[發(fā)明專利]一種圖像傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010790220.4
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN111901542B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發(fā)明（設計）人: 蔡化;王勇;陳正;陳飛;苪興佳
• 申請（專利權(quán)）人: 成都微光集電科技有限公司
• 主分類號: H04N25/76
• 分類號: H04N25/76;H04N25/78
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 曹廷廷

本發(fā)明提供一種圖像傳感器，通過與像素單元數(shù)量一致的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元對與之對應的像素單元產(chǎn)生的像素低增益信號和像素高增益信號與斜坡信號在同一個行讀周期內(nèi)進行分時比較，以獲得像素低增益值和像素高增益值，并將像素高/低增益值傳輸至輸出信號處理器中進行處理以獲得處理后的圖像。由于模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的數(shù)量與像素單元的數(shù)量一致，且能夠在一個行讀周期內(nèi)，將像素單元產(chǎn)生的像素低增益信號和像素高增益信號通過同一個模數(shù)轉(zhuǎn)換單元進行轉(zhuǎn)換，使得在沒有增加模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的數(shù)量的基礎上，在一個行讀周期內(nèi)讀取像素低增益信號和像素高增益信號，即解決了在不用倍增ADC個數(shù)的情況下，在同一行讀周期內(nèi)讀取高增益和低增益信號的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路設計技術(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(CIS)已廣泛應用于視頻、監(jiān)控、工業(yè)制造、汽車、家電等成像領(lǐng)域。現(xiàn)有常用的CIS讀出電路結(jié)構(gòu)是以列級單斜模數(shù)轉(zhuǎn)換器(SS-ADC)為主的讀出電路，SS-ADC的功能是將待量化信號與一個斜坡基準信號進行比較，比較的結(jié)果通過計數(shù)器進行最終量化，得到一個N位的二進制數(shù)字量。

隨著技術(shù)的進步，應用端對CIS動態(tài)范圍的要求越來越高，高幀率高動態(tài)范圍(HDR)圖像傳感器的像素信號在讀出時需要在同一行讀周期內(nèi)讀取高增益(HCG)和低增益(LCG)的信號，因此需要兩個并列的ADC分別對高、低增益的信號同時進行轉(zhuǎn)換，這樣就導致ADC的數(shù)量翻倍，由此帶來的是面積、功耗的倍增。對于面積較小的像素，有限的列空間無法同時排布兩個并列的ADC，若不并列排布，兩個ADC只能前后放置，而在前后放置時，兩個ADC周邊的環(huán)境不同，就必然會引入較大的失配誤差，影響圖像質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種圖像傳感器，以解決在不用倍增ADC個數(shù)的情況下，在同一行讀周期內(nèi)讀取高增益和低增益信號的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種圖像傳感器，所述圖像傳感器包括：像素陣列、斜坡發(fā)生器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和輸出信號處理器；所述像素陣列包括N列像素模塊，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括N個模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所述像素模塊和所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊一一電性連接；

每列所述像素模塊均包括M個像素單元，每個所述像素單元用于產(chǎn)生與一圖像相對應的像素低增益信號和像素高增益信號；

所述斜坡發(fā)生器用于在一個行讀周期內(nèi)產(chǎn)生第一組斜坡信號和第二組斜坡信號；

所有所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊均包括一個比較器和一個計數(shù)器；所述比較器用于在一個行讀周期內(nèi)分別比較所述像素低增益信號和所述第一組斜坡信號的電平大小，及所述像素高增益信號和所述第二組斜坡信號的電平大小；所述計數(shù)器用于根據(jù)所述比較器的比較結(jié)果統(tǒng)計與所述像素低增益信號相對應的像素低增益值，及與所述像素高增益信號相對應的像素高增益值；

所述輸出信號處理器用于對所述像素低增益值和所述像素高增益值進行處理，以得到處理后的所述圖像；

其中，N和M均為正整數(shù)。

可選的，在所述的圖像傳感器中，所述第一組斜坡信號包括第一復位斜坡信號和第一積分斜坡信號，所述第二組斜坡信號包括第二復位斜坡信號和第二積分斜坡信號；

所述比較器用于在一個行讀周期內(nèi)將所述像素低增益信號分別與所述第一復位斜坡信號和所述第一積分斜坡信號的電平進行比較，及將所述像素高增益信號分別與所述第二復位斜坡信號和所述第二積分斜坡信號的電平進行比較。