[發明專利]補償電路和圖像傳感器

在審

• 申請號: 201410765708.6
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN104469192A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 徐新楠;任張強;付園園
• 申請（專利權）人: 昆山銳芯微電子有限公司
• 主分類號: H04N5/357
• 分類號: H04N5/357;H04N5/361
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 吳敏;駱蘇華

技術領域

本發明涉及一種補償電路和圖像傳感器。

背景技術

圖像傳感器的目的是為了將拍攝的圖像(光信號)轉換成電信號用于遠距離播放，主要有金屬氧化物半導體(CMOS)和電荷耦合裝置(CCD)兩種類型，應用十分廣泛。

半導體圖像傳感器，通常指互補式金屬氧化物半導體(CMOS)傳感器或電荷耦合裝置(CCD)，可以把光信號轉換為電信號供后續圖像系統進行處理，具有廣泛的應用。

圖像傳感器的像素將光信號轉換成的電荷轉移到存儲節點，而后通過源極跟隨器輸出。為了削弱源極跟隨器的噪聲，每個像素要通過位線先后輸出兩次信號，一次是復位電平，一次是在復位電平基礎上的信號電平。將信號電平與復位電平做減法運算時，可以得到濾除低頻噪聲的信號。

所謂黑電平，即圖像數據為0時對應的信號電平，黑電平的上下調節會影響圖像的亮暗。過大的黑電平會使圖像偏亮，從而犧牲后續電路能處理的信號范圍；黑電平過小，則圖像偏暗甚至會丟失暗區域的信息。

由于工藝的非理想性，導致像素在絕對黑的情況下仍有暗電流產生，像素量化值有一個非0的偏移量，導致黑電平上移或下移，一定程度上影響了圖像的質量，同時擠壓了后續電路對有效曝光信號進行處理的空間，影響整體系統的性能。為了抑制暗電流的影響，通常使用幾行或幾列遮黑像素的量化值作為暗電流的參考量，然后在正常像素的量化結果中減去參考量，實現黑電平補償。

傳統的黑電平補償方法需要使用采樣保持電路。根據暗電流參考量和圖像處理的要求計算出補償電壓。但是隨著圖像傳感器陣列的增長、功耗的制約、芯片大小的控制等因素的影響，越來越多的圖像傳感器舍棄了采樣保持電路來減小芯片尺寸、功耗，提高速度，因此傳統的黑電平補償方法無法繼續使用。

發明內容

本發明解決的問題是進行黑電平補償。

為解決上述問題，本發明提供一種補償電路，包括：比較器、計數器和信號產生單元；

比較器的負相輸入端適于輸入斜坡信號，比較器的輸出端連接所述計數器的輸入端；

所述計數器的輸出端連接所述信號產生單元；

所述信號產生單元適于輸出所述斜坡信號，所述斜坡信號的起始電壓與所述計數器的計數結果和預設值的差異大小相關，所述斜坡信號的終止電壓與所述計數器的計數結果和預設值的差異大小相關。

可選的，所述比較器的正相輸入端適合輸入像素信號，所述像素信號在第一時刻由第一電平變為第二電平。

可選的，所述斜坡信號的起始時間晚于所述第一時刻。

可選的，所述信號產生單元還適于在輸出所述斜坡信號之前輸出恒定電壓信號，所述恒定電壓信號的電壓與所述斜坡信號的起始電壓不相等。

可選的，所述信號產生單元包括：

編碼控制電路，適于獲得所述計數結果和預設值的差異大小；

電壓產生電路，適于產生所述恒定電壓信號以及與所述差異大小對應的起始電壓和終止電壓；

斜坡產生電路，適于輸出所述恒定電壓信號，并根據所述起始電壓和終止電壓輸出所述斜坡信號。

可選的，所述斜坡產生電路包括：單倍增益放大器、至少一個電容和至少一個連接開關和復位開關，所述電容和連接開關的數量相等；

所述至少一個電容的第一端均連接所述單倍增益放大器的輸入端，所述至少一個電容的第二端與所述至少一個連接開關的第一端一一對應連接；

所述至少一個連接開關的第二端適于輸入所述起始電壓，所述至少一個連接開關的第三端適于輸入所述終止電壓；

所述單倍增益放大器的輸出端連接所述比較器的負相輸入端；

所述復位開關的第一端連接所述單倍增益放大器的輸入端，所述復位開關的第二端適于輸入所述恒定電壓信號。

可選的，所述信號產生單元包括：

編碼控制電路，適于獲得所述計數結果和預設值的差異大小；

電壓產生電路，適于產生與所述差異大小對應的起始電壓和終止電壓；

斜坡產生電路，適于根據所述起始電壓和終止電壓輸出所述斜坡信號。

可選的，所述斜坡產生電路包括：單倍增益放大器、至少一個電容和至少一個連接開關，所述電容和連接開關的數量相等；

所述至少一個電容的第一端均連接所述單倍增益放大器的輸入端，所述至少一個電容的第二端與所述至少一個連接開關的第一端一一對應連接；

所述至少一個連接開關的第二端適于輸入所述起始電壓，所述至少一個連接開關的第三端適于輸入所述終止電壓；

所述單倍增益放大器的輸出端連接所述比較器的負相輸入端。