[發明專利]像素陣列的輸出電路和圖像傳感器

有效

• 申請號: 202110663085.1
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113365009B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 徐新楠;王方梅
• 申請（專利權）人: 銳芯微電子股份有限公司
• 主分類號: H04N5/378
• 分類號: H04N5/378;H04N5/357
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 唐嘉;吳敏

一種像素陣列的輸出電路，一列像素單元對應耦接一個模數轉換單元，一個模數轉換單元對應耦接K列像素單元；量化信號輸入端和參考信號輸入端連接至所述控制單元，所述第一斜坡信號輸入端和第二斜坡信號輸入適于輸入一對差分斜坡信號；所述模數轉換單元基于所述量化信號輸入端、參考信號輸入端、第一斜坡信號輸入端和第二斜坡信號輸入端接收到的信號進行量化處理，以輸出量化結果；所述控制單元，適于在耦接至同一個模數轉換單元的多列像素單元中任選兩列，將位于其中一列上的一個像素單元提供的復位電壓或信號電壓輸出至該模數轉換單元的量化信號輸入端，將位于另一列上的另一像素單元提供的復位電壓輸出至該模數轉換單元的參考信號輸入端。

技術領域

發明涉及傳感器領域，尤其涉及一種像素陣列的輸出電路和圖像傳感器。

背景技術

電荷耦合器件(CCD，Charge Coupled Device)圖像傳感器很長時間主宰著圖像傳感器市場，但其驅動電路和信號處理電路很難與像素陣列集成在一起，并且需要較高的工作電壓，成本也較高。

CMOS圖像傳感器(CIS，CMOS Imaging Sensor)有著CCD圖像傳感器無法比擬的優點，例如可以與像素陣列和處理電路芯片集成，工作電壓較低等。在CIS中，模數轉換器(Analog-to-Digital Converter，ADC)是讀出電路中的一個重要組成部分，起到了連接模擬信號和數字信號的橋梁作用，所以模數轉換器得精度和速度在很大程度上決定了CIS的性能。

公開號為CN 101867687A的中國專利申請公開一種模數轉換器、固態圖像傳感器件以及相機系統，所述模數轉換器包括:第一比較器，其將輸入信號與作為具有預定極性的斜坡波的第一參考信號進行比較，并當輸入信號與第一參考信號一致時，翻轉其輸出信號；第二比較器，其將輸入信號與作為與第一參考信號具有不同極性的斜坡波的第二參考信號進行比較，并當輸入信號與第二參考信號一致時，翻轉其輸出信號；以及計數器，其用于進行計數以測量第一比較器和第二比較器所用的比較時間，其中當第一比較器的輸出信號和第二比較器的輸出信號中的任何一個首先翻轉時，計數器停止計數操作。該專利申請的技術方案可以減少功耗。

然而，從上述公開的專利申請的技術方案可以看出，每一列的像素單元連接一個數模轉換器，數模轉換器使用列ADC，而列ADC會帶來行噪聲，圖像表現為橫紋。通常需要暗列參考像素，或將電源噪聲疊加到斜坡信號，或將電源噪聲反向疊加到像素信號等方式來消除橫紋。但是這種圖像傳感器的芯片面積較大。

發明內容

本發明解決的問題是現有圖像傳感器的芯片面積。

為解決上述問題，本發明提供一種像素陣列的輸出電路，所述像素陣列包括M列像素單元，M≥2，所述輸出電路包括：控制單元和N個模數轉換單元，N≥1；一列像素單元對應耦接一個模數轉換單元，一個模數轉換單元對應耦接K列像素單元，K≥2；所述模數轉換單元包括：量化信號輸入端、參考信號輸入端、第一斜坡信號輸入端和第二斜坡信號輸入端；所述量化信號輸入端和參考信號輸入端連接至所述控制單元，所述第一斜坡信號輸入端和第二斜坡信號輸入適于輸入一對差分斜坡信號；所述模數轉換單元基于所述量化信號輸入端、參考信號輸入端、第一斜坡信號輸入端和第二斜坡信號輸入端接收到的信號進行量化處理，以輸出量化結果；所述控制單元，適于在耦接至同一個模數轉換單元的多列像素單元中任選兩列，將位于其中一列上的一個像素單元提供的復位電壓或信號電壓輸出至該模數轉換單元的量化信號輸入端，將位于另一列上的另一像素單元提供的復位電壓輸出至該模數轉換單元的參考信號輸入端。

本發明還提供一種圖像傳感器，包括像素陣列以及上述輸出電路。

與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點：

使用本發明提供的輸出電路，每個模數轉換單元對應多列像素單元，控制單元在耦接至同一個模數轉換單元的多列像素單元中任選兩列，一列輸出作為參考信號，另一列輸出作為量化信號，由此可以大大減小像素電源引入的橫紋噪聲，無需額外設置暗列參考像素來提供參考信號，大大減小了芯片面積。