[發明專利]雙轉換增益圖像傳感器

有效

• 申請號: 202110302128.3
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113038042B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 王云翼;王澤健;楊育昇
• 申請（專利權）人: 豪威科技（上海）有限公司
• 主分類號: H04N25/77
• 分類號: H04N25/77;H04N25/51;H04N25/61
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 曹廷廷

本發明提供一種雙轉換增益圖像傳感器，包括：像素電路，像素電源電壓的噪聲經像素電路傳遞到位線；電源噪聲消除電路，其輸入端的電壓為像素電源電壓；電源噪聲消除電路通過低轉換增益路徑，模擬產生第一傳遞函數；電源噪聲消除電路通過高轉換增益路徑，模擬產生第二傳遞函數；以及比較器。本發明通過低轉換增益(lcg)路徑和高轉換增益(hcg)路徑兩個獨立的電源噪聲消除路徑，能夠在lcg模式和hcg模式下以不同的傳遞函數跟蹤像素電源電壓變化，分別將低轉換增益模式和高轉換增益模式的電源噪聲影響減弱，且lcg模式和hcg模式的噪聲消除不會互相干擾，減少電源噪聲的影響，并提高圖像質量。

技術領域

本發明屬于圖像傳感器技術領域，具體涉及一種雙轉換增益圖像傳感器。

背景技術

圖像傳感器廣泛使用于數字靜態相機、蜂窩電話、安全攝像機中，還廣泛使用于醫學、汽車及其它應用中。

DCG(Dual Conversion Gain，雙轉換增益)圖像傳感器采用DCG模式以獲得高動態范圍圖像。高動態范圍圖像可通過在lcg(低轉換增益)下從像素讀取，接著在hcg(高轉換增益)下從像素讀取，且接著組合所述兩個讀出以呈現高動態范圍圖像來獲得。像素的lcg輸出值可用于亮光條件，像素的hcg輸出值可用于低光條件，從而獲得高動態范圍。

DCG圖像傳感器存在由于像素電源噪聲干擾，影響圖像質量的問題。像素電源噪聲通過以下方式影響信號量化和圖像質量。一方面，像素電源不干凈，并且在一定頻率范圍內會產生噪聲紋波。另一方面，像素布局會產生寄生電容；通過寄生路徑，像素電源噪聲會出現在位線上；像素電源噪聲在比較器之后被量化，并降低了圖像質量。

發明內容

本發明的目的在于提供一種雙轉換增益圖像傳感器，降低DCG圖像傳感器的像素電源噪聲影響，提高圖像質量。

本發明提供一種雙轉換增益圖像傳感器，包括：

像素電路，像素電源電壓的噪聲經所述像素電路傳遞到位線；所述像素電路包括低轉換增益和高轉換增益兩種模式；

電源噪聲消除電路，其輸入端的電壓為所述像素電源電壓；

所述電源噪聲消除電路通過低轉換增益路徑，模擬產生第一傳遞函數，所述第一傳遞函數與所述低轉換增益模式下所述像素電路中所述像素電源電壓到位線電壓的傳遞函數趨近；

所述電源噪聲消除電路通過高轉換增益路徑，模擬產生第二傳遞函數，所述第二傳遞函數與所述高轉換增益模式下所述像素電路中所述像素電源電壓到所述位線電壓的傳遞函數趨近；

所述第一傳遞函數和所述第二傳遞函數均是從所述電源噪聲消除電路的輸入端到輸出端的傳遞函數；且所述電源噪聲消除電路產生斜波電壓信號；

比較器，所述比較器一輸入端與所述位線連接，所述比較器的另一輸入端與所述電源噪聲消除電路的輸出端連接。

進一步的，所述電源噪聲消除電路包括：濾波器運放和積分運放；所述積分運放包括：第一正輸入端、第二正輸入端和負輸入端，所述濾波器運放的輸出端經所述高轉換增益路徑接到所述第一正輸入端，所述濾波器運放的輸出端經所述低轉換增益路徑接到所述第二正輸入端。

進一步的，所述濾波器運放的正輸入端輸入所述像素電源電壓，所述濾波器運放的負輸入端和輸出端并列連接可變電阻和可變電容。

進一步的，所述積分運放的所述負輸入端與輸出端之間并列連接積分電容和積分使能開關；所述積分運放的內部電路包括：低選擇開關和高選擇開關。

進一步的，所述濾波器運放的輸出端經第一電容和第二電容接地，所述第一電容和所述第二電容之間的節點連接高路徑開關的一端，所述高路徑開關的另一端連接所述第一正輸入端。