本發(fā)明屬于圖像傳感器，尤其涉及一種圖像傳感器及其讀出電路。

背景技術(shù)：

1、cmos圖像傳感器具有低電壓、低功耗、低成本以及高集成度等優(yōu)勢(shì)，在機(jī)器視覺、消費(fèi)電子、高清監(jiān)控和醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。模數(shù)轉(zhuǎn)換器(analog-to-digital?converter，adc)是cmos圖像傳感器讀出電路的重要組成部分，承擔(dān)著將像素輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的功能。cmos圖像傳感器中一般會(huì)采用列級(jí)adc，常見的有單斜坡adc(ss?sdc)、逐次逼近型adc(sar?adc)和循環(huán)式adc(cyclic?adc)。

2、傳統(tǒng)的ss?adc中的計(jì)數(shù)器一般為可逆計(jì)數(shù)器，即可以實(shí)現(xiàn)向上/向下計(jì)數(shù)的切換，如圖1所示，n位計(jì)數(shù)器電路由級(jí)聯(lián)的計(jì)數(shù)器單元組成。當(dāng)count_up為1時(shí)，本級(jí)的反相輸出端的輸出信號(hào)qb作為下一級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)，為向上計(jì)數(shù)模式；當(dāng)count_up為0時(shí)，本級(jí)的正相輸出端的輸出信號(hào)q作為下一級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)，為向下計(jì)數(shù)模式。在兩次計(jì)數(shù)停止后，將最終計(jì)數(shù)結(jié)果d<n-1:0>儲(chǔ)存在memory中。

3、由于count_clk的工作頻率特別高(通常在幾百mhz甚至超過(guò)1ghz)，而傳統(tǒng)可逆計(jì)數(shù)器需要在每一級(jí)計(jì)數(shù)器單元之間插入二選一數(shù)據(jù)選擇器以及用于驅(qū)動(dòng)的緩沖器，使得功耗增加。同時(shí)，該結(jié)構(gòu)面臨著在向上/向下計(jì)數(shù)切換期間保持第一次量化結(jié)果穩(wěn)定的問題，需要額外的保持電路，使得電路版圖更加復(fù)雜，走線的寄生電容和電阻增加，功耗進(jìn)一步增加，并且限制了計(jì)數(shù)器的最高工作頻率。

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傳感器的讀出電路，旨在解決傳統(tǒng)的可逆計(jì)數(shù)器存在的功耗高和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題。

2、本發(fā)明實(shí)施例的第一方面提出了一種圖像傳感器的讀出電路，包括：

3、斜坡電壓電路，配置為在像素單元的第一量化時(shí)間段和第二量化時(shí)間段分別輸出斜坡電壓信號(hào)；

4、比較電路，其第一輸入端與所述像素單元連接，其第二輸入端與所述斜坡電壓電路連接，配置為對(duì)所述像素單元輸出的復(fù)位信號(hào)或者像素信號(hào)與斜坡電壓信號(hào)進(jìn)行比較，并輸出復(fù)位脈沖信號(hào)或者像素脈沖信號(hào)；

5、計(jì)數(shù)器電路，與所述比較電路連接，配置為在所述第一量化時(shí)間段對(duì)第一脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并存儲(chǔ)第一數(shù)字碼值；在所述第二量化時(shí)間段，所述計(jì)數(shù)器電路在第二數(shù)字碼值的基礎(chǔ)上對(duì)第二脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并存儲(chǔ)為第三數(shù)字碼值，所述第一脈沖信號(hào)和所述第二脈沖信號(hào)互為所述復(fù)位脈沖信號(hào)和所述像素脈沖信號(hào)；

6、取反控制電路，與所述計(jì)數(shù)器電路連接，在所述第一量化時(shí)間段和所述第二量化時(shí)間段之間，受模式選擇信號(hào)觸發(fā)輸出取反控制信號(hào)，以使所述計(jì)數(shù)器電路受所述取反控制信號(hào)觸發(fā)對(duì)所述第一數(shù)字碼值進(jìn)行取反為所述第二數(shù)字碼值并存儲(chǔ)。

7、本發(fā)明實(shí)施例的第二方面提出了一種圖像傳感器，包括像素陣列、控制電路和多個(gè)如上所述的圖像傳感器的讀出電路，所述像素陣列包括陣列排布的多個(gè)像素單元；

8、每一所述圖像傳感器的讀出電路分別與一列排布的多個(gè)像素單元連接，各所述圖像傳感器的讀出電路還分別與所述控制電路連接。

9、本發(fā)明實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)相比存在的有益效果是：上述的圖像傳感器的讀出電路由斜坡電壓電路、比較電路、計(jì)數(shù)器電路和取反控制電路連接，在切換計(jì)數(shù)時(shí)，通過(guò)設(shè)置取反控制電路控制計(jì)數(shù)器電路對(duì)第一數(shù)字碼值進(jìn)行取反為第二數(shù)字碼值，使得在第二量化時(shí)間段，計(jì)數(shù)器電路在第二數(shù)字碼值的基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)數(shù)為第三數(shù)字碼值，實(shí)現(xiàn)相關(guān)雙采樣，消除固定模式噪聲，提高成像質(zhì)量，并且讀出電路中，無(wú)需設(shè)置緩沖器和額外的保持電路，簡(jiǎn)化了線路結(jié)構(gòu)，降低了功耗，可保證計(jì)數(shù)器電路工作于高頻計(jì)數(shù)模式。

技術(shù)特征：

1.一種圖像傳感器的讀出電路，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器的讀出電路，其特征在于，所述計(jì)數(shù)器電路，配置為在所述第一量化時(shí)間段對(duì)所述復(fù)位脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并存儲(chǔ)所述第一數(shù)字碼值，以及在所述第二量化時(shí)間段，在所述第二數(shù)字碼值的基礎(chǔ)上對(duì)像素脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并存儲(chǔ)為所述第三數(shù)字碼值；

3.如權(quán)利要求1所述的圖像傳感器的讀出電路，其特征在于，所述計(jì)數(shù)器電路包括第一計(jì)數(shù)器單元至第n計(jì)數(shù)器單元；

4.如權(quán)利要求3所述的圖像傳感器的讀出電路，其特征在于，所述第一選擇電路包括與門、二選一數(shù)據(jù)選擇器和第一反相器；

5.如權(quán)利要求3所述的圖像傳感器的讀出電路，其特征在于，所述計(jì)數(shù)器單元包括d觸發(fā)器和第二反相器；

6.如權(quán)利要求3所述的圖像傳感器的讀出電路，其特征在于，所述計(jì)數(shù)器單元包括d觸發(fā)器；

7.如權(quán)利要求5或6所述的圖像傳感器的讀出電路，其特征在于，所述d觸發(fā)器包括第三反相器、第四反相器、第五反相器、第六反相器、第七反相器、第八反相器、第一傳輸門、第二傳輸門、第三傳輸門和第四傳輸門；

8.如權(quán)利要求3所述的圖像傳感器的讀出電路，其特征在于，所述圖像傳感器的讀出電路還包括：

9.如權(quán)利要求8所述的圖像傳感器的讀出電路，其特征在于，所述存儲(chǔ)電路包括；

10.一種圖像傳感器，其特征在于，包括像素陣列、控制電路和多個(gè)如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的圖像傳感器的讀出電路，所述像素陣列包括陣列排布的多個(gè)像素單元；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出一種圖像傳感器及其讀出電路，其中，圖像傳感器的讀出電路由斜坡電壓電路、比較電路、計(jì)數(shù)器電路和取反控制電路連接，在切換計(jì)數(shù)時(shí)，通過(guò)設(shè)置取反控制電路控制計(jì)數(shù)器電路對(duì)第一數(shù)字碼值進(jìn)行取反為第二數(shù)字碼值，使得在第二量化時(shí)間段，計(jì)數(shù)器電路在第二數(shù)字碼值的基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)數(shù)為第三數(shù)字碼值，實(shí)現(xiàn)相關(guān)雙采樣，消除固定模式噪聲，提高成像質(zhì)量，并且讀出電路中，無(wú)需設(shè)置緩沖器和額外的保持電路，簡(jiǎn)化了線路結(jié)構(gòu)，降低了功耗，可保證計(jì)數(shù)器電路工作于高頻計(jì)數(shù)模式。

技術(shù)研發(fā)人員：林文龍,任冠京
受保護(hù)的技術(shù)使用者：思特威（上海）電子科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30