[发明专利]一种像素单元、图像传感器及其控制方法

说明书

本发明公开一种像素单元、图像传感器及其控制方法，像素单元包括二极管、感光器件以及第一电容；所述二极管的一端分别与所述感光器件和第一电容连接；所述第一电容与所述感光器件并联；利用二极管的单向导电特性代替传统MOS管的开关功能，简化了像素单元的电路结构，配合外围控制电路大大简化了图像传感器本身的电路结构，降低了图像传感器本身的对制造工艺要求、简化了制作工序降低了成本，且因为不需要做MOS管，所以可以在多种基材上实现，进一步降低了图像传感器的成本，从而降低了大面积图像传感器阵列的生产成本，使大面积图像传感器应用及推广成为可能。

技术领域

本发明涉及图像传感器领域，尤其涉及一种像素单元、图像传感器及其控制方法。

背景技术

光学图像传感器，主要应用场景有以下几个：RGB摄像头、红外摄像头、指纹模块、扫描仪等。目前主要是用CMOS及CCD工艺制作而成，是一种高精度图像传感器。这些图像传感器内部电路主要结构由感光元件、复位开关、曝光控制开关、信号放大、行读出开关等电路构成，通常根据单个像素所需要MOS管个数来划分为：1T、2T、3T、4T等(几T就指在单个像素边上放了几个MOS管)，这些MOS管的线路被用作电子开关及放大器,用来解决不同像素之间的复位、串扰隔离、信号放大以及信号读出等问题。

例如4T架构的电路工作原理是：T1是一个复位晶体管，用于复位感光元件上的电荷；T2是一个曝光时间控制管，用于精确控制图像的曝光时间；T3是一个源极跟随器，用于放大感光元件上的微弱电信号；T4是一个行选开关，该开关打开后，当前传感器上的信号才会输出给到后面的ADC，ADC再进行信号采样。

这种多开关组成的图像传感器，虽然采集精度高，但由于在单个像素单元上采用多个MOS管作为开关、放大和选通等，且每个像素需要多根控制线(通常每个MOS管都需要一个控制信号)，电路复杂度高，制造工艺复杂，成本较高，不适合用来做大面积但精度要求相对较低且速度要求不高的低成本图像传感器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种像素单元、图像传感器及其控制方法，能够简化图像传感器的电路结构，降低图像传感器的成本。

为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案为：

一种像素单元，包括二极管、感光器件以及第一电容；

所述二极管的一端分别与所述感光器件和第一电容连接；

所述第一电容与所述感光器件并联；

在所述感光器件复位期间所述二极管对所述第一电容充电以供所述感光器件工作期间使用；

在所述感光器件工作期间所述二极管不导通，在传递感光器件的电信号时所述二极管导通。

进一步的，所述二极管与所述感光器件相连接的端同极性。

进一步的，所述感光器件为光电传感器。

进一步的，所述二极管的正极与所述感光器件的正极连接。

进一步的，所述电容为平板电容或所述感光器件的寄生电容。

为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：

一种图像传感器，包括像素阵列、控制器、电源、模数转换器、第二电容复位开关和第二电容；

所述像素阵列包括一个或多个并联的如上述的像素单元；

所述电源的一端与所述像素阵列的输入端连接；

所述像素阵列的输出端与所述控制器的输入端连接；

所述控制器包括第一输出端、第二输出端和第三输出端；

所述第一输出端与所述模数转换器连接；