[發明專利]圖像處理電路和攝像器件

有效

• 申請號: 201680051274.0
• 申請日: 2016-08-25
• 公開（公告）號: CN107925735B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 諾姆·埃謝爾;戈蘭·蔡特尼
• 申請（專利權）人: 索尼半導體解決方案公司
• 主分類號: H04N5/378
• 分類號: H04N5/378
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 曹正建;陳桂香

本發明涉及一種圖像處理電路，該圖像處理電路包括：第一雙采樣保持電路，其用于對來自第一像素的第一數據和第二數據采樣；第二雙采樣保持電路，其用于對來自第二像素的第三數據和第四數據采樣；電壓至電流電路，其包括電阻器和電流源，用于接收所述第一數據和所述第二數據并輸出第一差值數據，并且用于接收所述第三數據和所述第四數據并輸出第二差值數據；和模數轉換器，其用于將所述第一差值數據和所述第二差值數據從模擬形式轉換為數字形式。

技術領域

本發明一般地涉及采樣保持電路。更具體地，本發明涉及圖像傳感器或其它電子器件中的具有增加的處理速率(throughput)的采樣保持電路。

背景技術

通常，圖像感測設備由圖像傳感器、(一般情況下)像素電路的陣列以及信號處理電路和任意的相關的控制或時序電路組成。在圖像傳感器自身內部，電荷由于光的撞擊而被收集在像素電路的光電轉換器件中。

圖1示出了像素電路的示例。如圖1所示，像素電路100包括光電轉換器件101(例如，光電二極管)、浮動擴散部FD、傳輸晶體管102、復位晶體管103、放大晶體管104、選擇晶體管105和垂直信號線106。如圖所示，垂直信號線106對于同一列內的多個像素電路來說是公共的。可替代地，垂直信號線可在多個列之間共用。傳輸晶體管102、復位晶體管103和選擇晶體管105的柵極電極分別接收信號TRG、RST、SEL。例如，可以通過控制或時序電路來提供這些信號。

雖然圖1示出了具有特定構造中的四個晶體管的像素電路，但當前的發明并不限于此，并且可以應用于具有更少或者更多的晶體管以及諸如電容器、電阻器等其它元件的像素電路。此外，當前的發明可以擴展到在多個光電轉換器件之間共用一個或者多個晶體管的構造。

然后，積累的電荷被轉換為數字值。通常，這種轉換需要諸如采樣保持(S/H)電路、模數轉換器(ADC)以及時序電路和控制電路等多個電路組件，其中，每個電路組件用于轉換中的目的。例如，S/H電路的目的可以是從光電二極管操作的不同時間階段采樣模擬信號，此后，模擬信號可以通過ADC被轉換為數字形式。

因為現代的攝像應用要求攝像系統以越來越高的速度工作，所以額外的需求變得明顯。例如，為了流暢地拍攝諸如運動動作等高速場景，或者以流暢的慢動作回放所拍攝的數據，圖像傳感器需要以非常高的幀速率來操作。諸如電路穩定時間(settling time)、電荷傳播時間等實際的電路限制阻礙了電路所能達到的操作速度。

因此，存在對能夠以非常高的速度進行操作的電路設計的需求。

發明內容

本發明的各個方面涉及具有高精確度和高處理速率的圖像傳感器的處理像素。

在一個示例中，圖像處理電路包括：第一采樣保持電路，其用于對來自像素的第一數據采樣；第二采樣保持電路，其用于對來自所述像素的第二數據采樣；電壓至電流電路，其包括電阻器和電流源，并且用于接收所述第一數據和所述第二數據并輸出差值數據；和電流模式模數轉換器，其用于將所述差值數據從模擬形式轉換為數字形式。

在另一個示例中，圖像處理電路包括：第一雙采樣保持電路，其用于對來自第一像素的第一數據和第二數據采樣；第二雙采樣保持電路，其用于對來自第二像素的第三數據和第四數據采樣；電壓至電流電路，其包括電阻器和電流源，用于接收所述第一數據和所述第二數據并輸出第一差值數據，并且用于接收所述第三數據和所述第四數據并輸出第二差值數據；和模數轉換器，其用于將所述第一差值數據和所述第二差值數據從模擬形式轉換為數字形式。

上述示例可以與像素陣列一起是攝像器件的一部分。

以這種方式，本發明的各個方面提供了攝像和圖像處理技術領域中的改進。

本發明可實施為各種形式，這些形式包括硬件實施方法、信號處理電路、圖像傳感器電路、應用專用集成電路等。上述簡要說明僅是為了給出本發明的各個方面的總體思想，且沒有在任何方面限制本發明的范圍。