本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種新型的圖像傳感單元電路和一種像元。

背景技術(shù)：

高壓型傳感器需要與CMOS電路結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)電信號的放大和輸出，但高壓型傳感器接幾十伏甚至一百多伏的高壓偏置，這遠(yuǎn)超出了普通CMOS工藝的耐壓能力，在使用中一旦高壓型傳感器發(fā)生短路，高壓就會進(jìn)入CMOS電路中，將CMOS電路燒毀。其中，圖1是常用的圖像傳感單元電路結(jié)構(gòu)，整個圖像傳感單元電路由積分放大器AMP’、復(fù)位開關(guān)RST’作為控制開關(guān)、積分電容Cint’構(gòu)成，常用的圖像傳感單元電路可以實(shí)現(xiàn)將傳感器的光電流進(jìn)行積分放大的功能。具體地，圖1所示的常用的圖像傳感單元電路結(jié)構(gòu)，若采用標(biāo)準(zhǔn)的5V CMOS工藝，CMOS器件(積分放大器AMP’和復(fù)位開關(guān)RST’等)的耐壓通常在6V，若高壓型傳感器短路，則高電壓Vb’進(jìn)入圖像傳感單元電路中，瞬間擊穿圖像傳感單元電路中的CMOS器件，并且會通過圖像傳感單元電路的公共信號通路影響全圖像傳感芯片的其他圖像傳感單元電路，從而使整個單元陣列都無法正常工作。

為了防止上述問題發(fā)生，圖像傳感單元電路只能采用高壓CMOS工藝制作來提高CMOS電路的耐壓能力。通常采用特殊的高壓CMOS工藝后，CMOS電路可以耐高壓，即使高壓進(jìn)入CMOS電路，CMOS電路也能正常工作，而不會燒毀。但這大大增加了CMOS電路的制造成本，而且現(xiàn)有的高壓CMOS工藝最多到40V，限制了高壓型傳感器的使用電壓范圍，另外，高壓CMOS管的尺寸大，器件間距也大，此時只能犧牲CMOS電路性能，壓縮器件面積，以保證能在有限的單元面積中放下所有器件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是發(fā)明人基于以下認(rèn)識和發(fā)現(xiàn)提出的：

在高壓傳感器應(yīng)用下，CMOS電路需滿足以下幾點(diǎn)：第一，不需要高成本的特殊工藝，在普通工藝下就能實(shí)現(xiàn)；第二，具有高壓保護(hù)機(jī)制，防止高壓進(jìn)入電路燒毀芯片；第三，支持高壓傳感器的偏置電壓能到100V，否則會影響高壓傳感器的響應(yīng)效率；第四，高壓保護(hù)電路結(jié)構(gòu)簡單，面積小，易于集成在圖像傳感單元電路中；第五，高壓保護(hù)機(jī)制不影響正常工作時的電路性能。

鑒于上述問題，提出了本發(fā)明實(shí)施例以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種新型的圖像傳感單元電路和相應(yīng)的一種像元。

為了解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例公開了一種新型的圖像傳感單元電路，包括：圖像傳感單元電路，所述圖像傳感單元電路用于在高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊正常工作時，對所述高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊生成的電信號進(jìn)行放大和輸出；所述高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊與預(yù)設(shè)高壓偏置提供端相連；高壓保護(hù)模塊，所述高壓保護(hù)模塊分別與所述高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊和所述圖像傳感單元電路相連，所述高壓保護(hù)模塊用于在所述高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊短路時，保護(hù)所述圖像傳感單元電路。

優(yōu)選地，所述高壓保護(hù)模塊包括：限流單元，所述限流單元的一端與所述高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊相連；隔離單元，所述隔離單元的一端與所述限流單元的另一端相連，所述隔離單元的另一端與所述圖像傳感單元電路相連，所述隔離單元的一端與所述限流單元的另一端之間具有節(jié)點(diǎn)；電流泄放單元，所述電流泄放單元的一端與所述節(jié)點(diǎn)相連，所述電流泄放單元的另一端與預(yù)設(shè)電流泄放端口相連；所述預(yù)設(shè)電流泄放端口具有預(yù)設(shè)電壓。

優(yōu)選地，所述限流單元為第一電阻。

優(yōu)選地，所述隔離單元為第二電阻。

優(yōu)選地，所述電流泄放單元為齊納二極管，所述齊納二極管的陰極與所述節(jié)點(diǎn)相連，所述齊納二極管的陽極與所述預(yù)設(shè)電流泄放端口相連。

優(yōu)選地，所述電流泄放單元為普通二極管，所述普通二極管的陽極與所 述節(jié)點(diǎn)相連，所述普通二極管的陰極與所述預(yù)設(shè)電流泄放端口相連。

優(yōu)選地，所述圖像傳感單元電路包括：積分放大器，所述積分放大器的負(fù)向輸入端與所述隔離單元的另一端相連，所述積分放大器的正向輸入端與預(yù)設(shè)參考電壓提供端相連，所述積分放大器的輸出端作為所述圖像傳感單元電路的輸出端；復(fù)位開關(guān)，所述復(fù)位開關(guān)的兩端分別與所述積分放大器的負(fù)向輸入端和輸出端相連；積分電容，所述積分電容的兩端分別與所述積分放大器的負(fù)向輸入端和輸出端相連。

優(yōu)選地，所述高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊為光電探測器，所述光電探測器的陰極與所述預(yù)設(shè)高壓偏置提供端相連，所述光電探測器的陽極與所述高壓保護(hù)模塊相連。

為了解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例還公開了一種像元，包括：高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊，所述高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊與預(yù)設(shè)高壓偏置提供端相連；所述的新型的圖像傳感單元電路，所述新型的圖像傳感單元電路與所述高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊相連。

優(yōu)選地，所述高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊為光電探測器。

本發(fā)明實(shí)施例包括以下優(yōu)點(diǎn)：

第一，通過在圖像傳感單元電路的基礎(chǔ)上增加高壓保護(hù)模塊，以在高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊短路時，對短路電流進(jìn)行泄放，防止高壓進(jìn)入圖像傳感單元電路而燒毀圖像傳感芯片和圖像傳感單元電路，從而圖像傳感單元電路不需要高成本的特殊工藝，在普通工藝下就能實(shí)現(xiàn)；

第二，預(yù)設(shè)高壓偏置提供端提供的電壓可以大于或等于100V，從而不會影響高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊例如高壓傳感器的響應(yīng)效率；

第三，通過第一電阻、第二電阻和普通二極管(或齊納二極管)即可構(gòu)成高壓保護(hù)模塊，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，功耗和面積小，易于與圖像傳感單元電路進(jìn)行集成；

第四，高壓保護(hù)模塊不影響高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊正常工作時圖像傳感單元電路的性能。

附圖說明

圖1是常用的圖像傳感單元電路結(jié)構(gòu)；

圖2是本發(fā)明的一種新型的圖像傳感單元電路實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是本發(fā)明的一種新型的圖像傳感單元電路實(shí)施例中電流泄放單元為齊納二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的另一種新型的圖像傳感單元電路實(shí)施例中電流泄放單元為普通二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

本發(fā)明實(shí)施例的核心構(gòu)思之一在于，通過在圖像傳感單元電路的基礎(chǔ)上增加結(jié)構(gòu)簡單、功耗和面積小的高壓保護(hù)模塊，從而在高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊短路時，防止高壓進(jìn)入圖像傳感單元電路而燒毀圖像傳感芯片和圖像傳感單元電路，且不影響電路性能。

本發(fā)明實(shí)施例的一種新型的圖像傳感單元電路1，具體可以包括如下模塊：圖像傳感單元電路11和高壓保護(hù)模塊12。其中，圖像傳感單元電路11用于在高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊13正常工作時，對高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊13生成的電信號進(jìn)行放大和輸出；高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊13與預(yù)設(shè)高壓偏置提供端14相連；高壓保護(hù)模塊12分別與高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊13和圖像傳感單元電路11相連，高壓保護(hù)模塊12用于在高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊13短路時，保護(hù)圖像傳感單元電路11。

優(yōu)選地，預(yù)設(shè)高壓偏置提供端14提供的電壓可以大于或等于100V，從而可以保證高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊13例如高壓傳感器的響應(yīng)效率，其中，需要說明的是，當(dāng)預(yù)設(shè)高壓偏置提供端14提供的電壓小于100V時，高壓保護(hù)模塊12同樣可以在高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊13短路時，保護(hù)圖像傳感單元電路11。。優(yōu)選地，高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊13可以為光電探測器A等，光電探測器 A的陰極與預(yù)設(shè)高壓偏置提供端14相連，光電探測器A的陽極與高壓保護(hù)模塊12相連。

優(yōu)選地，高壓保護(hù)模塊12可以包括：限流單元121、隔離單元122和電流泄放單元123。其中，限流單元121的一端與高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊13相連；隔離單元122的一端與限流單元121的另一端相連，隔離單元122的另一端與圖像傳感單元電路11相連，隔離單元122的一端與限流單元121的另一端之間具有節(jié)點(diǎn)N3；電流泄放單元123的一端與節(jié)點(diǎn)N3相連，電流泄放單元123的另一端與預(yù)設(shè)電流泄放端口相連；預(yù)設(shè)電流泄放端口可以具有預(yù)設(shè)電壓HVCOM。

優(yōu)選地，限流單元121可以為第一電阻R1，其中，在不影響新型的圖像傳感單元電路1總面積的前提下，可以選擇大阻值、小面積的電阻作為第一電阻R1，從而當(dāng)高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊13短路時，可以限制短路電流。優(yōu)選地，隔離單元122可以為第二電阻R2，其中，在不影響新型的圖像傳感單元電路1總面積的前提下，可以選擇大阻值、小面積的電阻作為第二電阻R2，從而當(dāng)高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊13短路時，短路電流將優(yōu)先通過電流泄放單元123進(jìn)行泄放，從而保護(hù)圖像傳感單元電路11和圖像傳感單元電路11所屬的圖像傳感芯片。優(yōu)選地，電流泄放單元123可以為齊納二極管ZD，齊納二極管ZD的陰極與節(jié)點(diǎn)N3相連，齊納二極管ZD的陽極與預(yù)設(shè)電流泄放端口相連，其中，在不影響新型的圖像傳感單元電路1總面積的前提下，可以選擇大面積的齊納二極管ZD，從而當(dāng)高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊13短路時，可以確保節(jié)點(diǎn)N3的電壓不會高于圖像傳感單元電路11的電源電壓。優(yōu)選地，電流泄放單元123可以為普通二極管Diode，普通二極管Diode的陽極與節(jié)點(diǎn)N3相連，普通二極管Diode的陰極與預(yù)設(shè)電流泄放端口相連，其中，在不影響新型的圖像傳感單元電路1總面積的前提下，可以選擇大面積的普通二極管Diode，從而當(dāng)高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊13短路時，可以確保節(jié)點(diǎn)N3的電壓不會高于圖像傳感單元電路11的電源電壓。

優(yōu)選地，圖像傳感單元電路11可以包括：積分放大器AMP、復(fù)位開關(guān)RST和積分電容C1。其中，積分放大器AMP的負(fù)向輸入端與隔離單元122 的另一端相連，積分放大器AMP的正向輸入端與預(yù)設(shè)參考電壓提供端相連，積分放大器AMP的輸出端作為圖像傳感單元電路11的輸出端，積分放大器AMP的電源端與上述電源相連，積分放大器AMP可以由CMOS器件構(gòu)成；復(fù)位開關(guān)RST的兩端分別與積分放大器AMP的負(fù)向輸入端和輸出端相連，復(fù)位開關(guān)RST可以由CMOS器件構(gòu)成；積分電容C1的兩端分別與積分放大器AMP的負(fù)向輸入端和輸出端相連，。

參照圖2，示出了本發(fā)明的一種新型的圖像傳感單元電路1實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。如圖2所示，整個電路主要由高壓保護(hù)模塊12和積分放大器AMP構(gòu)成，光電探測器A探測的電信號(光電流)先經(jīng)過高壓保護(hù)模塊12，再送到積分放大器AMP的負(fù)向輸入端。圖2所示電路的工作原理如下：若光電探測器A正常工作，高壓保護(hù)模塊12的保護(hù)機(jī)制不啟動，光電探測器A產(chǎn)生的光電流無損地從節(jié)點(diǎn)N1(即高壓保護(hù)模塊12的輸入端)傳到節(jié)點(diǎn)N2(即積分放大器AMP的負(fù)向輸入端)，積分放大器AMP對光電流進(jìn)行積分放大，最后輸出積分電壓信號VO；若光電探測器A發(fā)生短路，預(yù)設(shè)高壓偏置提供端14提供的高電壓Vb傳到節(jié)點(diǎn)N1，高壓保護(hù)模塊12的保護(hù)機(jī)制啟動，節(jié)點(diǎn)N3的電壓被鉗制在一個安全電壓Vs(小于圖像傳感單元電路11的電源電壓)，以保護(hù)圖像傳感單元電路11，高電壓Vb產(chǎn)生的大電流通過預(yù)設(shè)電流泄放端口泄放，不會影響到圖像傳感單元電路11內(nèi)部的CMOS電路。

參照圖3，示出了本發(fā)明的一種新型的圖像傳感單元電路1實(shí)施例中電流泄放單元123為齊納二極管ZD的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，整個電路主要由高壓保護(hù)模塊12和積分放大器AMP構(gòu)成，其中，高壓保護(hù)模塊12由第一電阻R1、齊納二極管ZD和第二電阻R2構(gòu)成。圖3所示電路的工作原理如下：若光電探測器A正常工作，節(jié)點(diǎn)N1、節(jié)點(diǎn)N2和節(jié)點(diǎn)N3的電位相等，并等于預(yù)設(shè)參考電壓提供端提供的電壓VR，此時，齊納二極管ZD兩端壓降小，齊納二極管ZD不開啟，光電探測器A的光電流無損地從節(jié)點(diǎn)N1傳到節(jié)點(diǎn)N2，積分放大器AMP對光電流進(jìn)行積分放大，輸出積分電壓信號VO；若光電探測器A發(fā)生短路，預(yù)設(shè)高壓偏置提供端14提供的高電 壓Vb傳到節(jié)點(diǎn)N1，節(jié)點(diǎn)N3的電位也隨之變高，當(dāng)節(jié)點(diǎn)N3的電位比安全電壓Vs高時，此時，安全電壓Vs為預(yù)設(shè)電壓HVCOM+齊納二極管ZD的開啟電壓VD1，齊納二極管ZD開啟，將節(jié)點(diǎn)N3的電壓鉗制在安全電壓Vs，高電壓Vb產(chǎn)生的電流通過齊納二極管ZD從預(yù)設(shè)電流泄放端口流走，此時，第一電阻R1起到限流作用，可以減小高電壓Vb產(chǎn)生的電流，節(jié)點(diǎn)N2和節(jié)點(diǎn)N3的電位相等，因此高電壓Vb和大電流都不會傳到節(jié)點(diǎn)N2，從而保護(hù)了積分放大器AMP等電路器件。

參照圖4，示出了本發(fā)明的另一種新型的圖像傳感單元電路1實(shí)施例中電流泄放單元123為普通二極管Diode的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，整個電路主要由高壓保護(hù)模塊12和積分放大器AMP構(gòu)成，其中，高壓保護(hù)模塊12由第一電阻R1、普通二極管Diode和第二電阻R2構(gòu)成。圖4所示電路的工作原理如下：若光電探測器A正常工作，節(jié)點(diǎn)N1、節(jié)點(diǎn)N2和節(jié)點(diǎn)N3的電位相等，并等于預(yù)設(shè)參考電壓提供端提供的電壓VR，預(yù)設(shè)參考電壓提供端提供的電壓VR小于預(yù)設(shè)電壓HVCOM，此時普通二極管Diode反偏，不導(dǎo)通，光電探測器A的光電流無損地從節(jié)點(diǎn)N1傳到節(jié)點(diǎn)N2，積分放大器AMP對光電流進(jìn)行積分放大，輸出積分電壓信號VO；若光電探測器A發(fā)生短路，高電壓Vb傳到節(jié)點(diǎn)N1，節(jié)點(diǎn)N3的電位也隨之變高，當(dāng)節(jié)點(diǎn)N3的電位比安全電壓Vs高時，此時，安全電壓Vs為預(yù)設(shè)電壓HVCOM+普通二極管Diode的開啟電壓VD2，普通二極管Diode正偏，將節(jié)點(diǎn)N3的電壓鉗制在安全電壓Vs，高電壓Vb產(chǎn)生的電流，通過普通二極管Diode從預(yù)設(shè)電流泄放端口流走，第一電阻R1起到限流作用，減小高電壓Vb產(chǎn)生的電流，節(jié)點(diǎn)N2和節(jié)點(diǎn)N3的電位相等，因此高壓和大電流都不會傳到節(jié)點(diǎn)N2，從而保護(hù)了積分放大器AMP等電路器件。

參照圖2，本發(fā)明實(shí)施例還公開了一種像元，包括：高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊13和上述的新型的圖像傳感單元電路1。其中，高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊13與預(yù)設(shè)高壓偏置提供端14相連；新型的圖像傳感單元電路1與高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊13相連。

優(yōu)選地，高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊13可以為光電探測器A。

本發(fā)明實(shí)施例包括以下優(yōu)點(diǎn)：

第一，通過在圖像傳感單元電路的基礎(chǔ)上增加高壓保護(hù)模塊，以在高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊短路時，對短路電流進(jìn)行泄放，防止高壓進(jìn)入圖像傳感單元電路而燒毀圖像傳感芯片和圖像傳感單元電路，從而圖像傳感單元電路不需要高成本的特殊工藝，在普通工藝下就能實(shí)現(xiàn)；

第二，預(yù)設(shè)高壓偏置提供端提供的電壓可以大于或等于100V，從而不會影響高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊例如高壓傳感器的響應(yīng)效率；

第三，通過第一電阻、第二電阻和普通二極管(或齊納二極管)即可構(gòu)成高壓保護(hù)模塊，結(jié)構(gòu)簡單，面積小，易于與圖像傳感單元電路進(jìn)行集成；

第四，高壓保護(hù)模塊不影響高壓型光電轉(zhuǎn)換模塊正常工作時圖像傳感單元電路的性能。

對于像元實(shí)施例而言，由于其包括新型的圖像傳感單元電路實(shí)施例，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見新型的圖像傳感單元電路實(shí)施例的部分說明即可。

本說明書中的各個實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。

盡管已描述了本發(fā)明實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實(shí)施例做出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明實(shí)施例范圍的所有變更和修改。

最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實(shí)體或者操作與另一個實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù) 語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者終端設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者終端設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者終端設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上對本發(fā)明所提供的一種新型的圖像傳感單元電路和一種像元，進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。