[發明專利]通過斜坡產生器的圖像傳感器電源抑制比噪聲消減

有效

• 申請號: 201610079549.3
• 申請日: 2016-02-04
• 公開（公告）號: CN106060434B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 袁碧;金秋峰;鄧黎平;左亮
• 申請（專利權）人: 豪威科技股份有限公司
• 主分類號: H04N5/3745
• 分類號: H04N5/3745;H04N5/378
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司11287
• 代理人: 齊楊

技術領域

本發明大體上涉及圖像傳感器。更特定來說，本發明的實例涉及從圖像傳感器像素單元讀出圖像數據的電路。

背景技術

圖像傳感器已變得無處不在。它們廣泛應用于數碼相機，蜂窩電話、安全攝像機，以及醫療、汽車及其它應用中。用于制造圖像傳感器(且尤其是互補金屬氧化物半導體(COMS)圖像傳感器)的技術已持續以迅猛的速度進步。舉例來說，對更高分辨率及更低能耗的需求已促進CMOS圖像傳感器的進一步微型化及集成化。

在常規CMOS有源像素傳感器中，從光敏裝置(例如，光電二極管)轉移圖像電荷且所述圖像電荷被轉換成浮動擴散節點上的像素單元內部的電壓信號。在常規CMOS圖像傳感器中，放大器(例如，源極跟隨器電路)用于像素單元中以放大所述浮動擴散節點上的信號，以將圖像數據輸出到位線，所述圖像數據由列讀出電路讀取。受像素單元的設計及布局約束的限制，源極跟隨器電路可受不合意的電源抑制比(例如，-20dB)的影響。不合意的電源抑制比可帶來許多挑戰，包含可進入輸出信號路徑的來自電源的噪聲。此外，電源的漣波可造成所捕獲的圖像中的非所要的水平漣波。

發明內容

一方面，本申請案涉及一種用于在圖像傳感器的讀出電路中使用的斜坡產生器。所述斜坡產生器包括：供電電壓采樣電路，其耦合到所述圖像傳感器的像素單元以在所述像素單元的黑色信號讀出期間采樣所述像素單元的黑色信號供電電壓，且以在所述像素單元的圖像信號讀出期間采樣所述像素單元的圖像信號供電電壓；第一積分器電路，其具有第一輸入，所述第一輸入經耦合以接收經緩沖的參考電壓；及第二輸入，所述第二輸入耦合到所述供電電壓采樣電路的輸出；第一開關，其耦合在所述第一積分器電路的所述第一輸入與第一電容器之間；第二開關，其耦合在所述第一積分器電路的輸出與所述第一電容器之間，其中所述第一及第二開關經切換以將表示所述圖像信號供電電壓與所述黑色信號供電電壓之間的差的信號傳送到所述第一電容器；以及第二積分器電路，其耦合到所述第一電容器，其中所述第二積分器電路經耦合以產生輸出斜坡信號，所述輸出斜坡信號經耦合以由模/數轉換器接收，其中響應于所述圖像信號供電電壓與所述黑色信號供電電壓之間的所述差而調整所述輸出斜坡信號的起始值。

另一方面，本申請案涉及一種成像系統。所述成像系統包括：像素陣列，其包含多個像素單元，所述多個像素單元經組織成多個行及列以用于捕獲圖像數據；控制電路，其耦合到所述像素陣列以控制所述像素陣列的操作；以及讀出電路，其耦合到所述像素陣列以從所述像素單元讀出所述圖像數據。所述讀出電路包含：感測放大器電路，其耦合到位線，所述位線耦合到所述像素陣列的所述多個列中的一者以采樣圖像數據；模/數轉換器，其耦合到所述感測放大器電路以轉換由所述感測放大器電路感測的所述圖像數據；以及斜坡產生器，其經耦合以產生輸出斜坡信號，所述輸出斜坡信號經耦合以由所述模/數轉換器接收。所述斜坡產生器包含：供電電壓采樣電路，其耦合到所述像素陣列以在所述像素陣列的黑色信號讀出期間采樣所述像素陣列的黑色信號供電電壓，且以在所述像素陣列的圖像信號讀出期間采樣所述像素陣列的圖像信號供電電壓；第一積分器電路，其具有第一輸入，所述第一輸入經耦合以接收經緩沖的參考電壓；及第二輸入，所述第二輸入耦合到所述供電電壓采樣電路的輸出；第一開關，其耦合在所述第一積分器電路的所述第一輸入與第一電容器之間；第二開關，其耦合在所述第一積分器電路的輸出與所述第一電容器之間，其中所述第一及第二開關經切換以將表示所述圖像信號供電電壓與所述黑色信號供電電壓之間的差的信號傳送到所述第一電容器；以及第二積分器電路，其耦合到所述第一電容器，其中所述第二積分器電路經耦合以產生所述輸出斜坡信號，所述輸出斜坡信號經耦合以由所述模/數轉換器接收，其中響應于所述圖像信號供電電壓與所述黑色信號供電電壓之間的所述差而調整輸出斜坡信號的起始值。

附圖說明

參考以下諸圖描述本發明的非限制性及非窮盡實施例，其中相似參考數字貫穿各種視圖是指相似部分，除非另有規定。

圖1為說明根據本發明的教示的包含具有像素單元及讀出電路以提高位線中的電源抑制比的像素陣列的實例成像系統的框圖。

圖2為說明根據本發明的教示的耦合到包含耦合到模/數轉換器的斜坡產生器(其通過補償像素單元的AVDD電源的變化來提高像素單元的電源抑制比)的讀出電路的像素單元的一個實例的示意圖。

圖3為說明根據本發明的教示的提高位線中的電源抑制比的包含于圖像感測系統的讀出電路中的斜坡產生器的一個實例的示意圖。