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(jí)圖像傳感器。

背景技術(shù)：

1、醫(yī)療級(jí)圖像傳感器可以進(jìn)入人體內(nèi)，在人體內(nèi)實(shí)現(xiàn)圖像采樣，例如內(nèi)窺鏡。然而醫(yī)療級(jí)圖像傳感器的功能的實(shí)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(jí)的圖像傳感器的增益誤差較大，導(dǎo)致實(shí)際上獲得的電信號(hào)誤差較大，因此難以達(dá)到消費(fèi)級(jí)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(hào)需要存儲(chǔ)并逐個(gè)讀出，而由于晶體管存在漏電流，先后列讀出電壓信號(hào)的方式會(huì)導(dǎo)致先讀出的列漏電流時(shí)間較短，而后讀出的列漏電流時(shí)間較長(zhǎng)，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(jí)圖像傳感器的面積限制難以兼顧。因此醫(yī)療級(jí)圖像傳感器的圖像質(zhì)量難以控制。

技術(shù)實(shí)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(jí)圖像傳感器，能夠以較小的集成電路資源，實(shí)現(xiàn)高精度的信號(hào)采樣，并降低了漏電流對(duì)圖像采樣的影響，從而提升了醫(yī)療級(jí)設(shè)備體內(nèi)采樣的成像清晰度。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)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(shí)段；

5、多個(gè)復(fù)位電壓讀出電路，在所述曝光時(shí)段結(jié)束前，所述復(fù)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(fù)位電壓信號(hào)，在所述曝光時(shí)段外所述復(fù)位電壓讀出電路浮接；

6、多個(gè)像素電壓讀出電路，在所述曝光時(shí)段內(nèi)，所述像素電壓讀出電路浮接，且在所述曝光時(shí)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(hào)；以及

7、調(diào)壓模塊，與所述復(fù)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(hào)和所述復(fù)位電壓信號(hào)的差分信號(hào)。

8、在本發(fā)明一實(shí)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(guò)第一列選開(kāi)關(guān)與所述復(fù)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(guò)第二列選開(kāi)關(guān)與所述像素電壓讀出電路電性連接。

9、在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述調(diào)壓模塊包括多個(gè)存儲(chǔ)電容，所述存儲(chǔ)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(chǔ)電容中存儲(chǔ)所述像素陣列的像素電壓數(shù)據(jù)，另一部分所述存儲(chǔ)電容中存儲(chǔ)所述像素陣列的復(fù)位電壓數(shù)據(jù)。

10、在本發(fā)明一實(shí)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(chǔ)電容電性連接，并接收所述復(fù)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(chǔ)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(fù)位電壓數(shù)據(jù)的差分信號(hào)。

11、在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述第一列選開(kāi)關(guān)和所述第二列選開(kāi)關(guān)與所述像素陣列的同一個(gè)列電路電性連接，所述第一列選開(kāi)關(guān)和所述第二列選開(kāi)關(guān)同時(shí)閉合或同時(shí)斷開(kāi)。

12、在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述復(fù)位電壓讀出電路包括：

13、復(fù)位采樣電容，所述復(fù)位采樣電容的第一端與所述第一列選開(kāi)關(guān)電性連接；以及

14、復(fù)位采樣開(kāi)關(guān)，所述復(fù)位采樣開(kāi)關(guān)的一端與所述復(fù)位采樣電容的第二端電性連接，所述復(fù)位采樣開(kāi)關(guān)的另一端與所述列電路電性連接，其中多個(gè)所述復(fù)位采樣開(kāi)關(guān)在所述曝光時(shí)段結(jié)束前閉合并斷開(kāi)。

15、在本發(fā)明一實(shí)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(kāi)關(guān)電性連接；以及

17、像素采樣開(kāi)關(guān)，所述像素采樣開(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)的另一端與所述列電路電性連接，其中所述像素采樣開(kāi)關(guān)在所述曝光時(shí)段結(jié)束后閉合。

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

19、在本發(fā)明一實(shí)施例中，在所述復(fù)位采樣開(kāi)關(guān)閉合前，所述第一列選開(kāi)關(guān)和所述第二列選開(kāi)關(guān)閉合，且在所述像素采樣開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，所述第一列選開(kāi)關(guān)和所述第二列選開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。

20、本發(fā)明提供了一種醫(yī)療級(jí)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(hào)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(hào)，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊輸出所述差分信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)，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(hào)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(jí)圖像傳感器，能夠擺脫晶體管漏電流對(duì)信號(hào)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(jí)圖像傳感器，圖像采樣系統(tǒng)的模擬增益僅受兩級(jí)放大器間的耦合電容和第二級(jí)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(wú)關(guān)，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(jí)圖像傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)高增益輸出的信號(hào)雙采樣，并消除運(yùn)放的失調(diào)電壓，從而提升電路信號(hào)輸出的精準(zhǔn)度，提升圖像成像精度和清晰度。

25、當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種圖像采樣系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)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(guò)第一列選開(kāi)關(guān)與所述復(fù)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(guò)第二列選開(kāi)關(guān)與所述像素電壓讀出電路電性連接。

3.根據(jù)權(quán)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(gè)存儲(chǔ)電容，所述存儲(chǔ)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(chǔ)電容中存儲(chǔ)所述像素陣列的像素電壓數(shù)據(jù)，另一部分所述存儲(chǔ)電容中存儲(chǔ)所述像素陣列的復(fù)位電壓數(shù)據(jù)。

4.根據(jù)權(quán)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(chǔ)電容電性連接，并接收所述復(fù)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(chǔ)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(fù)位電壓數(shù)據(jù)的差分信號(hào)。

5.根據(jù)權(quán)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(kāi)關(guān)和所述第二列選開(kāi)關(guān)與所述像素陣列的同一個(gè)列電路電性連接，所述第一列選開(kāi)關(guān)和所述第二列選開(kāi)關(guān)同時(shí)閉合或同時(shí)斷開(kāi)。

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

7.根據(jù)權(quán)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(quán)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(kāi)關(guān)，所述讀出開(kāi)關(guān)的一端與所述復(fù)位采樣開(kāi)關(guān)和所述復(fù)位采樣電容電性連接，所述讀出開(kāi)關(guān)的一端與所述像素采樣開(kāi)關(guān)和所述像素采樣電容電性連接，在所述像素采樣開(kāi)關(guān)閉合后，所述讀出開(kāi)關(guān)閉合，且在所述讀出開(kāi)關(guān)的閉合期間，多個(gè)所述列電路的列選開(kāi)關(guān)依次閉合并斷開(kāi)。

9.根據(jù)權(quán)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(fù)位采樣開(kāi)關(guān)閉合前，所述第一列選開(kāi)關(guān)和所述第二列選開(kāi)關(guān)閉合，且在所述像素采樣開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，所述第一列選開(kāi)關(guān)和所述第二列選開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。

10.一種醫(yī)療級(jí)圖像傳感器，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種圖像采樣系統(tǒng)及醫(yī)療級(jí)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(shí)段；多個(gè)復(fù)位電壓讀出電路，在曝光時(shí)段結(jié)束前，復(fù)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(fù)位電壓信號(hào)，在曝光時(shí)段外復(fù)位電壓讀出電路浮接；多個(gè)像素電壓讀出電路，在曝光時(shí)段內(nèi)，像素電壓讀出電路浮接，且在曝光時(shí)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(hào)；以及調(diào)壓模塊，與復(fù)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(hào)和復(fù)位電壓信號(hào)的差分信號(hào)。本發(fā)明能夠以較小的集成電路資源，實(shí)現(xiàn)高精度的信號(hào)采樣。

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