[發(fā)明專利]一種圖像傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010778375.6
• 申請(qǐng)日: 2020-08-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111918008B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡化;陳飛;陳正;芮松鵬;高菊;夏天
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都微光集電科技有限公司
• 主分類號(hào): H04N5/378
• 分類號(hào): H04N5/378;H04N5/374
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 曹廷廷

本發(fā)明提供一種圖像傳感器，通過(guò)隨機(jī)選擇電路將像素單元與模數(shù)轉(zhuǎn)換單元(ADC)相連，以對(duì)像素單元中的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理。隨機(jī)選擇電路連接至少兩列相互間隔的S列像素單元和一模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，使得在一個(gè)行讀周期內(nèi)所有像素單元均與所有模數(shù)轉(zhuǎn)換單元一一對(duì)應(yīng)連接，且在不同的行讀周期內(nèi)每一列像素單元所連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元不完全相同。通過(guò)隨機(jī)選擇電路不僅能夠?qū)⒉煌蠥DC之間的差異平均化，還由于隨機(jī)選擇電路是針對(duì)間隔的列像素單元之間的隨機(jī)選擇，使得誤差平均化的范圍擴(kuò)大，進(jìn)而使得列ADC之間的差異平均化的效果更加明顯，提高了圖像列條紋的弱化效果，解決了現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)由列ADC之間的差異導(dǎo)致的圖像列條紋的弱化效果不佳的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種圖像傳感器。

背景技術(shù)

CMOS圖像傳感器，又名CIS，已廣泛應(yīng)用于視頻、監(jiān)控、工業(yè)制造、汽車、家電等成像領(lǐng)域?，F(xiàn)有主流的CIS讀出電路結(jié)構(gòu)是以列級(jí)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)為主的讀出電路。列級(jí)ADC可以保證CIS在合理的功耗下具有足夠的轉(zhuǎn)換精度和速度。然而不同列的ADC由于加工工藝等因素會(huì)導(dǎo)致列與列之間的ADC存在差異，這一差異是固定存在的，當(dāng)系統(tǒng)增益較大時(shí)，該差異被放大，就會(huì)導(dǎo)致圖像上明顯看到固定的呈列狀分布的條紋，極大的影響了圖像的質(zhì)量。

目前常用的圖像傳感器，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括像素陣列、ADC和輸出信號(hào)處理器。以行曝光方式的CIS為例，像素陣列由若干個(gè)圖1所示的像素單元“P”組成。像素陣列按逐行的方式讀出，具體順序?yàn)镽OW[0]、ROW[1]、……ROW[n-2]、ROW[n-1]，像素陣列的每一列有一個(gè)輸出總線，分別為PIX_OUT[0]、PIX_OUT[1]、…PIX_OUT[N-2]、PIX_OUT[N-1]。PIX_OUT輸出通過(guò)ADC單元進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)化，量化為數(shù)字信號(hào)后，再經(jīng)輸出信號(hào)處理器進(jìn)行最終數(shù)據(jù)處理，進(jìn)而完成對(duì)圖像的處理。

如圖1所示，每一列的“P”都經(jīng)過(guò)同一個(gè)ADC單元，例如，PIX_OUT[0]總線連接的所有“P”的輸出均由ADC[0]進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。由于加工工藝等因素導(dǎo)致的ADC單元之間存在特性差異，使得在輸入同一個(gè)模擬量時(shí)，不同ADC的輸出會(huì)出現(xiàn)一定的差異，這種差異會(huì)導(dǎo)致最終輸出圖像上呈現(xiàn)異常的列條紋，也就是固定的列噪聲。

為了消除由ADC之間的差異導(dǎo)致的圖像條紋，傳統(tǒng)的做法是將圖像存儲(chǔ)多幀取平均差異，再將現(xiàn)有圖像減去這一差異，以消除圖像條紋。這種方式需要系統(tǒng)為CIS提供一個(gè)存儲(chǔ)器，專門(mén)存儲(chǔ)CIS的多幀圖像數(shù)據(jù)，而這就使得系統(tǒng)的成本較高，且這種方式也無(wú)法滿足輸出幀率較高的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在圖像像素輸出與列ADC輸入之間加入隨機(jī)選擇電路，可以在一定程度上減小圖像條紋。由于隨機(jī)選擇電路可以隨機(jī)的選擇每列像素輸出所經(jīng)過(guò)的列ADC，即對(duì)每列像素輸出所經(jīng)過(guò)的列ADC起到隨機(jī)打散的效果，因此能夠?qū)⒉煌蠥DC之間的差異平均化，以此減小圖像條紋。但隨機(jī)選擇電路是針對(duì)相鄰的數(shù)個(gè)列ADC和列像素之間的隨機(jī)選擇，誤差平均化的效果僅局限于相鄰列之內(nèi)，因此，對(duì)圖像列條紋弱化的效果有限。為了提高圖像條紋弱化的效果，參與打散的相鄰列的范圍則需要擴(kuò)大，比如由之前的4列隨機(jī)選擇擴(kuò)展到8列，但是參與隨機(jī)選擇的鄰近列數(shù)受限于每列像素單元寬度(Pitch Size，PZ)，當(dāng)像素較小時(shí)，PZ較小，允許并列排布的信號(hào)線個(gè)數(shù)會(huì)較少，因此參與隨機(jī)選擇的相鄰列數(shù)會(huì)較少，導(dǎo)致圖像條紋弱化效果就不佳。

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種圖像傳感器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)由列模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間的差異導(dǎo)致的圖像列條紋的弱化效果不佳的問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種圖像傳感器，所述圖像傳感器包括依次電性連接的像素陣列、隨機(jī)選擇電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述像素陣列產(chǎn)生的圖像信號(hào)經(jīng)所述隨機(jī)選擇電路進(jìn)入所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器內(nèi)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，以得到與所述圖像信號(hào)相對(duì)應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)；