[發明專利]具有流水線化列模數轉換器的圖像傳感器

有效

• 申請號: 201110375210.5
• 申請日: 2011-11-08
• 公開（公告）號: CN102572326A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 代鐵軍;王睿;李正宇;楊育昇;瞿旻;莫要武;丁少敏;張光斌
• 申請（專利權）人: 美商豪威科技股份有限公司
• 主分類號: H04N5/378
• 分類號: H04N5/378;H04N5/357
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 毛力

1.一種圖像傳感器，包括：

像素陣列，其包括組織成行及列的多個像素單元以用于俘獲圖像數據；

位線，其耦合至所述像素陣列的一排內的像素單元中的每一個；以及

讀出電路，其耦合至所述位線以從所述排內的像素單元讀出所述圖像數據，所述讀出電路包括：

排放大器，其用以放大所述圖像數據，且具有耦合至所述位線的輸入，以及輸出；以及

第一取樣及轉換電路和第二取樣及轉換電路，所述第一取樣及轉換電路和第二取樣及轉換電路并聯地耦合至所述排放大器的輸出，以交互地取樣圖像數據并將圖像數據從模擬值轉換成數字值，

其中所述第一取樣及轉換電路被配置成在所述第二取樣及轉換電路轉換第二圖像數據時同時取樣第一圖像數據，且所述第二取樣及轉換電路被配置成在所述第一取樣及轉換電路轉換所述第一圖像數據時同時取樣第三圖像數據。

2.如權利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，所述排包括給定列，且所述排放大器包括列放大器。

3.如權利要求2所述的圖像傳感器，其特征在于，位線開關耦合于所述圖像傳感器的位線與列放大器之間，所述位線開關耦合至控制邏輯以在不取樣數據時選擇性地將所述列放大器與所述位線解除連接。

4.如權利要求2所述的圖像傳感器，其特征在于，進一步包括存儲器緩沖器，所述存儲器緩沖器經耦合以被所述第一取樣及轉換電路以及所述第二取樣及轉換電路分時共用以輸出所述數字值。

5.如權利要求2所述的圖像傳感器，其特征在于，所述第一取樣及轉換電路以及所述第二取樣及轉換電路中的每一個包括：

取樣開關，其具有耦合至所述列放大器的輸出的第一端子，以及耦合至取樣節點的第二端子；

取樣電容器，其耦合至所述取樣節點以取樣并保持所述圖像數據；以及列模數轉換器(“ADC”)，其耦合至所述取樣節點。

6.如權利要求5所述的圖像傳感器，其特征在于，所述列ADC包括斜坡式ADC。

7.如權利要求5所述的圖像傳感器，其特征在于，所述第一取樣及轉換電路和所述第二取樣及轉換電路中的每一個包括：

預先充電電路，其耦合至所述取樣節點以將所述取樣節點預先充電至固定電壓，所述預先充電電路耦合至控制邏輯以在每一取樣周期之前選擇性地對所述取樣節點預先充電。

8.如權利要求5所述的圖像傳感器，其特征在于，所述第一取樣及轉換電路和所述第二取樣及轉換電路中的每一個包括：

驅動器電路，其經耦合以驅動所述取樣開關的柵極。

9.如權利要求8所述的圖像傳感器，其特征在于，所述取樣開關小于所述位線開關。

10.如權利要求3所述的圖像傳感器，其特征在于，進一步包括分接路徑，所述分接路徑將所述列放大器的輸入耦合至所述列放大器的輸出，所述分接路徑包括NMOS電容器和開關，所述NMOS電容器的源極與漏極耦合到一起且耦合至所述列放大器的輸入，且所述開關與所述分接路徑串聯地耦合在所述列放大器的輸入與輸出之間。

11.如權利要求3所述的圖像傳感器，其特征在于，進一步包括分接路徑，所述分接路徑將所述列放大器的輸入耦合至所述列放大器的輸出，所述分接路徑包括串聯地耦合在所述分接路徑內的傳輸門電路，其中所述分接路徑包括背對背耦合的PMOS晶體管及NMOS晶體管。

12.一種從像素陣列讀出圖像數據的方法，所述像素陣列包括組織成行及列的多個像素單元以用于俘獲所述圖像數據，所述方法包括：

在第一取樣周期期間取樣來自耦合至所述像素陣列的一排內的像素單元中的每一個的位線的第一圖像數據，所述第一圖像數據由耦合至所述位線的第一像素單元產生；

在所述第一取樣周期之后的第一轉換周期期間將所述第一圖像數據從模擬值轉換成數字值；以及

在第二取樣周期期間取樣來自所述位線的第二圖像數據，所述第二圖像數據由耦合至所述位線的第二像素單元產生，其中所述第二取樣周期出現在所述第一轉換周期期間。