CN105979175B - 一种减少图像传感器中模拟电路符号位的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于图像传感器电路的技术领域，具体地说，是涉及一种减少图像传感器中模拟电路符号位的方法，该方法包括如下步骤：步骤S1：设定初始值，保证初始值大于复位信号阈值与噪声最大值之和；步骤S2：读出非理想复位值，包括初始值，理想复位值，复位信号阈值与噪声；步骤S3：用AD电路进行量化；步骤S4：对量化值取反并进行存储；步骤5：读出信号值，包括信号值，理想复位值，噪声的非理想值；步骤S6：用AD电路进行量化，并在取反后的复位值上进行累加；步骤S7：输出结果到数字电路；步骤8：在数字电路中对该信号值进行补偿，即减去初始值，恢复为有符号数。该发明能够大大减少芯片面积，降低研发成本、制造成本和人力成本。

Description

一种减少图像传感器中模拟电路符号位的方法
技术领域
本发明属于图像传感器电路的技术领域，具体地说，是涉及一种减少图像传感器中模拟电路符号位的方法。
背景技术
图像传感器的感光部分是由像素的阵列构成，如图1所示的4T像素结构。理想的图像传感器像素(二极管)在曝光的情况下积累电荷形成图像。由于实际电路中在复位状态下不是完全接近0值，因此在实际输出图像前，需要先读出复位信号，而后将积累的图像信号与复位信号做差值。
目前广泛采用的读出逻辑为图2所示。首先根据复位电压进行量化出复位值，而后对复位值进行取反操作，最后将信号电压量化的信号值与复位值做差得到图像。如图2中的逻辑所示，复位值包括理想复位值Vrst,阈值Vth以及噪声等非理想因素Vdelta，而信号值读出是包括理想信号值Vsig以及理想复位值
Vrst。可以得到关于输出Vout的公式为：
Vout＝(Vsig+Vrst)-(Vrst+Vth+Vdelta)
因此当Vsig小于(Vth+Vdelta)值时Vout会出现负值，这样读出电路的输出需要额外增加一位用作符号位。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的技术问题，本发明提供一种减少图像传感器中模拟电路符号位的方法。
本发明的技术方案为一种减少图像传感器中模拟电路符号位的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤1：设定初始值，保证初始值大于复位信号阈值与噪声最大值之和；
步骤2：读出非理想复位值，包括初始值，理想复位值，复位信号阈值与噪声；
步骤3：用AD电路进行量化；
步骤4：对量化值取反并进行存储；
步骤5：读出信号值，包括信号值，理想复位值，噪声的非理想值；
步骤6：用AD电路进行量化，并在取反后的复位值上进行累加；
步骤7：输出结果到数字电路；
步骤8：在数字电路中对该信号值进行补偿，即减去初始值，恢复为有符号数。
本发明将采用降低初始值的办法将模拟电路输出值保留在正值范围内，而后在后续数字电路将输出值减去引入的阈值，基本原理分为两步：
第一步：降低初始值，使初始值由0变为Vinit，上述公式：
Vout＝(Vsig+Vrst)-(Vrst+Vth+Vdelta)
更改为：
Vout＝(Vsig+Vrst)-(Vrst+Vth+Vdelta-Vinit)
其中：Vinit为大于(Vth+Vdelat)的电路初始值，采用此种方法后，该公式可以化简为：
Vout＝Vsig–Vth-Vdelta+Vinit
由此，Vout将由一个有符号数变为一个无符号数，因此将不用引入由于可能出现负值带来的额外符号位；
第二步：由于输出值由原来的Vout增加了Vinit，因此在后续数字电路中对输出值进行反向补偿，将Vout恢复为有符号数：
Vdig＝Vout-Vinit
采用该方法，将减少读出电路中的位宽，进而减少整个芯片的面积。
有益效果：
1、该发明由于负值在图像传感器中模拟电路中引入的符号位，将减少读出电路中的位宽，大大减少芯片面积，降低研发成本。
2、该发明采用改变初始值的方法改变了传统操作逻辑中由于符号位的引入，进而减小了芯片面积，降低了芯片成本、制造成本及人力成本。
附图说明
图1为4T像素结构电路图；
图2为图像传感器传统逻辑；
图3为修正后的图像传感器读出逻辑。
具体实施方式
下面结合附图1-3和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例：本发明的技术方案为一种减少图像传感器中模拟电路符号位的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤1：设定初始值，保证初始值大于复位信号阈值与噪声最大值之和；
步骤2：读出非理想复位值，包括初始值，理想复位值，复位信号阈值与噪声；
步骤3：用AD电路进行量化；
步骤4：对量化值取反并进行存储；
步骤5：读出信号值，包括信号值，理想复位值，噪声的非理想值；
步骤6：用AD电路进行量化，并在取反后的复位值上进行累加；
步骤7：输出结果到数字电路；
步骤8：在数字电路中对该信号值进行补偿，即减去初始值，恢复为有符号数。
本发明将采用降低初始值的办法将模拟电路输出值保留在正值范围内，而后在后续数字电路将输出值减去引入的阈值，基本原理分为两步：
第一步：降低初始值，使初始值由0变为Vinit，上述公式：
Vout＝(Vsig+Vrst)-(Vrst+Vth+Vdelta)
更改为：
Vout＝(Vsig+Vrst)-(Vrst+Vth+Vdelta-Vinit)
其中：Vinit为大于(Vth+Vdelat)的电路初始值，采用此种方法后，该公式可以化简为：
Vout＝Vsig–Vth-Vdelta+Vinit
由此，Vout将由一个有符号数变为一个无符号数，因此将不用引入由于可能出现负值带来的额外符号位；
第二步：由于输出值由原来的Vout增加了Vinit，因此在后续数字电路中对输出值进行反向补偿，将Vout恢复为有符号数：
Vdig＝Vout-Vinit
采用该方法，将减少读出电路中的位宽，进而减少整个芯片的面积。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (1)

1.一种减少图像传感器中模拟电路符号位的方法，其特征在于，该方法具体包括如下：
步骤S1：设定初始值，保证初始值大于复位信号阈值与噪声最大值之和；
步骤S2：读出非理想复位值，包括初始值、理想复位值、复位信号阈值与噪声；即非理想复位值为Vrst+Vth+Vdelta-Vinit；
步骤S3：用AD电路进行量化；
步骤S4：对量化值取反并进行存储；
步骤S5：读出非理想信号值，包括理想信号值、理想复位值与噪声的非理想值；
步骤S6：用AD电路进行量化，并在取反后的非理想复位值上进行累加；
步骤S7：输出结果到数字电路；
步骤S8：在数字电路中对累加后的信号值进行补偿，即减去初始值，恢复为有符号数。
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