本發(fā)明的實(shí)例一般來(lái)說(shuō)涉及圖像傳感器。更具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的實(shí)例涉及用于在圖像傳感器中的讀出電路的列模/數(shù)轉(zhuǎn)換(adc)電路中實(shí)施h條帶消除的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

高速圖像傳感器已廣泛地用于包含汽車(chē)領(lǐng)域、機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域及專(zhuān)業(yè)視頻攝像領(lǐng)域的不同領(lǐng)域中的許多應(yīng)用中。用以制造圖像傳感器且特定來(lái)說(shuō)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(cmos)圖像傳感器的技術(shù)已不斷快速地進(jìn)展。舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)較高幀速率及較低功率消耗的需求已促進(jìn)了這些圖像傳感器的進(jìn)一步小型化及集成。

除幀速率及功率消耗需求之外，圖像傳感器還經(jīng)受性能需求。不可損害像素讀出的質(zhì)量及準(zhǔn)確性以適應(yīng)幀速率或功率消耗的增加。

舉例來(lái)說(shuō)，具有列模/數(shù)轉(zhuǎn)換(adc)電路的當(dāng)前圖像傳感器同時(shí)讀出多個(gè)像素(例如，一行像素)。當(dāng)大量這些讀出像素接收類(lèi)似亮度時(shí)，所述像素可導(dǎo)致所述像素的剩余者的視在比較器輸出值的移位。此移位表現(xiàn)為圖像讀出上的稱(chēng)為水平條帶(或h條帶)的水平涂抹或水平條紋噪聲。h條帶為圖像傳感器中的主要性能問(wèn)題中的一者。h條帶是由從像素子集的讀出積累的對(duì)環(huán)境信號(hào)(參考、電力網(wǎng)/地線(xiàn)網(wǎng)等)的擾動(dòng)導(dǎo)致，此接著影響讀出還共享這些信號(hào)的其它像素的準(zhǔn)確性。

較暗信號(hào)通常取決于adc設(shè)計(jì)而較早雙態(tài)切換且可影響較晚雙態(tài)切換的較明亮信號(hào)。耦合到類(lèi)似亮度的像素的比較器將在大約相同時(shí)間雙態(tài)切換。在大約相同時(shí)間雙態(tài)切換的多個(gè)比較器的效應(yīng)將對(duì)其它比較器具有積累效應(yīng)，從而產(chǎn)生h條帶。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一個(gè)方面中，本申請(qǐng)案涉及一種圖像傳感器。所述圖像傳感器包括：像素陣列，其用于獲取幀的圖像數(shù)據(jù)，其中所述像素陣列包含用以分別產(chǎn)生像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)的多個(gè)像素；讀出電路，其耦合到所述像素陣列，其中所述讀出電路包含：斜波產(chǎn)生器，其用以產(chǎn)生斜波信號(hào)，及模/數(shù)轉(zhuǎn)換(adc)電路，其將所述像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)從模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字以獲得adc輸出，其中所述adc電路包含：比較器電路，其包含多個(gè)比較器，所述比較器中的每一者將所述像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)中的一者與斜波信號(hào)進(jìn)行比較且輸出比較器輸出信號(hào)，其中鄰近比較器輸出信號(hào)為相反極性；及邏輯電路，其用以控制所述讀出電路。

在另一方面中，本申請(qǐng)案涉及一種圖像傳感器。所述圖像傳感器包括：像素陣列，其用于獲取圖像數(shù)據(jù)，其中所述像素陣列包含用以分別產(chǎn)生像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)的多個(gè)像素；讀出電路，其耦合到所述像素陣列，其中所述讀出電路包含：斜波產(chǎn)生器，其用以產(chǎn)生斜波信號(hào)，及模/數(shù)轉(zhuǎn)換(adc)電路，其將所述像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)從模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字以獲得adc輸出，其中所述adc電路包含：比較器電路，其包含多個(gè)比較器，所述比較器中的每一者將所述像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)中的一者與斜波信號(hào)進(jìn)行比較且輸出比較器輸出信號(hào)，其中所述多個(gè)比較器經(jīng)堆疊，其中所述多個(gè)比較器中的每一者耦合到多個(gè)反相器以產(chǎn)生兩個(gè)比較器輸出信號(hào)，所述兩個(gè)比較器輸出信號(hào)包含正比較器輸出信號(hào)及負(fù)比較器輸出信號(hào)；及邏輯電路，其用以控制所述讀出電路。

在另一方面中，本申請(qǐng)案涉及一種在圖像傳感器中實(shí)施h條帶消除的方法。所述方法包括：由像素陣列捕獲圖像數(shù)據(jù)，其中所述像素陣列包含用以分別產(chǎn)生像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)的多個(gè)像素；由adc電路獲取所述像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)，其中所述adc電路包含比較器電路及鎖存器；由包含于所述比較器電路中的多個(gè)比較器將所述像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)分別與從斜波產(chǎn)生器接收的斜波信號(hào)進(jìn)行比較以產(chǎn)生比較器輸出信號(hào)，其中鄰近比較器輸出信號(hào)為相反極性；及由鎖存器基于所述比較器輸出信號(hào)而鎖存adc計(jì)數(shù)器以產(chǎn)生adc輸出。

在又一方面中，本申請(qǐng)案涉及一種在圖像傳感器中實(shí)施h條帶消除的方法。所述方法包括：由像素陣列捕獲圖像數(shù)據(jù)，其中所述像素陣列包含用以分別產(chǎn)生像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)的多個(gè)像素；由adc電路獲取所述像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)，其中所述adc電路包含比較器電路及鎖存器；由包含于所述比較器電路中的多個(gè)比較器將所述像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)分別與從斜波產(chǎn)生器接收的斜波信號(hào)進(jìn)行比較以產(chǎn)生比較器輸出信號(hào)，其中所述多個(gè)比較器經(jīng)堆疊，其中所述多個(gè)比較器中的每一者耦合到多個(gè)反相器以產(chǎn)生兩個(gè)比較器輸出信號(hào)，所述兩個(gè)比較器輸出信號(hào)包含正比較器輸出信號(hào)及負(fù)比較器輸出信號(hào)；及由鎖存器基于所述比較器輸出信號(hào)而鎖存adc計(jì)數(shù)器以產(chǎn)生adc輸出。

附圖說(shuō)明

在其中貫穿各種視圖相似元件符號(hào)指示類(lèi)似元件的附圖的各圖中，以實(shí)例方式而不以限制方式圖解說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例，除非另有規(guī)定。應(yīng)注意，在本發(fā)明中對(duì)本發(fā)明的“一”或“一個(gè)”實(shí)施例的提及未必針對(duì)同一實(shí)施例，且其意指至少一個(gè)。在圖式中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例圖解說(shuō)明實(shí)施h條帶消除的實(shí)例性成像系統(tǒng)的框圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例圖解說(shuō)明實(shí)施h條帶消除的圖1中的成像系統(tǒng)的讀出電路的細(xì)節(jié)的框圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例圖解說(shuō)明圖2中的比較器電路的細(xì)節(jié)的框圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例圖解說(shuō)明圖2中的比較器電路的細(xì)節(jié)的框圖。

圖5a到5b是根據(jù)本發(fā)明的第三及第四實(shí)施例圖解說(shuō)明圖2中的比較器電路的細(xì)節(jié)的框圖。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例圖解說(shuō)明實(shí)施h條帶消除的方法的流程表。

貫穿圖式的數(shù)個(gè)視圖，對(duì)應(yīng)元件符號(hào)指示對(duì)應(yīng)組件。技術(shù)人員將了解，圖中的元件是為簡(jiǎn)單及清晰起見(jiàn)而圖解說(shuō)明的，且未必按比例繪制。舉例來(lái)說(shuō)，為幫助改進(jìn)對(duì)本發(fā)明的各種實(shí)施例的理解，各圖中的元件中的一些元件的尺寸可能相對(duì)于其它元件被放大。而且，通常不描繪商業(yè)上可行的實(shí)施例中有用或必要的常見(jiàn)而很好地被理解的元件以便促進(jìn)對(duì)本發(fā)明的這些各種實(shí)施例的較不受阻礙觀(guān)看。

具體實(shí)施方式

在以下說(shuō)明中，陳述眾多具體細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解。然而，應(yīng)理解，可在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐本發(fā)明的實(shí)施例。在其它實(shí)例中，尚未展示眾所周知的電路、結(jié)構(gòu)及技術(shù)以避免使對(duì)此說(shuō)明的理解模糊。

貫穿本說(shuō)明書(shū)對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”或“一實(shí)施例”的提及意指結(jié)合所述實(shí)施例所描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，貫穿本說(shuō)明書(shū)在各個(gè)地方中出現(xiàn)的短語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施例中”或“在一實(shí)施例”未必全部指代同一實(shí)施例。此外，特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可以任一適合方式組合于一或多個(gè)實(shí)施例中。特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可包含于集成電路、電子電路、組合邏輯電路或提供所描述的功能性的其它適合組件中。

根據(jù)本發(fā)明的教示的實(shí)例描述在圖像傳感器中的讀出電路的列模/數(shù)轉(zhuǎn)換(adc)電路中實(shí)施h條帶消除的圖像傳感器。當(dāng)比較器輸出雙態(tài)切換時(shí)，此在例如斜波信號(hào)的共享信號(hào)以及電力及接地供應(yīng)線(xiàn)上產(chǎn)生噪聲。耦合到類(lèi)似亮度的像素的比較器將在大約相同時(shí)間雙態(tài)切換。透過(guò)電容耦合的噪聲將積累且變得更明顯。本發(fā)明將消除透過(guò)此電容耦合的噪聲且改進(jìn)圖像傳感器的性能。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例圖解說(shuō)明實(shí)施h條帶消除的實(shí)例性成像系統(tǒng)的框圖。成像系統(tǒng)100可為互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(“cmos”)圖像傳感器。如所描繪的實(shí)例中所展示，成像系統(tǒng)100包含耦合到控制電路120及讀出電路110(其耦合到功能邏輯115及邏輯控制108)的像素陣列105。

像素陣列105的所圖解說(shuō)明實(shí)施例為成像傳感器或像素單元(例如，像素單元p1、p2、…、pn)的二維(“2d”)陣列。在一個(gè)實(shí)例中，每一像素單元為cmos成像像素。像素陣列105中的每一像素單元布置在行(例如，行r1到ry)及列(例如，列c1到cx)中以獲取人、地方或物件等的圖像數(shù)據(jù)，接著可使用所述圖像數(shù)據(jù)來(lái)再現(xiàn)所述人、地方或物件等的圖像。

在一個(gè)實(shí)例中，在每一像素已獲得其圖像數(shù)據(jù)或圖像電荷之后，所述圖像數(shù)據(jù)由讀出電路110透過(guò)讀出列位線(xiàn)109讀出且接著傳送到功能邏輯115。在各種實(shí)例中，讀出電路110可包含放大電路(未圖解說(shuō)明)、模/數(shù)轉(zhuǎn)換(adc)電路220或其它。功能邏輯115可僅僅存儲(chǔ)所述圖像數(shù)據(jù)或甚至通過(guò)應(yīng)用后圖像效應(yīng)(例如，裁剪、旋轉(zhuǎn)、移除紅眼、調(diào)整亮度、調(diào)整對(duì)比度或其它)來(lái)操縱所述圖像數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)例中，讀出電路110可沿著讀出列線(xiàn)一次讀出一行圖像數(shù)據(jù)(所圖解說(shuō)明)或可使用多種其它技術(shù)(未圖解說(shuō)明)讀出所述圖像數(shù)據(jù)，例如同時(shí)對(duì)所有像素的全并行讀出。

在一個(gè)實(shí)例中，控制電路120耦合到像素陣列105以控制像素陣列105的操作特性。舉例來(lái)說(shuō)，控制電路120可產(chǎn)生用于控制圖像獲取的快門(mén)信號(hào)。在一個(gè)實(shí)例中，所述快門(mén)信號(hào)為用于同時(shí)啟用像素陣列105內(nèi)的所有像素以在單一獲取窗期間同時(shí)捕獲其相應(yīng)圖像數(shù)據(jù)的全局快門(mén)信號(hào)。在另一實(shí)例中，所述快門(mén)信號(hào)為滾動(dòng)快門(mén)信號(hào)使得在連續(xù)獲取窗期間順序地啟用像素的每一行、列或群組。在一個(gè)實(shí)例中，控制電路120可包含選擇電路以沿著讀出列位線(xiàn)109一次讀出一行或列圖像數(shù)據(jù)或可使用例如串行讀出或同時(shí)對(duì)所有像素的全并行讀出的多種其它技術(shù)讀出所述圖像數(shù)據(jù)。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例圖解說(shuō)明實(shí)施h條帶消除的圖1中的成像系統(tǒng)的讀出電路110的細(xì)節(jié)的框圖。如圖2中所展示，讀出電路110可包含adc電路220及斜波產(chǎn)生器250。雖然未圖解說(shuō)明，但在一些實(shí)施例中，多個(gè)adc電路220可包含于讀出電路110中。adc電路220可為列adc(例如，sar、循環(huán)的等)類(lèi)型。adc電路220可針對(duì)像素陣列105的每一列類(lèi)似。adc電路220可經(jīng)由位線(xiàn)109從像素陣列105接收像素信號(hào)，所述電路包括比較器電路310及鎖存器320。比較器電路310經(jīng)由位線(xiàn)109接收像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)且從斜波產(chǎn)生器250接收斜波信號(hào)。比較器電路310將像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)與斜波信號(hào)進(jìn)行比較且產(chǎn)生比較器輸出信號(hào)。當(dāng)斜波信號(hào)的值等于adc電路220的模擬輸入時(shí)，輸出信號(hào)，且adc計(jì)數(shù)器330的當(dāng)前值由鎖存器320鎖存。所鎖存值為adc電路220的模擬輸入的數(shù)字表示。在一個(gè)實(shí)施例中，可省略鎖存器320。

在一個(gè)實(shí)施例中，adc計(jì)數(shù)器330可為異步計(jì)數(shù)器、算術(shù)計(jì)數(shù)器等。在另一實(shí)施例中，adc電路220可為逐次逼近寄存器(sar)adc。在另一實(shí)施例中，adc計(jì)數(shù)器可包含局部計(jì)數(shù)器，在所述情形中，讀出電路110中的所述多個(gè)adc電路中的每一者具有其自身的計(jì)數(shù)器。adc計(jì)數(shù)器可包含全局計(jì)數(shù)器，在所述情形中，讀出電路110中的所述多個(gè)adc電路共享同一計(jì)數(shù)器?？上蚬δ苓壿?15讀出來(lái)自比較器電路310的adc輸出。在一個(gè)實(shí)施例中，功能邏輯115接收且處理adc輸出以產(chǎn)生最終adc輸出。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例圖解說(shuō)明圖2中的比較器電路310的細(xì)節(jié)的框圖。如圖3中所展示，在一些實(shí)施例中，圖1的讀出電路110包含針對(duì)圖1的像素陣列105的每一列類(lèi)似的圖2的多個(gè)adc電路220。圖3圖解說(shuō)明分別包含于所述多個(gè)adc電路220中的多個(gè)比較器電路310。每一比較器電路310包含例如差分運(yùn)算放大器的比較器410。每一比較器410將像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)(例如，pix1、pix2等)中的一者與斜波信號(hào)(vramp)進(jìn)行比較且輸出比較器輸出信號(hào)。如圖3中所展示，交換每隔一個(gè)比較器410的比較器輸入以反轉(zhuǎn)每隔一個(gè)比較器的比較器輸出信號(hào)的輸出極性。如圖3中所展示，像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)pix1及pix2分別耦合到包含于比較器電路3101及3102中的比較器410的負(fù)(反相)輸入及正(非反相)輸入。通過(guò)將比較器輸入信號(hào)pix1及pix2耦合到比較器410的反向輸入，因此反轉(zhuǎn)每隔一個(gè)比較器的比較器信號(hào)的輸出極性。在此實(shí)施例中，雖然仍存在與環(huán)境信號(hào)的比較器輸出耦合，但消除透過(guò)圖3中的鄰近比較器410及例如電力供應(yīng)器或接地線(xiàn)的共享參考當(dāng)中的電容耦合的噪聲，且因此消除其h條帶貢獻(xiàn)。如果圖1的讀出電路110的所有比較器電路310布置在同一行中，那么可使用本發(fā)明的此實(shí)施例。在圖4中，將展示本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中圖1的讀出電路110的比較器電路310的少于全部布置在同一行中，或換句話(huà)說(shuō)，圖1的讀出電路110的一些比較器電路310布置在另一行中。

反轉(zhuǎn)圖3中的比較器410中的一些比較器的輸入極性可導(dǎo)致從比較器410的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)到環(huán)境的耦合的振幅不同(例如，反沖到vramp)，從而產(chǎn)生其h條帶貢獻(xiàn)的不完美消除。在一些實(shí)施例中，為解決此耦合的不同振幅，可由斜波緩沖器接收且緩沖來(lái)自斜波產(chǎn)生器250的斜波信號(hào)；或在另一實(shí)施例中，第一級(jí)比較器410是完全差分的。進(jìn)一步地，反轉(zhuǎn)比較器410中的一些比較器的輸入極性還可導(dǎo)致比較器增益及延遲特性不同(從而產(chǎn)生垂直固定模式噪聲(vfpn))。在一些實(shí)施例中，為解決這些差異，adc電路220可實(shí)施數(shù)字相關(guān)雙重取樣(cds)或隨機(jī)地交換一對(duì)比較器410中的像素輸入。

彩色濾波器的使用意味耦合到鄰近像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)的比較器可不同時(shí)雙態(tài)切換，因此可不必反轉(zhuǎn)每隔一個(gè)比較器的輸出極性。相應(yīng)地，在其它實(shí)施例中，交換兩個(gè)比較器410的每一群組的比較器輸入以反轉(zhuǎn)兩個(gè)比較器的每一群組的比較器信號(hào)的輸出極性。舉例來(lái)說(shuō)，像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)pix1及pix2可分別連接到比較器電路3101及3102中的比較器410的反相(負(fù))輸入，而像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)pix3及pix4可分別連接到比較器電路3103及3104中的比較器410的非反相(正)輸入。在其它實(shí)施例中，交換n個(gè)比較器410的每一群組的比較器輸入以反轉(zhuǎn)n個(gè)比較器的每一群組的比較器信號(hào)的輸出極性，其中n為大于1的整數(shù)。舉例來(lái)說(shuō)，包含于比較器電路3101到3103中的三個(gè)比較器410的第一群組可在正輸入處接收像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)pix1、pix2、pix3且包含于比較器電路3104到3106中的三個(gè)比較器410的第二群組可在負(fù)輸入處接收像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)pix4、pix5、pix6。

圖4是混合框布局圖，其根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例圖解說(shuō)明半導(dǎo)體襯底上的比較器電路310的布局以及物理金屬互連件或此電路的線(xiàn)中的一些的位置。在所圖解說(shuō)明的實(shí)施例中，每一比較器電路310包含差分比較器410及“與非”門(mén)420。如圖4中所見(jiàn)，比較器陣列布置成兩行，其中耦合到來(lái)自圖1的像素陣列105的奇數(shù)列的比較器布置在頂行中，且耦合到像素陣列105的偶數(shù)列的比較器布置在底行中。

圖4圖解說(shuō)明分別包含于所述多個(gè)adc電路220中的多個(gè)比較器電路310。每一比較器電路310包含例如差分運(yùn)算放大器的比較器410。每一比較器410將像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)(例如，pix1、pix2等)中的一者與斜波信號(hào)(vramp)進(jìn)行比較且輸出比較器輸出信號(hào)。存在比較器以此方式布置的許多原因，一個(gè)原因是增加硅襯底上的每一比較器電路410的寬度。通過(guò)具有堆疊式比較器，存在由頂部比較器輸出與底部比較器之間的耦合導(dǎo)致的h條帶問(wèn)題。

與圖3形成對(duì)照，圖4中的實(shí)施例圖解說(shuō)明比較器410經(jīng)堆疊以獲得布置在頂行中的多個(gè)比較器或“頂部比較器”(例如，從像素陣列105中的奇數(shù)編號(hào)列接收像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)的比較器410)及布置在底行中的多個(gè)比較器或“底部比較器”(例如，從像素陣列105中的偶數(shù)編號(hào)列接收像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)的比較器410)。在所圖解說(shuō)明實(shí)例中，所有比較器電路310具有相同配置，斜波信號(hào)vramp耦合到比較器410的非反相輸入，而像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)耦合到比較器410的反相輸入。當(dāng)斜波信號(hào)vramp的值等于像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)(舉例來(lái)說(shuō)pix1)時(shí)，從比較器410輸出信號(hào)，且adc計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值由鎖存器鎖存。比較器410的輸出耦合到“與非”門(mén)420的一個(gè)輸入，“與非”門(mén)420的另一輸入耦合到啟用信號(hào)en。

除展示半導(dǎo)體襯底上的比較器電路310的布局之外，圖4還展示此電路的線(xiàn)中的一些線(xiàn)的位置。舉例來(lái)說(shuō)，陰影線(xiàn)指示此金屬互連件在其中橫穿的物理位置。如圖4中所見(jiàn)，橫穿或跨越底部比較器(比較器電路3102及3104)的載運(yùn)鄰近頂部比較器輸出信號(hào)的金屬互連件或線(xiàn)(例如表示比較器電路3101及3103的輸出的陰影線(xiàn))具有不同極性。通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)此：使比較器電路3101的輸出反相且將反相器4301放置在頂部比較器與底部比較器之間使得比較器電路3101的反相輸出橫跨底部比較器。不使鄰近頂部比較器3103的輸出反相直到其橫跨底部比較器電路3104之后，使得跨越底部比較器的載運(yùn)鄰近頂部比較器輸出信號(hào)的線(xiàn)具有不同極性。換句話(huà)說(shuō)，反相器4303不放置在頂部比較器與底部比較器之間，而是放置在底部比較器下面。通過(guò)進(jìn)行此操作，可消除透過(guò)發(fā)生在頂部比較器電路的輸出與斜波信號(hào)vramp及其它共享參考(例如底部比較器的電力供應(yīng)器或接地線(xiàn))之間的電容耦合的噪聲。在所圖解說(shuō)明實(shí)例中，反相器連接到每一頂部比較器的輸出使得這些比較器的輸出可全部具有相同極性。在所圖解說(shuō)明實(shí)例中，底部比較器的輸出未連接到反相器，因此頂部比較器及底部比較器的輸出的極性不相同。在其它實(shí)施例中，底部比較器的輸出可連接到反相器以使讀出電路的所有比較器電路310的輸出的極性相同。在其它實(shí)例中，可省略連接到每隔一個(gè)頂部比較器的輸出的反相器(例如連接到比較器電路3103的輸出的反相器4303)。

在所圖解說(shuō)明的實(shí)施例中，在每隔一個(gè)頂部比較器電路310的輸出橫跨其相關(guān)聯(lián)底部比較器電路之前使所述輸出反相。在其它實(shí)施例中，在兩個(gè)比較器電路310的每一群組的輸出橫跨其相關(guān)聯(lián)底部比較器電路之前使所述輸出反相。彩色濾波器的使用意味耦合到鄰近像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)的比較器可不同時(shí)雙態(tài)切換，因此可不必反轉(zhuǎn)每隔一個(gè)比較器電路的輸出極性。舉例來(lái)說(shuō)，可在比較器電路3101及3103的輸出橫跨其相關(guān)聯(lián)底部比較器電路之前使所述輸出反相，而可在比較器電路3105及3107(未展示)的輸出橫跨其相關(guān)聯(lián)底部比較器電路之后使所述輸出反相。在其它實(shí)施例中，在n個(gè)比較器電路的每一群組的輸出橫跨其相關(guān)聯(lián)底部比較器電路之前使所述輸出反相，其中n為大于1的整數(shù)。

圖5a到5b是根據(jù)本發(fā)明的第三及第四實(shí)施例圖解說(shuō)明圖2中的比較器電路310的細(xì)節(jié)的框圖。類(lèi)似于圖3，在圖5a到5b中，讀出電路110包含針對(duì)像素陣列105的每一列類(lèi)似的多個(gè)adc電路220。圖5a到5b圖解說(shuō)明分別包含于所述多個(gè)adc電路220中的多個(gè)比較器電路310。每一比較器電路310包含比較器410。如圖5a及5b中所見(jiàn)，比較器陣列經(jīng)堆疊以獲得布置在頂行中的多個(gè)比較器或“頂部比較器”(例如，接收像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)pix1的比較器電路3101)及布置在底行中的多個(gè)比較器或“底部比較器”(例如，接收像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)pix2的比較器電路3102)。類(lèi)似于圖4，圖5a至5b中的實(shí)施例圖解說(shuō)明比較器410經(jīng)堆疊以獲得多個(gè)頂部比較器(例如，從像素陣列105中的奇數(shù)編號(hào)列接收像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)的比較器410)及多個(gè)底部比較器(例如，從像素陣列105中的偶數(shù)編號(hào)列接收像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)的比較器410)。每一比較器410將像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)(例如，pix1、pix2等)中的一者與斜波信號(hào)(vramp)進(jìn)行比較且輸出比較器輸出信號(hào)。

在圖5a中，針對(duì)比較器電路310的每一比較器410，斜波信號(hào)vramp耦合到比較器410的非反相輸入，而像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)pixn耦合到比較器410的反相輸入。與圖4形成對(duì)照，圖5a中的每一比較器電路310輸出正信號(hào)及負(fù)信號(hào)兩者。如圖5a中所展示，比較器410的輸出耦合到“非”門(mén)510及511(或反相器)以產(chǎn)生正比較器輸出信號(hào)及負(fù)比較器輸出信號(hào)。通過(guò)進(jìn)行此操作，可消除透過(guò)發(fā)生在頂部比較器電路的輸出與耦合到底部比較器的斜波信號(hào)vramp之間的電容耦合的噪聲以及透過(guò)發(fā)生在頂部比較器的輸出與底部比較器的其它共享參考(例如電力供應(yīng)器或接地線(xiàn))之間的電容耦合的噪聲。圖5a中由電容器520圖解說(shuō)明此電容。舉例來(lái)說(shuō)，如圖5a中所展示的比較器電路3101能夠消除其自身的噪聲，且不需要鄰近比較器(例如比較器電路3103)來(lái)消除其h條帶貢獻(xiàn)。未展示底部比較器電路3102及3104的細(xì)節(jié)，且在一個(gè)實(shí)例中，底部比較器電路3102及3104可包括與頂部比較器電路3101及3103相同的元件。在其它實(shí)例中，可省略反相器510。

在圖5b中，比較器電路310具有稍微不同配置。注意，比較器410的輸入在其連接方面交替。舉例來(lái)說(shuō)，斜波信號(hào)vramp耦合到比較器電路3101的比較器410的非反相輸入，而斜波信號(hào)vramp耦合到比較器電路3103的比較器410的反相輸入。圖5b中的每一多路復(fù)用器520分別從比較器410中的每一者接收兩個(gè)比較器輸出信號(hào)(例如，正及負(fù)比較器輸出信號(hào))，且分別輸出所述兩個(gè)比較器輸出信號(hào)中的一者作為多路復(fù)用器輸出。類(lèi)似于圖5a中的比較器電路，圖5b的比較器電路310可消除透過(guò)發(fā)生在頂部比較器電路的輸出與耦合到底部比較器的斜波信號(hào)vramp之間的電容耦合的噪聲以及透過(guò)發(fā)生在頂部比較器的輸出與底部比較器的其它共享參考(例如電力供應(yīng)或接地線(xiàn))之間的電容耦合的噪聲。盡管每一比較器的噪聲與環(huán)境信號(hào)的耦合在其正輸出與負(fù)輸出之間大部分地被消除，但一些噪聲仍存在且將促成h條帶。在此實(shí)施例中，消除透過(guò)鄰近頂部比較器410(舉例來(lái)說(shuō)，比較器電路3101及3103的反相頂部比較器410輸出)及耦合到底部比較器的斜波信號(hào)vramp當(dāng)中的電容且透過(guò)鄰近頂部比較器410及共享參考(例如電力供應(yīng)或接地線(xiàn))當(dāng)中的電容耦合的噪聲，且因此消除其h條帶貢獻(xiàn)。底部比較器電路3102及3104的細(xì)節(jié)未展示，且在一個(gè)實(shí)例中可包括與頂部比較器電路3101及3103相同的元件。在其它實(shí)例中，可省略反相器510及511。

本發(fā)明的以下實(shí)施例可描述為通常描繪為流程表、流程圖、結(jié)構(gòu)圖或框圖的過(guò)程。盡管流程表可將操作描述為順序過(guò)程，但可并行或同時(shí)執(zhí)行操作中的許多操作。另外，可重新布置操作的次序。在完成過(guò)程的操作時(shí)終止所述過(guò)程。過(guò)程可對(duì)應(yīng)于方法、程序等。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例圖解說(shuō)明實(shí)施h條帶消除的方法600的流程表。方法600以在框801處像素陣列105捕獲圖像數(shù)據(jù)開(kāi)始。像素陣列105包含用以分別產(chǎn)生像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)的多個(gè)像素。在框602處，多個(gè)adc電路220獲取像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)。每一adc電路220可包含比較器電路310及鎖存器320。在一個(gè)實(shí)施例中，比較器電路310包含多個(gè)比較器。在框603處，包含于比較器電路310中的多個(gè)比較器將所述像素?cái)?shù)據(jù)信號(hào)分別與從斜波產(chǎn)生器250接收的斜波信號(hào)進(jìn)行比較以產(chǎn)生比較器輸出信號(hào)。在框604處，鎖存器320基于比較器輸出信號(hào)而鎖存每一adc電路中的計(jì)數(shù)器以產(chǎn)生adc輸出。

在一個(gè)實(shí)施例中，鄰近比較器輸出信號(hào)為相反極性。可交換比較器電路310中的每隔一個(gè)比較器的比較器輸入以反轉(zhuǎn)每隔一個(gè)比較器的比較器輸出信號(hào)的輸出極性。在一個(gè)實(shí)施例中，所述多個(gè)比較器經(jīng)堆疊以獲得多個(gè)頂部比較器及多個(gè)底部比較器。在一個(gè)實(shí)施例中，橫跨底部比較器的載運(yùn)頂部比較器輸出信號(hào)的線(xiàn)具有不同于頂部比較器的極性。

在另一實(shí)施例中，所述多個(gè)比較器經(jīng)堆疊且所述多個(gè)比較器中的每一者耦合到多個(gè)反相器以產(chǎn)生兩個(gè)比較器輸出信號(hào)。所述兩個(gè)比較器輸出信號(hào)包含正比較器輸出信號(hào)及負(fù)比較器輸出信號(hào)。在此實(shí)施例中，比較器電路進(jìn)一步包含分別從所述比較器中的每一者接收所述兩個(gè)比較器輸出信號(hào)的多個(gè)多路復(fù)用器。每一多路復(fù)用器可接著輸出所述兩個(gè)比較器輸出信號(hào)中的一者作為多路復(fù)用器輸出。鄰近多路復(fù)用器的所述多路復(fù)用器輸出可為相反極性。

就計(jì)算機(jī)軟件及硬件方面來(lái)描述上文所闡釋的過(guò)程。所描述的技術(shù)可構(gòu)成體現(xiàn)在機(jī)器(例如，計(jì)算機(jī))可讀存儲(chǔ)媒體內(nèi)的機(jī)器可執(zhí)行指令，所述機(jī)器可執(zhí)行指令在由機(jī)器執(zhí)行時(shí)將致使所述機(jī)器執(zhí)行所描述的操作。

包含發(fā)明摘要中所描述內(nèi)容的本發(fā)明的所圖解說(shuō)明實(shí)例的以上說(shuō)明并不打算為窮盡性的或限于所揭示的精確形式。雖然出于說(shuō)明性目的而在本文中描述本發(fā)明的具體實(shí)施例及實(shí)例，但可在不背離本發(fā)明的較寬廣精神及范圍的情況下做出各種等效修改。

鑒于上文詳細(xì)說(shuō)明，可對(duì)本發(fā)明的實(shí)例做出這些修改。所附權(quán)利要求書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)不應(yīng)理解為將本發(fā)明限于說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求書(shū)中所揭示的具體實(shí)施例。而是，所述范圍將完全由所附權(quán)利要求書(shū)來(lái)確定，所附權(quán)利要求書(shū)將根據(jù)權(quán)利要求解釋的既定原則加以理解。相應(yīng)地，本說(shuō)明書(shū)及各圖應(yīng)視為說(shuō)明性的而非限定性的。