本發(fā)明涉及圖像傳感，特別涉及一種圖像采樣系統(tǒng)及醫(yī)療級圖像傳感器。

背景技術：

1、醫(yī)療級圖像傳感器可以進入人體內(nèi)，在人體內(nèi)實現(xiàn)圖像采樣，例如內(nèi)窺鏡。然而醫(yī)療級圖像傳感器的功能的實現(xiàn)依賴于低功耗、小面積的圖像傳感器芯片，由于功耗和面積限制，芯片內(nèi)未集成列模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，醫(yī)療級的圖像傳感器的增益誤差較大，導致實際上獲得的電信號誤差較大，因此難以達到消費級圖像傳感器的清晰度。

2、因列模數(shù)轉(zhuǎn)換電路缺失，同行像素信號需要存儲并逐個讀出，而由于晶體管存在漏電流，先后列讀出電壓信號的方式會導致先讀出的列漏電流時間較短，而后讀出的列漏電流時間較長，因此不同列之間的圖像質(zhì)量有不均。并且，電容占用集成電路面積較大，因此良好采樣需求和醫(yī)療級圖像傳感器的面積限制難以兼顧。因此醫(yī)療級圖像傳感器的圖像質(zhì)量難以控制。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種圖像采樣系統(tǒng)及醫(yī)療級圖像傳感器，能夠以較小的集成電路資源，實現(xiàn)高精度的信號采樣，并降低了漏電流對圖像采樣的影響，從而提升了醫(yī)療級設備體內(nèi)采樣的成像清晰度。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

3、本發(fā)明提供了一種圖像采樣系統(tǒng)，包括：

4、像素陣列，所述像素陣列具有曝光時段；

5、多個復位電壓讀出電路，在所述曝光時段結(jié)束前，所述復位電壓輸出電路與所述像素陣列的輸出端電性連接，并讀出所述像素陣列的復位電壓信號，在所述曝光時段外所述復位電壓讀出電路浮接；

6、多個像素電壓讀出電路，在所述曝光時段內(nèi)，所述像素電壓讀出電路浮接，且在所述曝光時段結(jié)束后，所述像素電壓讀出電路與所述像素陣列的輸出端電性連接，并從所述像素陣列中讀出像素電壓信號；以及

7、調(diào)壓模塊，與所述復位電壓讀出電路的輸出端和所述像素電壓讀出電路的輸出端電性連接，并輸出所述像素電壓信號和所述復位電壓信號的差分信號。

8、在本發(fā)明一實施例中，所述調(diào)壓模塊包括全差分放大器，所述全差分放大器的第一輸入端通過第一列選開關與所述復位電壓讀出電路電性連接，所述全差分放大器的第二輸入端通過第二列選開關與所述像素電壓讀出電路電性連接。

9、在本發(fā)明一實施例中，所述調(diào)壓模塊包括多個存儲電容，所述存儲電容電性連接于所述全差分放大器的第一輸出端或第二輸出端，并接收所述全差分放大器的輸出電荷，其中，部分所述存儲電容中存儲所述像素陣列的像素電壓數(shù)據(jù)，另一部分所述存儲電容中存儲所述像素陣列的復位電壓數(shù)據(jù)。

10、在本發(fā)明一實施例中，所述調(diào)壓模塊包括差分放大器，所述差分放大器的第一輸入端與所述存儲電容電性連接，并接收所述復位電壓數(shù)據(jù)，所述差分放大器的第二輸入端與所述存儲電容電性連接，并接收所述像素電壓數(shù)據(jù)，所述調(diào)壓模塊的輸出端輸出所述像素電壓數(shù)據(jù)和所述復位電壓數(shù)據(jù)的差分信號。

11、在本發(fā)明一實施例中，所述第一列選開關和所述第二列選開關與所述像素陣列的同一個列電路電性連接，所述第一列選開關和所述第二列選開關同時閉合或同時斷開。

12、在本發(fā)明一實施例中，所述復位電壓讀出電路包括：

13、復位采樣電容，所述復位采樣電容的第一端與所述第一列選開關電性連接；以及

14、復位采樣開關，所述復位采樣開關的一端與所述復位采樣電容的第二端電性連接，所述復位采樣開關的另一端與所述列電路電性連接，其中多個所述復位采樣開關在所述曝光時段結(jié)束前閉合并斷開。

15、在本發(fā)明一實施例中，所述像素電壓讀出電路包括：

16、像素采樣電容，所述像素采樣電容的第一端與所述第二列選開關電性連接；以及

17、像素采樣開關，所述像素采樣開關的一端與所述像素采樣電容的第二端電性連接，所述像素采樣開關的另一端與所述列電路電性連接，其中所述像素采樣開關在所述曝光時段結(jié)束后閉合。

18、在本發(fā)明一實施例中，所述圖像采樣系統(tǒng)包括讀出開關，所述讀出開關的一端與所述復位采樣開關和所述復位采樣電容電性連接，所述讀出開關的一端與所述像素采樣開關和所述像素采樣電容電性連接，在所述像素采樣開關閉合后，所述讀出開關閉合，且在所述讀出開關的閉合期間，多個所述列電路的列選開關依次閉合并斷開。

19、在本發(fā)明一實施例中，在所述復位采樣開關閉合前，所述第一列選開關和所述第二列選開關閉合，且在所述像素采樣開關斷開后，所述第一列選開關和所述第二列選開關斷開。

20、本發(fā)明提供了一種醫(yī)療級圖像傳感器，包括：

21、如上所述的一種圖像采樣系統(tǒng)；

22、信號轉(zhuǎn)換模塊，與所述圖像采樣系統(tǒng)的輸出端連接，并接收所述圖像采樣系統(tǒng)輸出的差分信號，所述信號轉(zhuǎn)換模塊輸出所述差分信號經(jīng)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號，作為所述圖像采樣系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)；

23、圖像處理器，與所述信號轉(zhuǎn)換模塊的輸出端電性連接，接收并處理所述圖像數(shù)據(jù)。

24、如上所述，本發(fā)明提供了一種圖像采樣系統(tǒng)及醫(yī)療級圖像傳感器，能夠擺脫晶體管漏電流對信號采樣的影響，從而降低不同的讀出列電路因漏電流產(chǎn)生的成像差別。根據(jù)本發(fā)明提供的圖像采樣系統(tǒng)及醫(yī)療級圖像傳感器，圖像采樣系統(tǒng)的模擬增益僅受兩級放大器間的耦合電容和第二級放大器的放大電容的比例限制，因此系統(tǒng)模擬增益和像素陣列中的采樣電容大小無關，因此擺脫了陣列內(nèi)電路面積限制系統(tǒng)模擬增益大小的影響。并且根據(jù)本發(fā)明提供的圖像采樣系統(tǒng)及醫(yī)療級圖像傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)高增益輸出的信號雙采樣，并消除運放的失調(diào)電壓，從而提升電路信號輸出的精準度，提升圖像成像精度和清晰度。

25、當然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達到以上所述的所有優(yōu)點。

技術特征：

1.一種圖像采樣系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種圖像采樣系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)壓模塊包括全差分放大器，所述全差分放大器的第一輸入端通過第一列選開關與所述復位電壓讀出電路電性連接，所述全差分放大器的第二輸入端通過第二列選開關與所述像素電壓讀出電路電性連接。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種圖像采樣系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)壓模塊包括多個存儲電容，所述存儲電容電性連接于所述全差分放大器的第一輸出端或第二輸出端，并接收所述全差分放大器的輸出電荷，其中，部分所述存儲電容中存儲所述像素陣列的像素電壓數(shù)據(jù)，另一部分所述存儲電容中存儲所述像素陣列的復位電壓數(shù)據(jù)。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種圖像采樣系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)壓模塊包括差分放大器，所述差分放大器的第一輸入端與所述存儲電容電性連接，并接收所述復位電壓數(shù)據(jù)，所述差分放大器的第二輸入端與所述存儲電容電性連接，并接收所述像素電壓數(shù)據(jù)，所述調(diào)壓模塊的輸出端輸出所述像素電壓數(shù)據(jù)和所述復位電壓數(shù)據(jù)的差分信號。

5.根據(jù)權利要求2所述的一種圖像采樣系統(tǒng)，其特征在于，所述第一列選開關和所述第二列選開關與所述像素陣列的同一個列電路電性連接，所述第一列選開關和所述第二列選開關同時閉合或同時斷開。

6.根據(jù)權利要求5所述的一種圖像采樣系統(tǒng)，其特征在于，所述復位電壓讀出電路包括：

7.根據(jù)權利要求6所述的一種圖像采樣系統(tǒng)，其特征在于，所述像素電壓讀出電路包括：

8.根據(jù)權利要求7所述的一種圖像采樣系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像采樣系統(tǒng)包括讀出開關，所述讀出開關的一端與所述復位采樣開關和所述復位采樣電容電性連接，所述讀出開關的一端與所述像素采樣開關和所述像素采樣電容電性連接，在所述像素采樣開關閉合后，所述讀出開關閉合，且在所述讀出開關的閉合期間，多個所述列電路的列選開關依次閉合并斷開。

9.根據(jù)權利要求8所述的一種圖像采樣系統(tǒng)，其特征在于，在所述復位采樣開關閉合前，所述第一列選開關和所述第二列選開關閉合，且在所述像素采樣開關斷開后，所述第一列選開關和所述第二列選開關斷開。

10.一種醫(yī)療級圖像傳感器，其特征在于，包括：

技術總結(jié)
本發(fā)明提供了一種圖像采樣系統(tǒng)及醫(yī)療級圖像傳感器，圖像采樣系統(tǒng)包括：像素陣列，像素陣列具有曝光時段；多個復位電壓讀出電路，在曝光時段結(jié)束前，復位電壓輸出電路與像素陣列的輸出端電性連接，并讀出像素陣列的復位電壓信號，在曝光時段外復位電壓讀出電路浮接；多個像素電壓讀出電路，在曝光時段內(nèi)，像素電壓讀出電路浮接，且在曝光時段結(jié)束后，像素電壓讀出電路與像素陣列的輸出端電性連接，并從像素陣列中讀出像素電壓信號；以及調(diào)壓模塊，與復位電壓讀出電路的輸出端和像素電壓讀出電路的輸出端電性連接，并輸出像素電壓信號和復位電壓信號的差分信號。本發(fā)明能夠以較小的集成電路資源，實現(xiàn)高精度的信號采樣。

技術研發(fā)人員：余斌,劉明,黃瑞,汪波
受保護的技術使用者：合肥海圖微電子有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/21