極管的上游結(jié)點(diǎn)。傳感器還包括:
[0014]-與每個(gè)像素相聯(lián)系的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路；以及
[0015]-控制轉(zhuǎn)移柵極和轉(zhuǎn)換電路的裝置，其控制的轉(zhuǎn)移柵極和轉(zhuǎn)換電路用以在周期為Tp的周期性循環(huán)內(nèi)從光電二極管轉(zhuǎn)移電荷至置于其側(cè)面的一個(gè)或另一個(gè)存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)，然后轉(zhuǎn)換這些電荷，其中Tp是圖像移動(dòng)等于像素行間距的距離所需的時(shí)間，其分為兩個(gè)階段，使得:
[0016]-第一階段結(jié)束時(shí)，兩個(gè)光電二極管的電荷被轉(zhuǎn)移至中間結(jié)點(diǎn)；和
[0017]-第二階段結(jié)束時(shí)，第i個(gè)像素的第一光電二極管的電荷和第i+ Ι個(gè)下游像素的第二光電二極管的電荷被轉(zhuǎn)移至下游結(jié)點(diǎn)，然后下游結(jié)點(diǎn)中的電荷在與第i個(gè)像素相聯(lián)系的第i個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器中被轉(zhuǎn)換；以及
[0018]-在第i個(gè)轉(zhuǎn)換器中將兩階段循環(huán)內(nèi)進(jìn)行的一次或多次轉(zhuǎn)換的結(jié)果與在前一循環(huán)結(jié)束時(shí)第1-Ι個(gè)轉(zhuǎn)換器先前累積的結(jié)果累積起來的裝置。
[0019]第一實(shí)施方式中提供了選擇裝置，用來彼此獨(dú)立地選擇中間結(jié)點(diǎn)或下游結(jié)點(diǎn)以讀取其中包含的電荷；尤其是，這些結(jié)點(diǎn)可以彼此獨(dú)立地被重置，而且重置之后或電荷在每個(gè)結(jié)點(diǎn)獨(dú)立地轉(zhuǎn)移之后電荷可以被讀取。這種情況下，第一階段結(jié)束時(shí)，電荷轉(zhuǎn)移至中間結(jié)點(diǎn)之后，此結(jié)點(diǎn)的電荷在與第i個(gè)像素相聯(lián)系的第i個(gè)轉(zhuǎn)換電路中被轉(zhuǎn)換。
[0020]另一實(shí)施方式中，中間結(jié)點(diǎn)和下游結(jié)點(diǎn)通過導(dǎo)線電連接以構(gòu)成電共有結(jié)點(diǎn)；彼此獨(dú)立地選擇結(jié)點(diǎn)的裝置未被提供；這種情況下，電共有結(jié)點(diǎn)中包含的電荷只在第二階段結(jié)束時(shí)而不在第一階段結(jié)束時(shí)于第i個(gè)轉(zhuǎn)換電路中被轉(zhuǎn)換；源于各個(gè)光電二極管的這兩個(gè)階段的電荷在數(shù)字化之前于共有結(jié)點(diǎn)模擬相加。提供了用于重置共有結(jié)點(diǎn)的裝置以在電荷轉(zhuǎn)移至中間結(jié)點(diǎn)之前的第一階段而不是在電荷轉(zhuǎn)移至下游結(jié)點(diǎn)之前的第二階段內(nèi)重置結(jié)點(diǎn)。
[0021]三階段操作的情況下，優(yōu)選大致為方形的像素包括，在移動(dòng)方向上連續(xù)放置的三個(gè)光電二極管，光電二極管之間的兩個(gè)中間存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)，和與鄰近像素共享的兩個(gè)其他結(jié)點(diǎn)，其分別為，位于第i個(gè)像素的第一光電二極管與緊鄰下游的第i+ι個(gè)像素的最后一個(gè)光電二極管之間的下游存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)，和位于第i個(gè)像素的最后一個(gè)光電二極管與緊鄰上游的第1-Ι個(gè)像素的第一光電二極管之間的上游存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)；在像素內(nèi)部以及在兩個(gè)鄰近像素的光電二極管之間，光電二極管和存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)之間存在電荷轉(zhuǎn)移柵極。在三個(gè)連續(xù)的階段內(nèi)轉(zhuǎn)移柵極啟動(dòng)，使得兩個(gè)而不是第三個(gè)存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)接收電荷。不接收電荷的結(jié)點(diǎn)從一個(gè)階段到下一個(gè)階段循環(huán)變更，使得轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)的電荷每次對(duì)應(yīng)像素見到的給定的圖像部分。這些存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)的電荷在三個(gè)階段內(nèi)被讀取并數(shù)字化(對(duì)于每個(gè)接收了電荷的存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)，每個(gè)階段內(nèi)進(jìn)行了各自的轉(zhuǎn)換，即此處每階段兩個(gè)轉(zhuǎn)換)；在三個(gè)階段里進(jìn)行了相加，使得相加結(jié)果每次源自兩個(gè)鄰近的光電二極管，這兩個(gè)光電二極管在三個(gè)階段中并不是相同的，但是在三個(gè)階段的循環(huán)內(nèi)見到了相同的圖像部分的光電二極管。此外進(jìn)行N個(gè)像素轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字相加，這N個(gè)像素在傳感器于圖像前的移動(dòng)中見到了相同的圖像部分。
[0022]可以設(shè)想四階段操作或涉及多于四個(gè)階段的操作；然而這提升了復(fù)雜度而且得到的調(diào)制傳遞函數(shù)的改善變?yōu)檫呺H的。
[0023]更一般地，對(duì)于P個(gè)階段:優(yōu)選大致為方形的每個(gè)像素包括，在傳感器于圖像前的移動(dòng)方向上連續(xù)放置的P個(gè)光電二極管，其具有在像素的光電二極管之間的以及在給定像素列中鄰近像素的光電二極管之間的電荷存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)，并具有與每個(gè)光電二極管相聯(lián)系的、在光電二極管和與其鄰近的兩個(gè)存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)之間的兩個(gè)轉(zhuǎn)移柵極；可以選擇將存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)連接至列導(dǎo)線和個(gè)數(shù)與列中像素個(gè)數(shù)相等的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，而且每個(gè)轉(zhuǎn)換電路能夠同時(shí)進(jìn)行對(duì)應(yīng)于P-1個(gè)存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)上的電荷的P-1個(gè)同時(shí)轉(zhuǎn)換(即與一個(gè)像素相聯(lián)系的轉(zhuǎn)換電路包括并行工作的P-1個(gè)采樣電路和P-1個(gè)轉(zhuǎn)換器)；這樣控制轉(zhuǎn)移柵極，使得電荷在周期為Tp的周期性循環(huán)中從一個(gè)光電二極管或者轉(zhuǎn)移至位于光電二極管下游的存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)或者轉(zhuǎn)移至位于上游的結(jié)點(diǎn)，Tp對(duì)應(yīng)于圖像移動(dòng)距離D所需的時(shí)間；循環(huán)包括時(shí)長(zhǎng)相等的P個(gè)階段；柵極的控制使得每個(gè)階段中存在不從光電二極管接收電荷的存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)，不接收電荷的結(jié)點(diǎn)在每個(gè)新階段循環(huán)變更；其他存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)接收的電荷在周期的各個(gè)階段內(nèi)被數(shù)字化并相加到一起，使得相加結(jié)果每次源自兩個(gè)鄰近的光電二極管，這兩個(gè)光電二極管在P個(gè)階段中并不是相同的，但是在P個(gè)階段的循環(huán)內(nèi)見到了相同的圖像部分的光電二極管。此外進(jìn)行N個(gè)像素轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字相加，這N個(gè)像素在傳感器于圖像前的移動(dòng)中見到了相同的圖像部分。
[0024]為了促進(jìn)各個(gè)階段內(nèi)的數(shù)字相加以及見到相同圖像部分的N個(gè)像素之間的相加，每個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的運(yùn)行具有計(jì)數(shù)器(更一般地，如果有P個(gè)階段則有P-1個(gè)計(jì)數(shù)器)，計(jì)數(shù)器的內(nèi)容的增加正比于待轉(zhuǎn)換信號(hào)的模擬值；在周期性的兩階段(或者三個(gè)或三個(gè)以上階段)循環(huán)開始時(shí)，而不是在同一循環(huán)的兩個(gè)(或者三個(gè)或三個(gè)以上)階段之間，對(duì)應(yīng)于第i個(gè)像素的計(jì)數(shù)器的內(nèi)容被設(shè)定為之前的第1-Ι個(gè)的轉(zhuǎn)換電路的相應(yīng)計(jì)數(shù)器累積結(jié)果的值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]在閱讀下面參考附圖給出的詳細(xì)描述之后，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)會(huì)變得明顯，其中涉及的附圖如下:
[0026]-圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明的傳感器的一般結(jié)構(gòu)；
[0027]-圖2示意性圖示了包括5個(gè)晶體管的有源CMOS像素；
[0028]-圖3示意性圖示了根據(jù)本發(fā)明的兩階段操作模式放置的像素列；
[0029]-圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明的采用了兩個(gè)階段周期性循環(huán)的操作模式的傳感器的一連串圖像捕捉；
[0030]-圖5圖示了列中像素的電路圖，每個(gè)像素與各自的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路相聯(lián)系；
[0031]-圖6圖示了圖3至5中的傳感器的操作時(shí)序圖；
[0032]-圖7圖示了變化的實(shí)施方式中的電路圖，此實(shí)施方式中像素的兩個(gè)存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)電連接；
[0033]-圖8圖示了圖7中的傳感器的操作時(shí)序圖；
[0034]-圖9圖示了三階段操作模式中的像素結(jié)構(gòu)；
[0035]-圖10圖示了三階段循環(huán)中的圖像捕捉的示意圖；
[0036]-圖11圖示了圖9中的結(jié)構(gòu)的操作時(shí)序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]圖1顯示了通用時(shí)間延遲電荷求和圖像傳感器結(jié)構(gòu)。傳感器包括N個(gè)像素行；待觀察圖像在所示為箭頭DPL的方向上相對(duì)于傳感器移動(dòng)，此方向垂直于行，S卩，平行于像素列。移動(dòng)速度同步于積分序列和由光產(chǎn)生的電荷的讀出，使得如果一列中像素的間距是D而移動(dòng)速度是V，電荷積分和讀出以Tp = D/V的時(shí)間周期循環(huán)地進(jìn)行。一個(gè)周期內(nèi)從一像素行讀取的電荷被加到前一周期內(nèi)從前一(相對(duì)于箭頭DPL的方向)像素行讀取的電荷。電荷在N個(gè)周期內(nèi)相加，其對(duì)應(yīng)于給定圖像部分的連續(xù)N個(gè)像素行的觀察。
[0038]這些像素是CMOS技術(shù)產(chǎn)生的有源像素。它們?cè)谙袼貎?nèi)進(jìn)行電荷/電壓轉(zhuǎn)換:每個(gè)像素收集由照射它的光產(chǎn)生的電荷，并且向輸出導(dǎo)線發(fā)送對(duì)應(yīng)于周期內(nèi)所收集的電荷的電勢(shì)。輸出導(dǎo)線是給定列的全部像素所共有的列導(dǎo)線。像素逐行尋址，使得行中的像素向其列導(dǎo)線傳遞電勢(shì)，之后列導(dǎo)線接收對(duì)應(yīng)于之后的行的像素的電勢(shì)。行解碼器DECl執(zhí)行連續(xù)的行尋址。
[0039]列導(dǎo)線上呈現(xiàn)的電勢(shì)被采樣，優(yōu)選被雙重采樣，然后被數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器數(shù)字化，此轉(zhuǎn)換器被置于N個(gè)像素行的矩陣之外。在圖1的結(jié)構(gòu)中，提供了轉(zhuǎn)換電路(采樣和模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換)矩陣、與矩陣每個(gè)像素相聯(lián)系的各自轉(zhuǎn)換電路以及第二個(gè)行解碼器DEC2，用于在相聯(lián)系的像素行被轉(zhuǎn)換器DECl選中時(shí)選中轉(zhuǎn)換電路的行。
[0040]這樣，圖像在周期Tp內(nèi)于某一像素行前移動(dòng)時(shí)，此像素行被選中以讀出此像素行產(chǎn)生的信號(hào)(電勢(shì))，此時(shí)，一行采樣器和轉(zhuǎn)換器同時(shí)被選中。每個(gè)像素產(chǎn)生了數(shù)字結(jié)果。此結(jié)果被加到前一周期內(nèi)前一像素行得到的結(jié)果，其中該像素行見到的是與所述前一周期相同的圖像部分。此相加是數(shù)字的。
[0041]通用序列電路SEQ產(chǎn)生解碼器DECl和DEC2以及控制電路ADCCTRL所需的控制信號(hào)。電路SEQ由時(shí)鐘信號(hào)CLK控制，時(shí)鐘信號(hào)CLK作為整體為讀出計(jì)時(shí)。
[0042]電路ADCCTRL是控制轉(zhuǎn)換器的電路，其在明確的時(shí)刻傳遞計(jì)數(shù)斜坡和時(shí)鐘信號(hào)以及轉(zhuǎn)換控制脈沖。
[0043]最后，解碼器DEC2也為轉(zhuǎn)換電路的每行產(chǎn)生采樣控制脈沖。
[0044]圖2圖示了在一列中第i個(gè)的單獨(dú)像素Pi的例子，其中單獨(dú)像素在半導(dǎo)體襯底上形成。一般情況下，希望逐行和逐列分辨率相同，像素優(yōu)選地大體上為方形(圖示為虛線)并且按照逐行和逐列的間距都為D的方式分布。像素Pi是傳統(tǒng)的有源像素；它包括:
[0045]-光電二極管PPD，通常被稱為固定光電二極管，S卩，其具有的表面電勢(shì)由覆蓋它的薄摻雜表面層固定；
[0046]-電荷存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)ND，其是襯底中的n+型擴(kuò)散；
[0047]-轉(zhuǎn)移柵極(虛線所示)，其位于光電二極管和存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)之間，可以被轉(zhuǎn)移信號(hào)TRA控制，此信號(hào)將光電二極管中產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)；
[0048]-讀取晶體管，其具有連接至供電電壓Vdd的漏極、連接至存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)ND的柵極(虛線所示)以及源極；此晶體管向其源極傳遞表示存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)電勢(shì)的電勢(shì)；
[0049]-行選擇晶體管，其具有由信號(hào)SEL控制的柵極，此信號(hào)由給定行的全部像素所共有的列導(dǎo)線傳遞而且源自解碼器DECl ;選擇晶體管的漏極連接至讀取晶體管的源極(或由與源極相同的擴(kuò)散生成)；選擇晶體管的源極連接至列導(dǎo)線CC，此導(dǎo)線構(gòu)成了給定列的全部像素的輸出；當(dāng)像素被信號(hào)SEL選中時(shí)，存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)的電勢(shì)被傳遞到列導(dǎo)線；
[0050]-用于重置存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)電勢(shì)的柵極，其由重置信號(hào)RST控制，并位于存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)和漏極之間，此漏極被抬升至參考電勢(shì)Vref ；
[0051]-最后，可選地，用于整體重置光電二極管電勢(shì)的柵極，其位于光電二極管和漏極之間，此漏極被抬升至參考電勢(shì)，此參考電勢(shì)可能為Vref ;由信號(hào)GR控制的此柵極使得防止光電二極管累積電荷成為可能，這是為了對(duì)于矩陣的全部像素限定所需的電荷積分時(shí)間。
[0052]像素Pi向列導(dǎo)線CC傳遞:
[0053]-首先，在結(jié)點(diǎn)ND被信號(hào)RST重置之后傳遞重置電勢(shì)；以及[0054]-然后， 在信號(hào)TRA使電荷從光電二極管轉(zhuǎn)移到結(jié)點(diǎn)ND之后傳遞有用的信號(hào)電勢(shì)。
[0055]如果要在采樣時(shí)得到允許最小化kTC型讀取噪音的真正的相關(guān)雙重采樣測(cè)量數(shù)據(jù)，那么上述操作的順序很重要。
[0056]當(dāng)?shù)趇個(gè)由解碼器DECl選中時(shí)，這兩個(gè)電勢(shì)被傳遞到同時(shí)被解碼器DEC2選中的第i個(gè)采樣電路。
[0057]圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明的傳感器的一列像素。此列構(gòu)成了圖1中一般結(jié)構(gòu)的一部分，但是像素的結(jié)構(gòu)與圖2中的不同，這會(huì)通過與圖2中的像素對(duì)比加以解釋。
[0058]像素仍然具有虛線所示的大體上為方形的形狀，而且像素的分布間距為D，優(yōu)選地在逐行和逐列兩個(gè)方向上都為D。像素電荷的積分并讀出的周期時(shí)長(zhǎng)是Tp = D/V。相反，像素現(xiàn)在包括兩個(gè)光電二極管和三個(gè)存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn):下游存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)、上游存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)和中間存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)。然而，下游存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)與下游緊鄰的像素共享，上游存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)與上游緊鄰的像素共享，這樣，如果列中有N個(gè)像素，列中一共有2N個(gè)存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)而不是3N個(gè)。上游側(cè)和下游側(cè)參考為箭頭DPL所不的圖像移動(dòng)方向定義。
[0059]圖3中，第i個(gè)的像素Pi包括:光電二極管PPDai和光電二極管PPDbi ;位于光電二極管之間、但通過各自的轉(zhuǎn)移柵極與它們都分離的中間存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)NDCi ;下游存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)NDEi,其是緊鄰像素Pi下游的像素Pi+1的上游存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)；以及上游存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)NDEg，其是上游像素P1-!的下游結(jié)點(diǎn)。各自的轉(zhuǎn)移柵極允許控制電荷從光電二極管PI3Dai到中間結(jié)點(diǎn)NDCi或下游結(jié)點(diǎn)NDEi的轉(zhuǎn)移。同樣的，各自的柵極允許電荷從光電二極管PI3Dbi到中間結(jié)點(diǎn)NDCi或上游結(jié)點(diǎn)NDEp1的轉(zhuǎn)移。對(duì)應(yīng)于中間結(jié)點(diǎn)的柵極由對(duì)應(yīng)于像素內(nèi)的內(nèi)部電荷轉(zhuǎn)移的轉(zhuǎn)移信號(hào)TRA同時(shí)控制；對(duì)應(yīng)于外部(上游和下游)結(jié)點(diǎn)的柵極由轉(zhuǎn)移信號(hào)TRA’控制，此信號(hào)控制源自兩個(gè)不同像素的電荷到一個(gè)相同的存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)移，此結(jié)點(diǎn)對(duì)于一個(gè)像素是下游結(jié)點(diǎn)而對(duì)于另一個(gè)像素是上游結(jié)點(diǎn)。
[0060]此處顯示的光電二極管具有矩形表面，這是為了允許兩個(gè)光電二極管、中間存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)、一半上游和下游存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)、轉(zhuǎn)移柵極和與每個(gè)結(jié)點(diǎn)相聯(lián)系的其他操作元素符合邊長(zhǎng)為D的方形。這些其他元素(讀取晶體管、選擇晶體管、重置柵極和漏極)具有與圖2中的像素相同的布局和功能，如同下述:
[0061]-由重置信號(hào)控制的、用以重置每個(gè)存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)的柵極；
[0062]-讀取晶體管，其柵極連接至存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)，其源極連接至列導(dǎo)線CC；
[0063]-由選擇信號(hào)控制的行選擇晶體管(注意，存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)被分別選中，即，不同的選擇信號(hào)允許任一存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)的電勢(shì)被讀取)；以及
[0064]-由信號(hào)GR控制的、用于整體重置光電二極管電勢(shì)的可選柵極。
[0065]本發(fā)明的原理如下:如圖1所示，第i個(gè)各自的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路CONVi與第i個(gè)的每個(gè)像素相聯(lián)系；此處，用來采樣待轉(zhuǎn)換電勢(shì)的電路以及將采樣電勢(shì)(實(shí)際上是兩個(gè)采樣電勢(shì)之間的差)轉(zhuǎn)換至數(shù)字值的實(shí)際模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器在一起被簡(jiǎn)稱為“轉(zhuǎn)換電路”。另外，如同將會(huì)看到的，與像素相聯(lián)系的轉(zhuǎn)換電路優(yōu)選地直接執(zhí)行數(shù)字加法功能，用來將一個(gè)周期性循環(huán)中像素給出的結(jié)果加到前一循環(huán)中另一像素給出的結(jié)果。見到相同圖像部分的N個(gè)不同像素給出的N個(gè)值的加法功能在這種情況下分布在各個(gè)轉(zhuǎn)換電路；因此，名稱“轉(zhuǎn)換電路”被理解為也包括這種分布的加法功能。
[0066]根據(jù)本發(fā)明，提供了用來控制轉(zhuǎn)移柵極以及采樣和轉(zhuǎn)換電路的裝置以建立下述周期性循環(huán)，其具有時(shí)長(zhǎng)相等的兩個(gè)階段；周期Tp對(duì)應(yīng)于圖像經(jīng)過像素行的間距D的移動(dòng)。如下所見，兩個(gè)階段是部分重疊的。
_7] 1.第一階段
[0068]此階段中兩個(gè)光電二極管積分的電荷被轉(zhuǎn)移到中間結(jié)點(diǎn)NDCi,然后中間結(jié)點(diǎn)上的電荷在與第i個(gè)像素相聯(lián)系的第i個(gè)轉(zhuǎn)換電路CONVi被轉(zhuǎn)換，同時(shí)其他中間結(jié)點(diǎn)上的電荷在與其他像素相聯(lián)系的轉(zhuǎn)換電路被轉(zhuǎn)換。
[0069]2.第二階段
[0070]a)此階段內(nèi)第i個(gè)像素的第一光電二極管PPDai積分的電荷，以及此階段內(nèi)第i+1個(gè)像素(緊鄰下游像素)的第二光電二極管PPDbi+1積分的電荷被轉(zhuǎn)移到下游存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)NDEi ;同樣地，第i個(gè)像素的第二光電二極管PPDbi的電荷以及第1-1個(gè)像素(上游像素)的第一光電二極管PPDag的電荷被轉(zhuǎn)移到上游結(jié)點(diǎn)NDEp1 ；
[0071]b)接下來，下游結(jié)點(diǎn)NDEi上的電荷在第i個(gè)轉(zhuǎn)換電路CONVi被轉(zhuǎn)換；同樣地，上游結(jié)點(diǎn)NDEp1上的電荷以及像素Pp1的下游結(jié)點(diǎn)上的電荷同時(shí)由第i-1個(gè)轉(zhuǎn)換電路CONVg轉(zhuǎn)換。
[0072]第i個(gè)轉(zhuǎn)換電路在這兩個(gè)階段進(jìn)行的轉(zhuǎn)換的結(jié)果在此電路中累積并且被加到第i-1個(gè)轉(zhuǎn)換電路在前一循環(huán)結(jié)束時(shí)累積的結(jié)果。
[0073]優(yōu)選地，涉及見到相同圖像部分的各個(gè)像素的數(shù)字相加以以下方式進(jìn)行:轉(zhuǎn)換電路CONVi優(yōu)選包括斜坡轉(zhuǎn)換器，其包括在一定長(zhǎng)度的時(shí)間內(nèi)以給定的頻率計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器，此時(shí)間由待轉(zhuǎn)換的電勢(shì)差限定；計(jì)數(shù)器的最終內(nèi)容和初始內(nèi)容之間的差表示類似于此電勢(shì)差的值。然后各個(gè)轉(zhuǎn)換電路的計(jì)數(shù)器連接起來，使得在觸發(fā)新轉(zhuǎn)換之前第i-1個(gè)電路的計(jì)數(shù)器的內(nèi)容被用作第i個(gè)電路的計(jì)數(shù)器的初始內(nèi)容。
[0074]兩個(gè)階段轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字累積這樣達(dá)成，第一階段結(jié)束后計(jì)數(shù)器的內(nèi)容不重置，即第一階段結(jié)束時(shí)計(jì)數(shù)器的內(nèi)容保存作第二階段開始時(shí)計(jì)數(shù)器的初始內(nèi)容。第二階段結(jié)束時(shí)計(jì)數(shù)器的內(nèi)容表示兩個(gè)階段轉(zhuǎn)換結(jié)果的和。
[0075]圖4圖示了上述過程。圖中顯示了這樣的方法:像素的光電二極管的電荷交替地先被引至中間結(jié)點(diǎn)再被引至上游、下游結(jié)點(diǎn)，使得盡管圖像在兩個(gè)階段之間移動(dòng)了 D/2，在第二階段里源自見到與第一階段相同的圖像部分的光電二極管的電荷也被相加。
[0076]圖示了四個(gè)步驟，其分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)連續(xù)循環(huán)的每個(gè)階段PHla、PHlb、PH2a、PH2b的結(jié)束；在這兩個(gè)連續(xù)循環(huán)中，圖像在寬度為D的圖像線前移動(dòng)了間距D的兩倍。鄰近的寬度為D的方形表示像素；兩方形之間的界限表示上游和下游存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)；方形中間的水平虛線表示中間存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)。寬度為D(寬度沿移動(dòng)方向測(cè)量)的斑點(diǎn)區(qū)域表示在固定位置的圖像線；在此條前，傳感器像素相對(duì)于圖像從下游到上游相對(duì)移動(dòng)(圖中從上部到下部)。為使圖清晰，斑點(diǎn)圖像線顯示在傳感器旁邊。
[0077]曲線箭頭表示電荷首先到中間結(jié)點(diǎn)(每個(gè)循環(huán)的第一階段PHla、PH2a)、然后到下游和上游結(jié)點(diǎn)的電荷轉(zhuǎn)移，即兩個(gè)像素之間的結(jié)點(diǎn)(循環(huán)的第二階段PHlb、PH2b)。
[0078]在像素右邊顯示的、對(duì)著每個(gè)存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)位置的轉(zhuǎn)換電路號(hào)碼標(biāo)識(shí)哪個(gè)電路接收對(duì)應(yīng)于每個(gè)結(jié)點(diǎn)的電勢(shì)以將其采樣并轉(zhuǎn)換?？梢砸姷?
[0079]-第i-1個(gè)轉(zhuǎn)換器首先(PHla)從中間結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換像素Pi-1的兩個(gè)光電二極管所積分的電荷，然后(PHlb)從下游結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換像素Pi-1的下游光電二極管以及像素Pi的上游光電二極管給出的電荷；從而，第二階段中使用的兩個(gè)光電二極管見到了與第一階段相同的圖像線。
[0080]-下面的循環(huán)PH2a、PH2b完成了同樣的操作，但是如果考慮相同的圖像線，操作開始于像素Pi和轉(zhuǎn)換器CONVi ;這就是為什么第二循環(huán)必須將轉(zhuǎn)換電路CONVi (與像素Pi相聯(lián)系)執(zhí)行的轉(zhuǎn)換結(jié)果加到轉(zhuǎn)換電路CONVg在前一循環(huán)執(zhí)行的轉(zhuǎn)換結(jié)果。
[0081]圖5圖示了像素列(連續(xù)的三個(gè)像素Ph、Pi和Pi+1)以及與這些像素相聯(lián)系的轉(zhuǎn)換電路(COmviXONVi和C0NVi+1)。列導(dǎo)線CC連接起全部像素的輸出并且將存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)的電勢(shì)發(fā)送至轉(zhuǎn)換電路。像素以電子電路的形式表示并且對(duì)應(yīng)于參考圖2和圖3給出的物理描述。
[0082]下述配置假設(shè)，讀出是相關(guān)雙重采樣讀出，其中下面的操作順序進(jìn)行:重置存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)，采樣重置電平，然后從光電二極管轉(zhuǎn)移電荷至存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)以及最后采樣表示電荷的有用電勢(shì)電平。
[0083]另外，圖5的實(shí)施方式中，第i個(gè)轉(zhuǎn)換電路包括:
[0084]-兩個(gè)采樣電容，一個(gè)在第一采樣信號(hào)SHRi的控制下存儲(chǔ)重置電勢(shì)電平，另一個(gè)在第二采樣信號(hào)SHSi的控制下存儲(chǔ)有用電勢(shì)電平；信號(hào)SHRi和SHSi的發(fā)射同步于通過信號(hào)SELi或SEL，i的存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)(NDCi或NDEi)與列導(dǎo)線的連接；
[0085]-線性電壓斜坡產(chǎn)生器，其可以為全部轉(zhuǎn)換電路共有并傳遞電壓斜坡RMP;此斜坡施加到第二電容的一端；
[0086]-比較器CMP，其輸入連接至兩個(gè)電容，其在轉(zhuǎn)換開始時(shí)首先具有第一狀態(tài)，并且當(dāng)其第二輸入上的電勢(shì)在施加到第二電容的斜坡的影響下達(dá)到其第一輸入上的電勢(shì)時(shí)，轉(zhuǎn)變到第二狀態(tài)。
[0087]-計(jì)數(shù)器CPT，其從斜坡的起始對(duì)設(shè)定頻率的脈沖計(jì)數(shù)，并且當(dāng)比較器轉(zhuǎn)變時(shí)在比較器的控制下停止計(jì)數(shù)；為簡(jiǎn)潔起見，顯示了時(shí)鐘信號(hào)CLK，但是必須認(rèn)識(shí)到，只有從電壓斜坡RMP的起始才允許計(jì)數(shù)。
[0088]計(jì)數(shù)器的內(nèi)容在電壓斜坡期間增加，增加的值表示重置電勢(shì)和有用電勢(shì)之間的差。然而，如下所見，計(jì)數(shù)器的初始內(nèi)容可以從位于上游的計(jì)數(shù)器的(在前一循環(huán))最終內(nèi)容設(shè)定，使得在第i個(gè)轉(zhuǎn)換電路CONVi中直接把當(dāng)前結(jié)果加到前一循環(huán)結(jié)束時(shí)前一行電路CONVh的計(jì)數(shù)器得到的內(nèi)容。這樣，第N次循環(huán)結(jié)束時(shí)計(jì)數(shù)器的內(nèi)容表示在N次連續(xù)的讀出循環(huán)中見到相同圖像部分的N個(gè)像素所收集的電荷的轉(zhuǎn)換結(jié)果的總和。信號(hào)SHIFT允許轉(zhuǎn)換器CONVh的結(jié)果轉(zhuǎn)移至轉(zhuǎn)換器CONVi的計(jì)數(shù)器。
[0089]像素Pi的中間存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)可以通過行選擇導(dǎo)線SELi連接至列導(dǎo)線。下游存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)NDEi可以被行選擇導(dǎo)線SEL’ i另外選中。全部中間存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)NDCi可以由信號(hào)RST同時(shí)重置，同樣的，全部上游和下游存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)可以由信號(hào)RST’同時(shí)重置。全部像素共有的信號(hào)TRA可以使電荷從像素的兩個(gè)光電二極管轉(zhuǎn)移至中間結(jié)點(diǎn)NDCi ;同樣的，全部像素共有的信號(hào)TRA’可以使電荷從兩個(gè)光電二極管轉(zhuǎn)移至下游和上游結(jié)點(diǎn)。
[0090]全部像素共有的信號(hào)GR允許全部光電二極管的電勢(shì)在選定的積分時(shí)間之后被重置。
[0091]轉(zhuǎn)移信號(hào)TRA和TRA’為全部像素共有的情況使得以全局快門操作模式工作成為可能，其有益性在于，全部像素在同樣的積分時(shí)間而不是在取決于像素行號(hào)i的錯(cuò)開的時(shí)間周期被同時(shí)照射。全局重置信號(hào)GR為全部像素共有的情況還允許調(diào)整此共有積分時(shí)間。
[0092]參考顯示了周期為Tp的兩個(gè)測(cè)量循環(huán)的兩個(gè)階段PHla、PHlb以及PH2a、PH2b的時(shí)序圖圖6，圖5的電路如按照下述方式作用。
[0093]顯示了下述信號(hào):
[0094]-TRA，其以周期Tp從光電二極管控制電荷從光電二極管轉(zhuǎn)移至中間結(jié)點(diǎn)，TRA’，其也以周期Tp控制到下游和上游結(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)移，信號(hào)TRA’相對(duì)于信號(hào)TRA移動(dòng)了 Tp/2 ；
[0095]-RST和RST’，周期為Tp且相對(duì)于彼此移動(dòng)了 Tp/2的歸零信號(hào)；
[0096]-GR,可選的,周期為Tp/2,信號(hào)GR的末端在時(shí)間上具有相對(duì)于信號(hào)TRA末端和相對(duì)于信號(hào)TRA’末端相同的位置；
[0097]-SEL1至SELn，選擇第I至第N行的信號(hào)，在這些信號(hào)期間中間存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)連接至列導(dǎo)線CC，不論這是在測(cè)量重置電勢(shì)或是測(cè)量照明電勢(shì)；[0098]-SEL’!至SEL’N，選擇第I至第N行的連續(xù)信號(hào)，在這些信號(hào)期間下游存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)連接至列導(dǎo)線，同樣不論這是在測(cè)量重置電勢(shì)或是測(cè)量有用電勢(shì)；
[0099]-SHR1至SHRn，各自轉(zhuǎn)換電路CONV1至CONVn的第一電容上的重置電勢(shì)電平的采樣信號(hào)；這些信號(hào)依據(jù)行選擇信號(hào)產(chǎn)生:信號(hào)SELi選中第i個(gè)的中間結(jié)點(diǎn)時(shí)電路CONVi的信號(hào)SHRi被發(fā)射，信號(hào)SEL’ i選中此行下游結(jié)點(diǎn)時(shí)其被再一次發(fā)射；從而在每個(gè)轉(zhuǎn)換電路中重置電平(在相同的電容上)的采樣在每個(gè)循環(huán)內(nèi)發(fā)生兩次；
[0100]-SHS1至SHSn，各自轉(zhuǎn)換電路CONV1至CONVn的第二電容上的照明電勢(shì)電平的采樣信號(hào)；這些信號(hào)也依據(jù)行選擇信號(hào)產(chǎn)生:信號(hào)SELi選中第i個(gè)的中間結(jié)點(diǎn)時(shí)電路CONVi的信號(hào)SHSi被發(fā)射，信號(hào)SEL’ i選中此行下游結(jié)點(diǎn)時(shí)其被再一次發(fā)射；從而在每個(gè)轉(zhuǎn)換電路中有用電勢(shì)電平(在相同的電容上)的采樣在每個(gè)循環(huán)內(nèi)發(fā)生兩次；
[0101]-CONV:轉(zhuǎn)換控制信號(hào)，在最后一行的米樣信號(hào)SHSn之后同時(shí)傳遞至全部轉(zhuǎn)換電路；轉(zhuǎn)換控制信號(hào)觸發(fā)電壓斜坡和計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)；轉(zhuǎn)換在每個(gè)循環(huán)發(fā)生兩次，第一次在采樣全部中間結(jié)點(diǎn)的有用電勢(shì)之后，第二次在采樣下游結(jié)點(diǎn)的有用電勢(shì)之后；以及
[0102]-全部轉(zhuǎn)換器共有的信號(hào)SHIFT，其允許第1-Ι個(gè)轉(zhuǎn)換器的內(nèi)容轉(zhuǎn)移至第i個(gè)轉(zhuǎn)換器的計(jì)數(shù)器，使得此計(jì)數(shù)器被初始化至一個(gè)值，此值表示與第i個(gè)轉(zhuǎn)換器見到相同圖像部分的第I至第i_l個(gè)的轉(zhuǎn)換結(jié)果的當(dāng)前和；轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的結(jié)果會(huì)加到此初始內(nèi)容。
[0103]每個(gè)階段內(nèi)電荷積分的時(shí)間或者是Tp/2或者是Tint/2，其小于Tp/2且當(dāng)使用信號(hào)GR時(shí)可由信號(hào)GR的位置調(diào)整。信號(hào)GR的末端限定全部像素的積分時(shí)間起始。脈沖TRA和TRA’的末端分別限定第一和第二階段的積分時(shí)間的末端，因?yàn)檫@些信號(hào)將光電二極管中的內(nèi)容注入存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)。當(dāng)信號(hào)GR沒有被使用時(shí)，脈沖TRA或TRA’的末端也限定新的積分時(shí)間的起始點(diǎn)。
[0104]周期性兩階段循環(huán)按下述方式進(jìn)行:
[0105]第一階段PHla
[0106]-a)在Tint/2的時(shí)間內(nèi)電荷在光電二極管中積分；此時(shí)間內(nèi)，轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換前一階段采樣的信號(hào)；
[0107]-b)接近前一循環(huán)的信號(hào)已被轉(zhuǎn)換的積分時(shí)間Tint/2的末端，信號(hào)SHIFT在全部轉(zhuǎn)換電路將第i_l個(gè)計(jì)數(shù)器累積的結(jié)果轉(zhuǎn)移至第i個(gè)計(jì)數(shù)器，以根據(jù)這些結(jié)果在新轉(zhuǎn)換前初始化計(jì)數(shù)器；[0108]-c)接近積分時(shí)間的末端，在信號(hào)SHIFT之前或之中或之后，發(fā)射全局信號(hào)RST以重置全部中間存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)的電勢(shì)；
[0109]-d)信號(hào)RST之后，信號(hào)SEL1至SELn連續(xù)選擇第I至N行的中間存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)；列導(dǎo)線每次接收各自的重置電勢(shì)，采樣信號(hào)SHR1至SHRn每次采樣這些在相應(yīng)轉(zhuǎn)換器第一電容上的電勢(shì)；信號(hào)SEL’ j仍未激活；
[0110]-e)發(fā)射信號(hào)TRA,其將全部光電二極管的電荷轉(zhuǎn)移至中間結(jié)點(diǎn)；控制信號(hào)TRA’仍未激活；
[0111]-f)信號(hào)TRA之后，信號(hào)SEL1至SELn再次連續(xù)選中第I至N行的中間存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)；列導(dǎo)線每次接收表示存儲(chǔ)于中間存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)的電荷的有用電勢(shì)；采樣信號(hào)SHR1至SHRn每次在相應(yīng)轉(zhuǎn)換器的第二電容上采樣這些有用電勢(shì)；信號(hào)SEL’ i仍未激活；從而有用電勢(shì)在電荷被轉(zhuǎn)移到結(jié)點(diǎn)后被采樣，此結(jié)點(diǎn)的重置電勢(shì)先前已被采樣，這樣就允許了真正的相關(guān)雙重采樣；以及
[0112]-g)采樣全部重置電勢(shì)和有用電勢(shì)之后，轉(zhuǎn)換控制信號(hào)CONV被同時(shí)施加到全部轉(zhuǎn)換器；此控制信號(hào)觸發(fā)電壓斜坡和計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)；計(jì)數(shù)器增加的量取決于轉(zhuǎn)換器采樣的電勢(shì)差。
[0113] 上下文都考慮了步驟f和g，其構(gòu)成階段PHla的部分，因?yàn)樗鼈兩婕半A段PHla內(nèi)積分的電荷，然而這些步驟會(huì)持續(xù)到第二階段PHlb開始后，即光電二極管中的電荷重新開始積分之后，其中此重新積分在轉(zhuǎn)移信號(hào)TRA的末端之后開始。所以，這兩個(gè)階段是完全一致的，但是在某種程度上重疊。
[0114]第二階段PHlb
[0115]第二階段以同樣的方式進(jìn)行但是涉及的是下游結(jié)點(diǎn)而不是中間結(jié)點(diǎn)。所以，第二階段中，信號(hào)TRA變?yōu)椴患せ畈⒈恍盘?hào)TRA’替代；信號(hào)SEL1至SELn變?yōu)椴患せ畈⒈恍盘?hào)SEL，!至 SEL’ N 替代。
[0116]另外，不同于第一階段，信號(hào)SHIFT未被發(fā)射，即計(jì)數(shù)器未被重置。它們保持在第一階段積分的電荷轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)取得的結(jié)果；第二階段PHlb中產(chǎn)生的電荷的轉(zhuǎn)換從而從第一階段所得的結(jié)果增加計(jì)數(shù)器。只有在此第二轉(zhuǎn)換結(jié)束后信號(hào)SHIFT才會(huì)被再次發(fā)射。
[0117]N行轉(zhuǎn)換電路CONVn累積在N次連續(xù)循環(huán)中N個(gè)轉(zhuǎn)換電路見到的并且對(duì)應(yīng)于相同圖像部分的照明結(jié)果。它們傳遞總體的測(cè)量結(jié)果。此結(jié)果是周期為Tp的輸出。
[0118]根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的噪音小于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的噪音，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)光電二極管中都總是轉(zhuǎn)移其電荷至其自己的存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)。具體地說，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)移無噪音的相加電荷，而產(chǎn)生噪音的數(shù)字求和只在此模擬電荷求和之后進(jìn)行。
[0119]上文中，下游存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)和中間存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)都被認(rèn)為聯(lián)系到重置晶體管、讀取晶體管和行選擇晶體管。這就是為什么下游結(jié)點(diǎn)需要不同于中間結(jié)點(diǎn)行選擇信號(hào)SELi的行選擇信號(hào)SEL’it)然而，可以設(shè)想一種稍有不同的方案:盡管仍然提供如上所述的置于每個(gè)光電二極管側(cè)面的不同的存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)以及分開的信號(hào)TRA和TRA’，可以設(shè)想這兩個(gè)結(jié)點(diǎn)通過電導(dǎo)線而電連接(此導(dǎo)線接觸在實(shí)踐中為集成電路里η型擴(kuò)散的兩結(jié)點(diǎn))。這種變化的實(shí)施方式圖示于圖7中，圖中所示中間結(jié)點(diǎn)NDCi和下游結(jié)點(diǎn)NDEi通過導(dǎo)線相連。
[0120]兩個(gè)物理上不同的結(jié)點(diǎn)，一個(gè)接收電荷而另一個(gè)不接收電荷，它們被同時(shí)重置再同時(shí)讀取，在這種意義上，它們變成了從電學(xué)上講的共有結(jié)點(diǎn)。[0121]在階段PHla中，單一信號(hào)RST所控制的單一重置晶體管將兩個(gè)結(jié)點(diǎn)同時(shí)重置；它們共有的重置電平被米樣(信號(hào)SELi和同時(shí)信號(hào)SHRi);接下來,信號(hào)TRA將兩個(gè)光電二極管的電荷轉(zhuǎn)移至結(jié)點(diǎn)(此時(shí)中間結(jié)點(diǎn)從置于此結(jié)點(diǎn)側(cè)面的兩個(gè)光電二極管接收電荷)；在階段PHlb中，電荷繼續(xù)在光電二極管中積分，然后由信號(hào)TRA’再一次轉(zhuǎn)移至共有結(jié)點(diǎn)而中間不經(jīng)歷重置(此時(shí)下游結(jié)點(diǎn)從置于其側(cè)面的兩個(gè)光電二極管接收電荷)。這兩個(gè)階段接收的電荷在共有存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)模擬(無噪音)相加并且僅在此相加后才被數(shù)字化。從而，每個(gè)周期Tp內(nèi)只進(jìn)行一次單一的轉(zhuǎn)換，這樣就減小了噪音并緩和了轉(zhuǎn)換器速度上的限制。
[0122]共有結(jié)點(diǎn)上所得的電勢(shì)由讀取晶體管以及兩個(gè)連接結(jié)點(diǎn)共有的選擇晶體管(SELi)施加到列導(dǎo)線；與SELi同時(shí)的脈沖SHSi采樣此電勢(shì)。不存在選擇導(dǎo)線SEL’ i0
[0123]此實(shí)施方式中，圖8為其時(shí)序圖；相對(duì)圖6的差異如下所述:
[0124]-只存在一個(gè)周期為Tp/2的重置信號(hào)RST，其位于信號(hào)TRA之前而不是信號(hào)TRA’之前；
[0125]-跟隨信號(hào)的信號(hào)SHR和SHS的周期為Tp而不是Tp/2，信號(hào)SHR跟隨脈沖RST和之前信號(hào)TRA，信號(hào)SHS跟隨脈沖TRA’ ；
[0126]-信號(hào)SEL1至SELn分別與信號(hào)SHR1至SHRn以及信號(hào)SHS1至SHSn同步；不存在信號(hào)SEL’ ；以及
[0127]-轉(zhuǎn)換脈沖的周期為Tp而不是Tp/2并跟隨最后的信號(hào)SHSn。
[0128]同樣，具有可調(diào)積分時(shí)間的全局快門操作模式以及真正的相關(guān)雙重采樣讀出是可能的。
[0129]圖3至8的描述涉及在兩個(gè)階段周期性操作的傳感器；但是設(shè)想更多的階段也是可能的。大致上是方形的像素被分成更多的光電二極管，像素的光電二極管之間有多個(gè)中間存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)，還有與下游像素共享的下游存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)以及與上游像素共享的上游存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)。
[0130]轉(zhuǎn)換電路需要能夠在給定的階段里采樣多個(gè)存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)重置電勢(shì)值和多個(gè)有用電勢(shì)值；電路在每個(gè)轉(zhuǎn)換步驟進(jìn)行多個(gè)轉(zhuǎn)換(每個(gè)階段中有一個(gè)轉(zhuǎn)換步驟)。更精確的說，如果存在P個(gè)階段，一個(gè)階段中需要采樣P-1個(gè)重置電平和P-1個(gè)有用電平并且分別轉(zhuǎn)換P-1個(gè)電勢(shì)差；P-1個(gè)轉(zhuǎn)換的結(jié)果被數(shù)字相加。
[0131]例如，如果有三個(gè)階段，每個(gè)像素有三個(gè)光電二極管，一個(gè)共享的下游存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)，一個(gè)共享的上游存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)，和兩個(gè)中間存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)，其可以被稱為下游中間結(jié)點(diǎn)和上游中間結(jié)點(diǎn)。
[0132]存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)的使用是循環(huán)變更的，這允許了電荷從光電二極管沿著要將在這些階段內(nèi)見到相同的圖像部分的光電二極管的電荷轉(zhuǎn)移至在每個(gè)階段變化的結(jié)點(diǎn)組的方向轉(zhuǎn)移。有P-1個(gè)結(jié)點(diǎn)被使用，第P個(gè)結(jié)點(diǎn)未被使用而且此結(jié)點(diǎn)循環(huán)變更。
[0133]使用兩個(gè)而不是一個(gè)階段時(shí)，調(diào)制傳遞函數(shù)從0.64增加到0.90，使用三個(gè)階段時(shí)其進(jìn)一步改善并達(dá)到0.95。
[0134]也可以使用四階段結(jié)構(gòu)，其將進(jìn)一步改善調(diào)制傳遞函數(shù)，但是隨著階段個(gè)數(shù)增加所得的改善變得越來越不明顯。四個(gè)階段時(shí)此函數(shù)的理論值是0.97，所以所得的改善只有大約2%。
[0135]圖9圖示了三個(gè)階段的結(jié)構(gòu)，大致上為方形的每個(gè)像素有三個(gè)光電二極管PPDai'ProbjP PPDcitl圖10按照與圖4相同的原理圖示了三個(gè)階段PHla、PHlb和PHlc內(nèi)的圖像捕捉的示意圖，顯示出未使用結(jié)點(diǎn)的從上游到下游的循環(huán)變更。
[0136]圖11圖示了三階段操作的時(shí)序圖，包括轉(zhuǎn)移信號(hào)TRA、TRA’和TRA”，其與像素三個(gè)存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)中的每一個(gè)相聯(lián)系并且為全部像素共有，重置信號(hào)RST、RST’和RST”，其與像素結(jié)點(diǎn)中的每一個(gè)相聯(lián)系并且為全部像素共有，以及行選擇信號(hào)SEL、SEL’和SEL”，其與像素結(jié)點(diǎn)中的每一個(gè)相聯(lián)系并且為從I到N的每個(gè)像素所專有。為不使圖復(fù)雜化，采樣信號(hào)SHR和SHS未被顯示；它們與行選擇信號(hào)同步，應(yīng)當(dāng)理解為，每個(gè)階段進(jìn)行兩個(gè)系列的采樣和兩個(gè)系列轉(zhuǎn)換，因?yàn)槊總€(gè)階段內(nèi)三個(gè)存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)中的兩個(gè)從鄰近的光電二極管接收電荷。如果只有一個(gè)列導(dǎo)線，這些采樣連續(xù)進(jìn)行。轉(zhuǎn)換信號(hào)CONV控制兩個(gè)模擬電勢(shì)差的同時(shí)轉(zhuǎn)換。從而其以周期Tp/3在每個(gè)階段重復(fù)。信號(hào)SHIFT將轉(zhuǎn)換電路計(jì)數(shù)器初始化為前一行的計(jì)數(shù)器在前一循環(huán)結(jié)束時(shí)的內(nèi)容。其以周期Tp發(fā)射。
[0137]每個(gè)階段內(nèi)有兩個(gè)同時(shí)的重置信號(hào)，第三個(gè)未激活，當(dāng)改變階段時(shí)發(fā)生循環(huán)變更。同樣的，存在兩個(gè)同時(shí)的轉(zhuǎn)移信號(hào)而第三個(gè)仍未激活。就行選擇信號(hào)而言，如果只有一個(gè)列導(dǎo)線它們不可能是同步的，在這種情況下它們彼此相繼:信號(hào)SEL’ !至SEL’ N的系列接替SEL1至SELn的系列。同樣，每個(gè)階段使用兩個(gè)系列的信號(hào)，例如SEL1至SELn和SEL’ ι至SEL’ N，第三個(gè)未激活，并且對(duì)于其他階段進(jìn)行循環(huán)變更。
[0138]對(duì)于第i個(gè)轉(zhuǎn)換電路所讀取的第i個(gè)像素:
[0139]階段1:首先重置第i個(gè)像素的上游結(jié)點(diǎn)和上游中間結(jié)點(diǎn)；逐行采樣這兩個(gè)重置電勢(shì)；接下來，允許電荷從光電二極管到這兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)移(兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間的光電二極管的電荷為這兩個(gè)結(jié)點(diǎn)共享)；逐行采樣這些結(jié)點(diǎn)的有用電勢(shì)；在第i個(gè)轉(zhuǎn)換電路中同時(shí)地或連續(xù)地轉(zhuǎn)換兩個(gè)電勢(shì)差，其中的第i個(gè)轉(zhuǎn)換電路已經(jīng)用見到相同圖像部分的先前的像素預(yù)先初始化；下游 中間結(jié)點(diǎn)未被使用且不接收電荷。
[0140]階段2:重置兩個(gè)中間結(jié)點(diǎn)；這兩個(gè)重置電勢(shì)在相同的轉(zhuǎn)換電路被采樣，其中的轉(zhuǎn)換電路在階段I之后沒有被重置；允許電荷從光電二極管到所慮的兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)移(鄰近這兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的光電二極管的電荷是被共享的)；兩個(gè)采樣差再次在轉(zhuǎn)換電路被采樣和轉(zhuǎn)換；上游結(jié)點(diǎn)仍未使用。
[0141]階段3:除了使用了下游中間結(jié)點(diǎn)和下游結(jié)點(diǎn)之外其他相同；上游中間結(jié)點(diǎn)未被使用。未使用的結(jié)點(diǎn)從而經(jīng)歷循環(huán)變更。
[0142]階段3之后，第i個(gè)轉(zhuǎn)換器累積的計(jì)數(shù)結(jié)果轉(zhuǎn)移至第i+Ι個(gè)轉(zhuǎn)換器的計(jì)數(shù)器以得到所需的當(dāng)前和，這對(duì)于全部像素是同時(shí)的。
[0143]這樣，第一階段PHla內(nèi)，如果考慮標(biāo)號(hào)為i的三個(gè)鄰近存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn):
[0144]-在第一選擇脈沖SELi期間，第一存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)的重置電平在采樣電容被采樣，此重置電平在號(hào)RST之后得到；
[0145]-接下來，在選擇脈沖SEL’i期間，第二結(jié)點(diǎn)的重置電平在另一電容被采樣，此重置電平在信號(hào)RST’之后得到，信號(hào)RST’與信號(hào)RST同步；
[0146]-接下來，在另一脈沖SELi和另一脈沖SEL%期間，有用電平存儲(chǔ)于另外兩個(gè)電容(在同時(shí)轉(zhuǎn)移脈沖TRA和TRA’之后)；以及
[0147]-接下來，兩個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換基于這四個(gè)電容存儲(chǔ)的樣本進(jìn)行。
[0148]下面的階段中，此過程以第二和第三存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)重新開始，其使用重置信號(hào)RST’和RST”而不是RST和RST’、選擇信號(hào)SEL’和SEL”而不是SEL和SEL’以及同時(shí)轉(zhuǎn)移信號(hào)TRA’和TRA”而不是TRA和TRA’，等等。
[0149]通過循環(huán)變更第三階段也是如此。
[0150]計(jì)數(shù)器只在三個(gè)階段的每個(gè)新周期性循環(huán)重置，在階段PHla積分的電荷的轉(zhuǎn)換之前。
[0151]應(yīng)當(dāng)注意，根據(jù)本發(fā)明的圖像傳感器具有可以沿兩個(gè)方向運(yùn)轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，即圖像移動(dòng)的方向可以反轉(zhuǎn)而不損失TDI操作的益處；那么就需要設(shè)想，比如，計(jì)數(shù)器連接的反轉(zhuǎn)，或者甚至第i個(gè)像素與第N-1個(gè)轉(zhuǎn)換器相聯(lián)系。
[0152]如果需要，也可以選擇在小于N的η個(gè)像素上累積電荷。那么就需要在η個(gè)周期后將計(jì)數(shù)器歸零，并從第η個(gè)計(jì)數(shù)器讀取輸出結(jié)果。
【權(quán)利要求】
1.一種時(shí)間延遲電荷求和圖像傳感器，其電荷求和同步于所述傳感器與所述圖像之間的相對(duì)移動(dòng)，所述傳感器包括N個(gè)按間距D分布的像素行，列中第i個(gè)的每個(gè)像素包括在移動(dòng)方向上連續(xù)放置的第一和第二光電二極管(ProapProbj)，和通過電荷轉(zhuǎn)移柵極與所述光電二極管分離的三個(gè)電荷存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)，這些存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)包括位于兩個(gè)光電二極管之間的中間結(jié)點(diǎn)(NDCi),和與鄰近像素共享的其他兩個(gè)結(jié)點(diǎn)，所述其他兩個(gè)結(jié)點(diǎn)為，位于所述第i個(gè)像素的第一光電二極管與緊鄰第i個(gè)像素下游的第i+ι個(gè)像素的第二光電二極管之間的下游結(jié)點(diǎn)(NDEi)，和位于所述第i個(gè)像素的第二光電二極管與緊鄰第i個(gè)像素上游的第1-Ι個(gè)像素的第一光電二極管之間的上游結(jié)點(diǎn)(NDEp1),所述傳感器還包括: -與第i個(gè)每個(gè)像素相聯(lián)系的第i個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路(CONVi);以及 -控制所述轉(zhuǎn)移柵極和所述轉(zhuǎn)換電路的裝置，其控制的所述轉(zhuǎn)移柵極和所述轉(zhuǎn)換電路用以在周期為Tp的周期性循環(huán)內(nèi)從光電二極管轉(zhuǎn)移電荷至置于其側(cè)面的一個(gè)或另一個(gè)存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)，然后轉(zhuǎn)換這些電荷，其中Tp是圖像移動(dòng)等于所述像素行間距的距離所需的時(shí)間，其分為兩個(gè)階段，使得: -第一階段結(jié)束時(shí)，所述兩個(gè)光電二極管的電荷被轉(zhuǎn)移至所述中間結(jié)點(diǎn)；和 -時(shí)長(zhǎng)為Tp/2的第二階段結(jié)束時(shí)，所述第i個(gè)像素的第一光電二極管的電荷和所述第i+1個(gè)下游像素的第二光電二極管的電荷被轉(zhuǎn)移至所述下游結(jié)點(diǎn)，然后下游結(jié)點(diǎn)中的電荷在與第i個(gè)像素相聯(lián)系的所述第i個(gè)轉(zhuǎn)換電路(CONVi)中被轉(zhuǎn)換；以及 -在所述第i個(gè)轉(zhuǎn)換電路中將兩階段循環(huán)內(nèi)進(jìn)行的一次或多次轉(zhuǎn)換的結(jié)果與在前一循環(huán)結(jié)束時(shí)所述第i-l個(gè)轉(zhuǎn)換電路先前累積的結(jié)果累積起來的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述像素具有大致為方形的形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的圖像傳感器，其特征在于，提供了選擇裝置，用來彼此獨(dú)立地選擇所述中間結(jié)點(diǎn)或所述下游結(jié)點(diǎn)以讀取其中包含的電荷，其特征還在于，所述第一階段結(jié)束時(shí)，所述電荷轉(zhuǎn)移至所述中間結(jié)點(diǎn)之后，此結(jié)點(diǎn)的電荷在與第i個(gè)像素相聯(lián)系的所述第i個(gè)轉(zhuǎn)換電路被轉(zhuǎn)換。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的圖像傳感器，其特征在于，所述中間結(jié)點(diǎn)和所述下游結(jié)點(diǎn)通過導(dǎo)線電連接以構(gòu)成電共有結(jié)點(diǎn)，其特征還在于，電共有結(jié)點(diǎn)中包含的電荷只在所述第二階段結(jié)束時(shí)而不在所述第一階段結(jié)束時(shí)于所述第i個(gè)轉(zhuǎn)換電路被轉(zhuǎn)換。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像傳感器，其特征在于，提供了重置共有結(jié)點(diǎn)的裝置用以于電荷轉(zhuǎn)移至所述中間結(jié)點(diǎn)之前在所述第一階段而不是所述第二階段內(nèi)重置此結(jié)點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于，每個(gè)所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路包括計(jì)數(shù)器，所述計(jì)數(shù)器的內(nèi)容的增加正比于待轉(zhuǎn)換信號(hào)的模擬值，在所述周期性的兩階段循環(huán)開始時(shí)，而不是在同一循環(huán)的所述兩個(gè)階段之間，對(duì)應(yīng)于第i個(gè)像素的所述計(jì)數(shù)器的內(nèi)容被設(shè)定為之后第i-l個(gè)的轉(zhuǎn)換電路的計(jì)數(shù)器累積結(jié)果的值。
7.一種時(shí)間延遲電荷求和圖像傳感器，其電荷求和同步于所述傳感器與所述圖像之間的相對(duì)移動(dòng)，所述傳感器包括N個(gè)按間距D分布的像素行，大致為方形的每個(gè)像素包括在所述傳感器于所述圖像前的移動(dòng)方向上連續(xù)放置的P個(gè)光電二極管，P為大于2的整數(shù)，所述像素具有在像素的光電二極管之間的以及在給定像素列中鄰近像素的光電二極管之間的電荷存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)，所述像素還具有光電二極管與存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)移柵極，所述存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)可以連接至列導(dǎo)線和個(gè)數(shù)與列中像素個(gè)數(shù)相等的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，每個(gè)轉(zhuǎn)換電路在每個(gè)階段能夠同時(shí)進(jìn)行對(duì)應(yīng)于P-1個(gè)存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)上的電荷的P-1個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，這樣控制所述轉(zhuǎn)移柵極，使得電荷在周期為對(duì)應(yīng)于所述圖像移動(dòng)距離D所需的時(shí)間的周期性循環(huán)中從一個(gè)光電二極管或者轉(zhuǎn)移至位于所述光電二極管下游的存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)或者轉(zhuǎn)移至位于上游的結(jié)點(diǎn)，所述循環(huán)包括時(shí)長(zhǎng)相等的P個(gè)階段，所述柵極的控制使得每個(gè)階段中存在不從所述光電二極管接收電荷的存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)，并且不接收電荷的結(jié)點(diǎn)在每個(gè)新階段循環(huán)變更，其他存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)接收的電荷在周期的各個(gè)階段內(nèi)以及與所述移動(dòng)同步的N個(gè)連續(xù)周期內(nèi)被數(shù)字化并相加到一起，使得所述相加結(jié)果每次源自兩個(gè)鄰近的光電二極管，這兩個(gè)光電二極管在P個(gè)階段中并不是相同的，但是在P個(gè)階段的循環(huán)內(nèi)見到了相同的圖像部分。
【文檔編號(hào)】H04N5/372GK103918253SQ201280053661
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月4日
【發(fā)明者】F·邁耶, H·比涅 申請(qǐng)人:E2V半導(dǎo)體公司