[發明專利]用于圖像傳感器的具有共享模擬－數字轉換器和RAM存儲器的讀出電路

無效

• 申請號: 200680010774.6
• 申請日: 2006-03-30
• 公開（公告）號: CN101151884A
• 公開（公告）日: 2008-03-26
• 發明（設計）人: 格雷厄姆·基爾希
• 申請（專利權）人: 美光科技公司
• 主分類號: H04N3/15
• 分類號: H04N3/15
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 王允方

技術領域

本發明大體上涉及半導體成像裝置，且明確地說，涉及一種具有像素單元陣列和用于讀取所述單元的列電路的CMOS有源像素傳感器(APS)成像器。

背景技術

當前關注于用作低成本成像裝置的CMOS有源像素成像器。圖1展示信號處理系統100，其包含CMOS有源像素傳感器(“APS”)像素陣列230和控制器232，所述控制器232提供計時和控制信號以使得能夠以所屬領域的技術人員普遍已知的方式讀出存儲在像素中的信號。示范性陣列具有M×N像素的尺寸，其中陣列230的大小取決于特定應用。使用列并行讀出結構一次一行地讀出成像器像素。控制器232通過控制行尋址電路234和行驅動器240的操作而選擇陣列230中的特定像素行。存儲在選定像素行中的電荷信號以上述方式在列線170(見圖2)上提供到讀出電路242。接著使用列尋址電路244依次讀出從所述列的每一者讀取的像素信號。

圖2更詳細地展示圖1的系統100的一部分。每一陣列列349包含多行像素350。來自特定列349中的像素350的信號被讀出到讀出電路242。通常，每一像素列349被讀出到相關聯的模擬-數字區塊，所述模擬-數字區塊包含模擬-數字轉換器(“ADC”)361和存儲器存儲位置363。或者，所述列上的像素輸出依次供應到一個具有用于存儲數字像素信號的相關聯存儲器的模擬-數字區塊。通常，由模擬-數字轉換器361提供的數字值是十二位值。信號向數字形式轉換的結果臨時存儲在與模擬-數字轉換器361相關聯的存儲位置363中。隨后從存儲位置363處讀出數字信號并在讀出電路242下游進行處理。

通常，讀出電路242包含其它電路，但圖2未展示。舉例來說，取樣與保持電路耦合在列349與其相關聯ADC?361之間。另外，增益電路或若干增益電路可耦合在列349與其相關聯ADC?361之間。

存儲位置363(通常是RAM或DRAM存儲器(也稱為RAM區塊或核心))是模擬-數字處理區塊的重要部分。因為越來越需要減小電子成像電路的大小，所以需要減小模擬-數字區塊的大小。因為還需要增加電子成像電路的速度，所以還需要增加讀出電路的處理速度。

發明內容

本發明提供一種改進的模擬-數字處理電路區塊和操作方法。用作模擬-數字存儲器的RAM區塊由一個以上模擬-數字轉換器(ADC)共享，并存儲來自像素陣列的一列以上像素的數據。所述ADC每一者處理來自相關聯第一列中的像素的信號，并將所提取的數字值存儲在與所述列相關聯的存儲器位置中。接著，ADC每一者處理來自相關聯第二列中的像素的信號，并將所提取的數字值存儲在與所述列相關聯的存儲器位置中。當ADC正處理并存儲從當前讀取的列接收的像素信號時，讀出電路從先前列讀出所存儲的數字信號，并將數字信號提供到數據路徑以供在下游處理。ADC使用斜坡式并行處理來并行地處理來自像素的信號并將其從模擬轉換為數字。在斜坡式并行處理中，斜坡大體上同時向ADC電路提供從低信號電平(例如，數字0值)開始并遞增行進到高信號電平(例如，最大數字電平)的變化斜坡參考信號。大體上同時，數字計數器向ADC電路提供待存儲的數字代碼。當斜坡參考信號變化時，在每一ADC電路處將其與從像素接收的信號進行比較。當斜坡參考信號超過正被轉換的信號時，ADC電路中的ADC比較器改變狀態且將數字計數器代碼值存儲在與ADC相關聯的存儲器位置中。如果一個以上ADC電路大體上同時改變狀態，那么大體上同時向一個以上存儲器位置進行寫入。

在本發明的另一方面，用作模擬-數字存儲器的RAM區塊由一個以上模擬-數字轉換器(ADC)共享，并存儲來自像素陣列的一列以上和一行以上像素的數據。所述ADC每一者處理來自處于第一行的相關聯第一列中的像素的信號，并將所提取的數字值存儲在與所述列和行相關聯的存儲器位置中。接著，ADC每一者處理來自處于第一行的相關聯第二列中的像素的信號，并將所提取的數字值存儲在與所述列和行相關聯的存儲器位置中。接著，ADC每一者處理來自處于第二行的相關聯第一列中的像素的信號，并將所提取的數字值存儲在與所述列和行相關聯的存儲器位置中。接著，ADC每一者處理來自處于第二行的相關聯第二列中的像素的信號，并將所提取的數字值存儲在與所述列和行相關聯的存儲器位置中。當ADC正處理并存儲從當前讀取的行接收的像素信號時，讀出電路從先前行讀出所存儲的數字信號并將所述數字信號提供到數據路徑以供在下游處理。ADC使用斜坡式并行處理來并行處理來自像素的信號并將其從模擬轉換為數字。

附圖說明

從結合附圖提供的以下具體實施方式中將更容易理解本發明的這些和其它特征及優點，在附圖中：