[發明專利]具有共享格雷碼產生器及并行列算數邏輯單元的圖像傳感器

在審

• 申請號: 202110431707.8
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113542641A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 范理杭;張明;楊育升;查爾斯·清樂·吳
• 申請（專利權）人: 豪威科技股份有限公司
• 主分類號: H04N5/378
• 分類號: H04N5/378;H04N5/369
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 劉媛媛

本申請案涉及一種具有共享格雷碼GC產生器及并行列算術邏輯單元ALU的圖像傳感器。供在圖像傳感器中使用的讀出電路包含多個比較器。所述多個比較器中的每一者經耦合以接收斜坡信號及來自多個列位線中的相應一者的相應模擬圖像數據信號以便產生相應比較器輸出。多個ALU中的每一者經耦合以接收由GC產生器產生的經相位對準GC輸出。所述多個ALU中的每一者進一步耦合到所述多個比較器中的相應一者以接收所述相應比較器輸出。所述多個ALU中的每一者經耦合以響應于所述相應比較器輸出而鎖存所述經相位對準GC輸出以便產生相應數字圖像數據信號。

技術領域

本發明大體來說涉及圖像傳感器，且特定來說但非排他地，涉及包含讀出電路的圖像傳感器。

背景技術

圖像傳感器是無所不在的且現在廣泛用于數碼相機、蜂窩式電話、安全相機以及醫學、汽車及其它應用中。當將圖像傳感器集成到更寬廣范圍的電子裝置中時，通過裝置架構設計以及圖像獲取處理兩者以盡可能多的方式增強圖像傳感器的功能性、性能度量等(例如，分辨率、電力消耗、動態范圍等)是合意的。

典型圖像傳感器響應于來自外部場景的圖像光入射于圖像傳感器上而操作。圖像傳感器包含具有光敏元件(例如，光電二極管)的像素陣列，所述光敏元件吸收入射圖像光的一部分且在吸收圖像光后即刻產生圖像電荷。由像素光生的圖像電荷可作為列位線上隨入射圖像光而變的模擬輸出圖像信號來測量。換句話說，所產生的圖像電荷的量與圖像光的強度成比例，其被作為模擬信號從列位線讀出且轉換為數字值以產生表示外部場景的數字圖像(即，圖像數據)。

位線上的模擬圖像信號通常被饋送到模/數轉換器(ADC)中以供轉換為數字圖像信號。斜坡型ADC通常與圖像傳感器一起使用來將模擬圖像信號轉換為數字圖像信號。對于斜坡型ADC，計數器在斜坡信號開始且被與模擬圖像信號進行比較時開始計數。當斜坡信號與模擬圖像信號相等時，計數器的值被鎖存作為模擬圖像信號的數字表示。為了實現較高分辨率數字圖像信號輸出，要增加計數器的時間分辨率。這需要增加計數器的時鐘頻率。然而，當時鐘信號的頻率增加時且當圖像傳感器的分辨率增加時，計數器的電力消耗也增加。常規基于列的紋波計數器在ADC周期期間具有非常大的電流浪涌。此較大瞬時電流浪涌平均化為用于每一行讀出的時間期間的非常大的平均電力汲取。此外，電力消耗是非均勻的且取決于光強度。尤其在高幀速率及/或大像素計數圖像傳感器中，這并非適合的解決方案。另外，大的電流浪涌導致大的電壓(IR)降，這進一步限制最大ADC時鐘速度。

發明內容

在一個方面中，本申請案提供一種供在圖像傳感器中使用的讀出電路，其包括：多個比較器，其中所述多個比較器中的每一者經耦合以接收斜坡信號，其中所述多個比較器中的每一者進一步耦合到來自所述圖像傳感器的多個列位線中的相應一者以接收相應模擬圖像數據信號，其中所述多個比較器中的每一者經耦合以響應于所述相應模擬圖像數據信號與所述斜坡信號的比較而產生相應比較器輸出；格雷碼(GC)產生器，其經耦合以產生經相位對準GC輸出；及多個算數邏輯單元(ALU)，其中所述多個ALU中的每一者經耦合以接收所述經相位對準GC輸出，其中所述多個ALU中的每一者進一步耦合到所述多個比較器中的相應一者以接收所述相應比較器輸出，其中所述多個ALU中的每一者經耦合以響應于所述相應比較器輸出而鎖存所述經相位對準GC輸出以便產生相應數字圖像數據信號。