CN108064446B - 模拟读取电路及影像传感模块 - Google Patents

模拟读取电路及影像传感模块 Download PDF

Info

Publication number
CN108064446B
CN108064446B CN201780001413.3A CN201780001413A CN108064446B CN 108064446 B CN108064446 B CN 108064446B CN 201780001413 A CN201780001413 A CN 201780001413A CN 108064446 B CN108064446 B CN 108064446B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sensing
sampling
reset
analog
averaging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201780001413.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108064446A (zh
Inventor
曾千鉴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Goodix Technology Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Goodix Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Goodix Technology Co Ltd filed Critical Shenzhen Goodix Technology Co Ltd
Publication of CN108064446A publication Critical patent/CN108064446A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108064446B publication Critical patent/CN108064446B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/75Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C27/00Electric analogue stores, e.g. for storing instantaneous values
    • G11C27/02Sample-and-hold arrangements
    • G11C27/024Sample-and-hold arrangements using a capacitive memory element
    • G11C27/026Sample-and-hold arrangements using a capacitive memory element associated with an amplifier
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/616Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise involving a correlated sampling function, e.g. correlated double sampling [CDS] or triple sampling
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/78Readout circuits for addressed sensors, e.g. output amplifiers or A/D converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

本申请提供了一种模拟读取电路,耦接于像素电路的像素输出端,所述模拟读取电路包括放大器以及感测多重采样单元;其中,于选择区间中,所述感测多重采样单元于多个感测采样时间分别对所述像素输出端的像素值进行多次感测采样操作,产生多个感测采样结果;其中,于输出区间中,所述感测多重采样单元对所述多个采样结果进行感测平均操作,所述放大器输出读取结果,所述读取结果相关于所述多个感测采样结果的感测平均。

Description

模拟读取电路及影像传感模块
技术领域
本申请涉及一种模拟读取电路及影像传感模块,尤其涉及一种可提升信噪比并降低电路面积及功耗的模拟读取电路及影像传感模块。
背景技术
相关多重采样(Correlated Multiple Sampling,CMS)技术具有提升信噪比的优点,其已应用于影像传感模块中的列模数转换器(Column Analog-to-Digital Converter,Column ADC)中,其中列模数转换器仅需对像素阵列中某一像素列的多个模拟像素值进行模数转换。现有技术中,采用相关多重采样的模数转换器是于数字域(Digital Domain)中进行,其需要较高的采样率(Sampling Rate)。也因采用相关多重采样的模数转换器对采样率的需求较高,因此不适合应用在需要对像素阵列中所有模拟像素值进行模数转换的全局模数转换器(Global ADC)。
然而,相较于全局模数转换器,列模数转换器具有占用较大电路面积及功耗大的缺点。除此之外,对应不同像素列的不同模数转换器可能亦存在有不匹配(Mismatch)的问题,其中模数转换器不匹配即为不同模数转换器将同一模拟值转换成为不同数字值。
因此,现有技术实有改进的必要。
发明内容
因此,本申请部分实施例的目的即在于提供一种可于模拟域(Analog Domain)中执行相关多重采样的模拟读取电路及影像传感模块,以改善现有技术的缺点。
为了解决上述技术问题,本申请实施例提供了一种模拟读取电路,耦接于像素电路与模数转换器之间,所述像素电路包括传输闸、重置晶体管、选择闸及像素输出端,所述模拟读取电路包括放大器,包括第一输入端以及第一输出端,其中所述第一输出端用来输出所述模拟读取电路的读取结果至所述模数转换器;以及感测多重采样单元,耦接于像素输出端、所述第一输入端以及所述第一输出端,包括多个感测采样平均单元,所述多个感测采样平均单元包括多个感测电容;其中,于选择区间中,所述感测多重采样单元于多个感测采样时间分别对所述像素输出端的像素值进行多次感测采样操作,产生多个感测采样结果;其中,于输出区间中,所述感测多重采样单元对所述多个采样结果进行感测平均操作,所述放大器输出所述读取结果,所述读取结果相关于所述多个感测采样结果的感测平均。
例如,于所述选择区间中多个感测采样时间的第一感测采样时间,所述多个感测采样平均单元中的第一感测采样平均单元进行一次感测采样操作,于对应于所述第一感测采样操作的第一感测采样区间中,对应于所述第一感测采样平均单元的第一感测电容与所述像素输出端之间的连结为导通,其余感测采样平均单元的感测电容与所述像素输出端之间的连结为断路。
例如,所述多个感测电容具有多个第一端以及多个第二端,于所述输出区间中,所述多个感测电容的所述多个第一端彼此之间的连结为导通,所述多个感测电容的所述多个第二端彼此之间的连结为导通,以进行所述感测平均操作。
例如,于所述输出区间中,所述多个感测电容与所述第一输入端之间的连结为导通,所述多个感测电容与所述第一输出端之间的连结为导通,所述放大器输出所述读取结果。
例如,所述多个感测采样平均单元中的第一感测采样平均单元包括第一采样开关,耦接于所述第一感测采样平均单元的第一感测电容的第一端与所述像素输出端之间;第一平均开关,耦接于所述第一感测电容:以及第二平均开关,耦接于所述第一感测电容与所述第一输入端之间。
例如,所述第一平均开关耦接于所述第一感测电容与另一感测电容之间。
例如,所述第一感测采样平均单元还包括第二采样开关,所述第二采样开关的一端耦接于所述第一感测电容,另一端接收共模电压。
例如,所述多个感测采样时间位于所述传输闸导通之后。
例如,所述放大器还包括第二输入端以及第二输出端,所述模拟读取电路还包括重置多重采样单元,耦接于所述像素输出端、所述第二输入端以及所述第二输出端,包括多个重置采样平均单元,所述重置多个采样平均单元包括多个重置电容;其中,于所述选择区间中,所述重置多重采样单元于多个重置采样时间分别对所述像素输出端的像素值进行多次重置采样操作,产生多个重置采样结果;其中,于所述输出区间中,所述重置多重采样单元对所述多个采样结果进行重置平均操作,所述放大器输出所述读取结果,所述读取结果相关于所述多个重置采样结果的重置平均与所述感测平均之间的相减结果。
例如,于所述选择区间中多个重置采样时间的第一重置采样时间,所述多个重置采样平均单元中的第一重置采样平均单元进行一次重置采样操作,于对应于所述第一重置采样操作的第一重置采样区间中,对应于所述第一重置采样平均单元的第一重置电容与所述像素输出端之间的连结为导通,其余重置采样平均单元的重置电容与所述像素输出端之间的连结为断路。
例如,所述多个重置电容具有多个第一端以及多个第二端,于所述输出区间中,所述多个重置电容的所述多个第一端彼此之间的连结为导通,所述多个重置电容的所述多个第二端彼此之间的连结为导通,以进行所述重置平均操作。
例如,于所述输出区间中,所述多个重置电容与所述第一输入端之间的连结为导通,所述多个重置电容与所述第二输出端之间的连结为导通,所述放大器输出所述读取结果。
例如,所述多个重置采样平均单元中的第一重置采样平均单元包括第三采样开关,耦接于所述第一重置采样平均单元的第一重置电容的第一端与所述像素输出端之间;第三平均开关,耦接于所述第一重置电容:以及第四平均开关,耦接于所述第一重置电容与所述第一输入端之间。
例如,所述第三平均开关耦接于所述第一重置电容与所述第一输出端之间。
例如,所述第三平均开关耦接于所述第一重置电容与另一重置电容之间。
例如,所述第一重置采样平均单元还包括第四采样开关,所述第四采样开关的一端耦接于所述第一重置电容,另一端接收共模电压。
例如,所述多个重置采样时间位于所述传输闸导通之前且于所述重置晶体管导通之后。
本申请实施例提供了一种影像传感模块,包括多个像素电路,排列成阵列,每一像素电路包括传输闸、重置晶体管、选择闸及像素输出端;模数转换器;模拟读取电路,耦接于所述多个像素电路与所述模数转换器之间,所述模拟读取电路包括放大器,包括第一输入端以及第一输出端,其中所述第一输出端用来输出所述模拟读取电路的读取结果至所述模数转换器;以及感测多重采样单元,耦接于像素输出端、所述第一输入端以及所述第一输出端,包括多个感测采样平均单元,所述多个感测采样平均单元包括多个感测电容;其中,于选择区间中,所述感测多重采样单元于多个感测采样时间分别对所述像素输出端的像素值进行多次感测采样操作,产生多个感测采样结果;其中,于输出区间中,所述感测多重采样单元对所述多个采样结果进行感测平均操作,所述放大器输出所述读取结果,所述读取结果相关于所述多个感测采样结果的感测平均。
本发明利用模拟读取电路,于模拟域中对模拟像素值进行相关多重采样操作以及平均操作,以提升系统信噪比。另外,由于本申请模拟读取电路所需的操作时间极短,可应用于全局模数转换器的影像传感模块,而可达到缩小电路面积及功耗的优点。
附图说明
图1为本申请实施例一影像传感模块的示意图;
图2为本申请实施例一模拟读取电路的示意图;
图3为本申请实施例多个信号的示意图;
图4为本申请实施一感测多重采样单元于选择区间的等效电路图;
图5为图4的感测多重采样单元于输出区间的等效电路图;
图6本申请实施例一感测多重采样单元的示意图;
图7为施加于图6的感测多重采样单元的多个信号示意图;
图8本申请实施例一模拟读取电路的示意图;
图9为施加于图8的感测多重采样单元的多个信号示意图;
图10为图8的感测多重采样单元于选择区间的等效电路图;
图11为图8的感测多重采样单元于输出区间的等效电路图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
图1为本申请实施例一影像传感模块10的示意图。影像传感模块10包括多个像素电路PX、一模拟读取电路(Readout)12以及一模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)14。多个像素电路PX排列成一阵列并耦接于模拟读取电路12,模拟读取电路12于不同时间读取对应于每一个像素电路PX的模拟像素值VPX,以产生模拟读取结果VRO,并将读取结果VRO输出至模数转换器14。更进一步地,模拟读取电路12可在模拟域(Analog Domain)中对模拟像素值VPX进行相关多重采样(Correlated Multiple Sampling,CMS)操作,以提升读取结果VRO的信噪比。也就是说,模拟读取电路12可于不同时间对模拟像素值VPX进行采样而产生多个采样结果,并对多个采样结果进行平均操作而输出读取结果VRO,而读取结果VRO相关于多个采样结果的平均。藉由平均操作可降低噪声能量,藉此提升信噪比。
具体来说,请参考图2,图2为本申请实施例一模拟读取电路22以及像素电路PX的示意图。模拟读取电路22可用来实现图1中的模拟读取电路12。为了方便说明,图2仅绘示单一像素电路PX。模拟读取电路22耦接于像素电路PX的像素输出端NPX与模数转换器14之间,像素电路PX于像素输出端NPX输出像素值VPX,模拟读取电路22包括一感测多重采样单元24以及一放大器26,感测多重采样单元24耦接于像素输出端NPX、放大器26的负输入端(标示有「-」号)以及输出端。另外,放大器26的正输入端(标示有「+」号)接收一固定电压VSG,固定电压VSG可为一接地电压或一信号接地(Signal Ground)电压。
于一采样阶段(Sampling Phase)中,感测多重采样单元24可于2个不同的感测采样时间(tS1、tS2),分别对像素值VPX进行采样操作而产生两个感测采样结果;于一放大阶段(Amplifying Phase)中,感测多重采样单元24可将采样阶段中取得的2个采样结果进行平均操作,并输出读取结果VRO,其中读取结果VRO相关于该2个采样结果的平均。
详细来说,感测多重采样单元24包括感测采样平均单元241、242,感测采样平均单元241包括一感测电容CS1、采样开关SS1a、SS1b以及平均开关SB1a、SB1b,感测采样平均单元242包括一感测电容CS2、采样开关SS2a、SS2b以及平均开关SB2a、SB2b,采样开关SS1a、SS1b受控于信号ΦS1,采样开关SS2a、SS2b受控于信号ΦS2,平均开关SB1a、SB1b、SB2a、SB2b受控于信号H。采样开关SS1b、SS2b的一端分别耦接于感测电容CS1、CS2,另一端接收共模电压Vcm。平均开关SB1a耦接于感测电容CS1与感测电容CS2之间,平均开关SB2a耦接于感测电容CS2与放大器26的输出端之间,平均开关SB1b、SB2b分别耦接于感测电容CS1、CS2与放大器26的负输入端之间。
另外,像素电路PX的电路结构简述如下。如图2所示,像素电路PX可包括感光二极管(Photo Diode)PD、传输闸QTX、重置晶体管QRST、缓冲晶体管QD、选择闸QSEL及像素输出端NPX。传输闸QTX、重置晶体管QRST及选择闸QSEL分别受控于传输信号TX、重置信号RST及选择信号SEL,像素电路PX于像素输出端NPX输出像素值VPX
像素电路PX及模拟读取电路22的操作说明如下。请参考图3,图3为选择信号SEL、传输信号TX、信号ΦS1、ΦS2、H的时序图。当模拟读取电路22欲读取像素电路PX时,对应于像素电路PX的选择闸QSEL导通(即选择信号SEL为高电位,其中选择信号SEL为高电位称为选择区间TSEL)。于选择区间TSEL中(采样阶段位于选择区间TSEL中),传输闸QTX导通,此时储存于感光二极管PD的光电子被汲取至像素电路PX的节点FD。于传输区间TTX导通之后,采样开关SS1a、SS1b以及采样开关SS2a、SS2b分别于感测采样区间TS1以及感测采样区间TS2导通。当采样开关SS1a、SS1b于感测采样区间TS1导通时,感测电容CS1的第一端连接于像素输出端NPX(即感测电容CS1与像素输出端NPX之间的连结为导通),感测电容CS1的第二端接收共模电压Vcm,而感测电容CS2的第一端与像素输出端NPX之间的连结为断路。同理,当采样开关SS2a、SS2b导通时,感测电容CS2的第一端连接于像素输出端NPX(即感测电容CS2与像素输出端NPX之间的连结为导通),感测电容CS2的第二端接收共模电压Vcm,而感测电容CS1的第一端与像素输出端NPX之间的连结为断路。更精确地说,感测采样平均单元241、242可视为分别于对应于信号ΦS1、ΦS2的下降沿(Falling Edge)的时间tS1、tS2对像素值VPX进行感测采样操作,而感测电容CS1、CS2中的电荷变化量可视为感测采样操作的感测采样结果。另外,平均开关SB1a、SB1b、SB2a、SB2b于选择区间TSEL皆为断路,换句话说,于选择区间TSEL中,感测多重采样单元24(相关于电荷变化的部份)等效于图4所绘示的等效电路。
另一方面,当感测多重采样单元24完成采样操作之后(或当选择闸QSEL由导通转为断路后),于输出区间TA中(输出区间TA可为前述放大阶段),平均开关SB1a、SB1b、SB2a、SB2b皆为导通,采样开关SS1a、SS1b、SS2a、SS2b皆为断路,此时感测多重采样单元24(相关于电荷变化的部份)等效于图5所绘示的等效电路。如图5所示,感测电容CS1、CS2的第一端相互连结(因感测电容CS1、CS2的第一端彼此之间的连结为导通),感测电容CS1、CS2的第二端相互连结(因感测电容CS1、CS2的第二端彼此之间的连结为导通),因此,储存于感测电容CS1与感测电容CS2的电荷可彼此相互分享(即电荷分享(Charge Sharing))而达到对该2个感测采样结果进行平均操作的效果。另外,感测电容CS1、CS2的第一端耦接于放大器26的输出端,感测电容CS1、CS2的第二端耦接于放大器26的负输入端,放大器26即可输出读取结果VRO,而读取结果VRO相关于该2个感测采样结果的感测平均。
简言之,感测多重采样单元24的2个感测采样平均单元(241及242)可于选择区间TSEL中的2个不同的感测采样时间tS1、tS2,分别对像素值VPX--进行2次感测采样操作,而产生2个感测采样结果;并于输出区间TA中,对该2个感测采样结果进行平均操作,使得感测多重采样单元24可输出相关于该感测平均的读取结果VRO。
需注意的是,本申请的感测多重采样单元不限于包括2个感测采样平均单元,感测多重采样单元可包括M个感测采样平均单元(其中M大于2),其可于选择区间TSEL中的M个不同的感测采样时间tS1~tSM,分别对像素值VPX--进行M次感测采样操作,而产生M个感测采样结果;并于输出区间TA中,对该M个感测采样结果进行平均操作以取得该M个感测采样结果的感测平均,使得感测多重采样单元24可输出相关于该感测平均的读取结果VRO。
举例来说,请参考图6及图7,图6本申请实施例一感测多重采样单元64的示意图,图7为施加于感测多重采样单元64的信号ΦS1~ΦS4、H的时序图。感测多重采样单元64包括感测采样平均单元641、642、643、644(即M=4的实施例)。感测多重采样单元64的操作原理与感测多重采样单元24的原理类似,故于此不再赘述。
另一方面,为了使读取结果VRO更能反应像素电路PX中感光二极管PD的感光程度,于传输闸QTX导通前,影像传感模块可先将像素电路PX的重置晶体管QRST导通,并于晶体管QRST导通后且传输闸QTX导通前,利用模拟读取电路读取像素输出端NPX的像素值VPX(此时的像素值称为重置像素值VPX,R),于传输闸QTX导通后,模拟读取电路可再次读取于像素输出端NPX的像素值VPX(此时的像素值称为信号像素值VPX,S),模拟读取电路可输出读取结果VRO,使得读取结果相关于信号像素值VPX,S与重置像素值VPX,R的相减结果。其中,于晶体管QRST导通后且传输闸QTX导通前,模拟读取电路12亦可利用相关多重采样(CMS)读取重置像素值VPX,R,也就是说,本申请的模拟读取电路可对重置像素值VPX,R多次重置采样操作以产生多个重置采样结果,并对该多个重置采样结果进行重置平均操作,以取得该多个重置采样结果的重置平均,而读取电路所输出的读取结果VRO可相关于感测平均与重置平均的相减结果。
具体来说,请参考图8及图9,图8本申请实施例一模拟读取电路82的示意图,图9为施加于感测多重采样单元84的信号ΦR1~ΦR4、ΦS1~ΦS4、H的时序图,模拟读取电路82包括一感测多重采样单元84S、一重置多重采样单元84R以及一放大器86。放大器86为一全差分运算放大器,感测多重采样单元84S耦接于像素输出端NPX以及放大器86的第一输入端以及第一输出端,重置多重采样单元84R耦接于像素输出端NPX以及放大器86的第二输入端以及第二输出端。
重置多重采样单元84R包括4个重置采样平均单元841R~844R,重置采样平均单元841R包括一重置电容CR1、采样开关RS1a、RS1b以及平均开关RB1a、RB1b,采样开关RS1a、RS1b受控于信号ΦR1,平均开关RB1a、RB1b受控于信号H。重置采样平均单元842R~844R的电路结构均与重置采样平均单元841R类似,其中,采样开关RS2a、RS2b受控于信号ΦR2,采样开关RS3a、RS3b受控于信号ΦR3,采样开关RS4a、RS4b受控于信号ΦR4,平均开关RB2a、RB2b、RB3a、RB3b、RB4a、RB4b受控于信号H。值得注意的是,平均开关RB1a耦接于重置电容CR1与重置电容CR2之间,平均开关RB2a耦接于重置电容CR2与重置电容CR3之间,平均开关RB3a耦接于重置电容CR3与重置电容CR4之间,而平均开关RB4a耦接于重置电容CR4与放大器86的第二输出端之间。感测多重采样单元84S的内部电路结构与感测多重采样单元64/重置多重采样单元84R相同,故于此不再赘述。
于选择区间TSEL中,重置晶体管QRST先于重置区间TRST导通,重置晶体管QRST导通后重置多重采样单元84R分别于(对应于重置采样区间的TR1~TR4)重置采样时间tR1~tR4对像素输出端NPX的像素值VPX进行重置采样操作,而产生4个重置采样结果为重置电容CR1~CR4中的电荷变化量;接着,传输闸QTX于传输区间TTX导通,传输闸QTX导通后感测多重采样单元84S分别于(对应于感测采样区间的TS1~TS4)感测采样时间tS1~tS4对像素输出端NPX的像素值VPX进行感测采样操作,而产生4个感测采样结果为感测电容CS1~CS4中的电荷变化量。另外,平均开关SB1a~SB4a、SB1b~SB4b于选择区间TSEL皆为断路,感测多重采样单元84S及重置多重采样单元84R(相关于电荷变化的部份)等效于图10所绘示的等效电路。
于输出区间TA中,平均开关SB1a~SB4a、SB1b~SB4b皆为导通,采样开关SS1a~SS4a、SS1b~SS4b皆为断路,感测多重采样单元84S及重置多重采样单元84R(相关于电荷变化的部份)等效于图11所绘示的等效电路。如图11所示,由于感测电容CS1~CS4的第一端皆彼此相连,感测电容CS1~CS4的第二端皆彼此相连,因此,储存于感测电容CS1~CS4的电荷可彼此相互分享而达到对该4个感测采样结果进行感测平均操作的效果,而产生该4个感测采样结果的感测平均;另一方面,由于重置电容CR1~CR4的第一端皆彼此相连,重置电容CR1~CR4的第二端皆彼此相连,因此,储存于重置电容CR1~CR4的电荷可彼此相互分享而达到对该4个重置采样结果进行重置平均操作的效果,而产生该4个重置采样结果的重置平均。另外,由于感测电容CS1~CS4的第一端及第二端连接于全差分放大器86的第一输入端及第一输出端,重置电容CR1~CR4的第一端及第二端连接于全差分放大器86的第二输入端及第二输出端,因此,全差分放大器86所输出的读取结果VRO相关感测平均与重置平均之间的相减结果。
需注意的是,本申请的模拟读取电路可在模拟域中对模拟像素值VPX进行相关多重采样,并在模拟域中进行平均操作,其所需的操作时间极短,因此可应用于搭配全局模数转换器(Global ADC)的影像传感模块10,换句话说,模数转换器14可为全局模数转换器,即影像传感模块10可仅包括单一模数转换器14,而模数转换器14需对影像传感模块10所有像素电路PX的像素值进行模数转换。换句话说,本申请的影像传感模块不需包括多个模数转换器(如对应像素阵列中某一列的列模数转换器(Column ADC)),其可在缩小电路面积及功耗的情况下,具有多重采样操作的高信噪比特点。
综上所述,本发明利用模拟读取电路,于模拟域中对模拟像素值进行相关多重采样操作以及平均操作,以提升系统信噪比。另外,由于本申请模拟读取电路所需的操作时间极短,可应用于搭配全局模数转换器的影像传感模块,而可达到缩小电路面积及功耗的优点。
以上所述仅为本申请的部分实施例而已,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种模拟读取电路,耦接于像素电路与模数转换器之间,所述像素电路包括传输闸、重置晶体管、选择闸及像素输出端,其特征在于,所述模拟读取电路包括:
放大器,包括第一输入端以及第一输出端,其中所述第一输出端用来输出所述模拟读取电路的读取结果至所述模数转换器;以及
感测多重采样单元,耦接于像素输出端、所述第一输入端以及所述第一输出端,包括多个感测采样平均单元,所述多个感测采样平均单元包括多个感测电容;
其中,于选择区间中,所述感测多重采样单元于多个感测采样时间分别对所述像素输出端的像素值进行多次感测采样操作,产生多个感测采样结果于所述多个感测电容;
其中,于输出区间中,所述感测多重采样单元对所述多个感测采样结果进行感测平均操作,所述感测多重采样单元在所述放大器的所述第一输入端以及所述第一输出端间经由所述多个感测电容形成一第一回授路径,所述放大器通过所述第一回授路径输出所述读取结果,所述读取结果相关于所述多个感测采样结果的感测平均。
2.如权利要求1所述的模拟读取电路,其特征在于,于所述选择区间中多个感测采样时间的第一感测采样时间,所述多个感测采样平均单元中的第一感测采样平均单元进行一次感测采样操作,于对应于所述第一感测采样操作的第一感测采样区间中,对应于所述第一感测采样平均单元的第一感测电容与所述像素输出端之间的连结为导通,其余感测采样平均单元的感测电容与所述像素输出端之间的连结为断路。
3.如权利要求1所述的模拟读取电路,其特征在于,所述多个感测电容具有多个第一端以及多个第二端,于所述输出区间中,所述多个感测电容的所述多个第一端彼此之间的连结为导通,所述多个感测电容的所述多个第二端彼此之间的连结为导通,以进行所述感测平均操作。
4.如权利要求1所述的模拟读取电路,其特征在于,于所述输出区间中,所述多个感测电容与所述第一输入端之间的连结为导通,所述多个感测电容与所述第一输出端之间的连结为导通,所述放大器输出所述读取结果。
5.如权利要求1所述的模拟读取电路,其特征在于,所述多个感测采样平均单元中的第一感测采样平均单元包括:
第一采样开关,耦接于所述第一感测采样平均单元的第一感测电容的第一端与所述像素输出端之间;
第一平均开关,耦接于所述第一感测电容:以及
第二平均开关,耦接于所述第一感测电容与所述第一输入端之间。
6.如权利要求5所述的模拟读取电路,其特征在于,所述第一平均开关耦接于所述第一感测电容与所述第一输出端之间。
7.如权利要求5所述的模拟读取电路,其特征在于,所述第一平均开关耦接于所述第一感测电容与另一感测电容之间。
8.如权利要求5所述的模拟读取电路,其特征在于,所述第一感测采样平均单元还包括第二采样开关,所述第二采样开关的一端耦接于所述第一感测电容,另一端接收共模电压。
9.如权利要求1所述的模拟读取电路,其特征在于,所述多个感测采样时间位于所述传输闸导通之后。
10.如权利要求1所述的模拟读取电路,其特征在于,所述放大器还包括第二输入端以及第二输出端,所述模拟读取电路还包括:
重置多重采样单元,耦接于所述像素输出端、所述第二输入端以及所述第二输出端,包括多个重置采样平均单元,所述多个重置采样平均单元包括多个重置电容;
其中,于所述选择区间中,所述重置多重采样单元于多个重置采样时间分别对所述像素输出端的像素值进行多次重置采样操作,产生多个重置采样结果;
其中,于所述输出区间中,所述重置多重采样单元对所述多个重置采样结果进行重置平均操作,所述放大器输出所述读取结果,所述读取结果相关于所述多个重置采样结果的重置平均与所述感测平均之间的相减结果。
11.如权利要求10所述的模拟读取电路,其特征在于,于所述选择区间中多个重置采样时间的第一重置采样时间,所述多个重置采样平均单元中的第一重置采样平均单元进行一次重置采样操作,于对应于所述第一重置采样操作的第一重置采样区间中,对应于所述第一重置采样平均单元的第一重置电容与所述像素输出端之间的连结为导通,其余重置采样平均单元的重置电容与所述像素输出端之间的连结为断路。
12.如权利要求10所述的模拟读取电路,其特征在于,所述多个重置电容具有多个第一端以及多个第二端,于所述输出区间中,所述多个重置电容的所述多个第一端彼此之间的连结为导通,所述多个重置电容的所述多个第二端彼此之间的连结为导通,以进行所述重置平均操作。
13.如权利要求10所述的模拟读取电路,其特征在于,于所述输出区间中,所述多个重置电容与所述第一输入端之间的连结为导通,所述多个重置电容与所述第二输出端之间的连结为导通,所述放大器输出所述读取结果。
14.如权利要求10所述的模拟读取电路,其特征在于,所述多个重置采样平均单元中的第一重置采样平均单元包括:
第三采样开关,耦接于所述第一重置采样平均单元的第一重置电容的第一端与所述像素输出端之间;
第三平均开关,耦接于所述第一重置电容:以及
第四平均开关,耦接于所述第一重置电容与所述第一输入端之间。
15.如权利要求14所述的模拟读取电路,其特征在于,所述第三平均开关耦接于所述第一重置电容与所述第一输出端之间。
16.如权利要求14所述的模拟读取电路,其特征在于,所述第三平均开关耦接于所述第一重置电容与另一重置电容之间。
17.如权利要求14所述的模拟读取电路,其特征在于,所述第一重置采样平均单元还包括第四采样开关,所述第四采样开关的一端耦接于所述第一重置电容,另一端接收共模电压。
18.如权利要求10所述的模拟读取电路,其特征在于,所述多个重置采样时间位于所述传输闸导通之前且于所述重置晶体管导通之后。
19.一种影像传感模块,包括:
多个像素电路,排列成阵列,每一像素电路包括传输闸、重置晶体管、选择闸及像素输出端;
模数转换器;
模拟读取电路,耦接于所述多个像素电路与所述模数转换器之间,所述模拟读取电路为权利要求1-18中任意一项所述的模拟读取电路。
20.如权利要求19所述的影像传感模块,其特征在于,所述模数转换器为全局模数转换器。
CN201780001413.3A 2017-10-20 2017-10-20 模拟读取电路及影像传感模块 Active CN108064446B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2017/107113 WO2019075749A1 (zh) 2017-10-20 2017-10-20 模拟读取电路及影像传感模块

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108064446A CN108064446A (zh) 2018-05-22
CN108064446B true CN108064446B (zh) 2020-11-20

Family

ID=62141985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780001413.3A Active CN108064446B (zh) 2017-10-20 2017-10-20 模拟读取电路及影像传感模块

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20200084405A1 (zh)
EP (1) EP3611919A4 (zh)
CN (1) CN108064446B (zh)
WO (1) WO2019075749A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI692712B (zh) * 2018-10-11 2020-05-01 義隆電子股份有限公司 電容感應取樣電路及其感應取樣方法
CN109496427B (zh) * 2018-10-25 2021-04-27 深圳市汇顶科技股份有限公司 一种影像传感器及其感测方法
CN110149489A (zh) * 2019-05-23 2019-08-20 Oppo广东移动通信有限公司 采样方法、装置以及计算机存储介质和图像传感器
WO2021068156A1 (zh) * 2019-10-10 2021-04-15 深圳市汇顶科技股份有限公司 光传感器、基于飞行时间的测距系统和电子装置
CN113300700B (zh) * 2021-05-27 2022-10-11 天津大学 模拟相关多采样读出装置和方法
CN113612944A (zh) * 2021-07-23 2021-11-05 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种红外探测器视频模拟信号采集处理方法及系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003053043A1 (en) * 2000-12-14 2003-06-26 California Institute Of Technology Cmos imager for pointing and tracking applications
CN103259509A (zh) * 2012-02-16 2013-08-21 索尼公司 比较器、模拟数字转换器、固态成像器件、相机系统和电子装置
CN103886831A (zh) * 2012-12-21 2014-06-25 乐金显示有限公司 有机发光显示设备以及用于驱动该设备的方法
CN104378559A (zh) * 2013-08-14 2015-02-25 三星电子株式会社 图像传感器和模数转换器及其模数转换方法
CN104702853A (zh) * 2013-12-09 2015-06-10 苹果公司 图像传感器闪烁检测
CN105635606A (zh) * 2014-11-26 2016-06-01 全视科技有限公司 实施具有改良模数转换器线性的相关多采样的方法及系统
CN106961563A (zh) * 2017-03-24 2017-07-18 长春长光辰芯光电技术有限公司 低噪音宽动态范围图像传感器相关多次采样电路
CN107016964A (zh) * 2017-04-25 2017-08-04 京东方科技集团股份有限公司 像素电路、其驱动方法和显示装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7388608B2 (en) * 2004-03-11 2008-06-17 Micron Technology, Inc. Sample and hold circuit and active pixel sensor array sampling system utilizing same
WO2007055114A1 (ja) * 2005-11-08 2007-05-18 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 相関二重サンプリング回路及びサンプルホールド回路
US20090091648A1 (en) * 2007-10-09 2009-04-09 Shengmin Lin Multi-resolution Image Sensor Array with High Image Quality Pixel Readout Circuitry
JP2010193089A (ja) * 2009-02-17 2010-09-02 Toshiba Corp 離散時間系回路
JP5332041B2 (ja) * 2009-03-13 2013-11-06 ルネサスエレクトロニクス株式会社 固体撮像装置
FR3023653B1 (fr) * 2014-07-09 2017-11-24 Commissariat Energie Atomique Capteur d'images cmos a echantillonnage multiple correle

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003053043A1 (en) * 2000-12-14 2003-06-26 California Institute Of Technology Cmos imager for pointing and tracking applications
CN103259509A (zh) * 2012-02-16 2013-08-21 索尼公司 比较器、模拟数字转换器、固态成像器件、相机系统和电子装置
CN103886831A (zh) * 2012-12-21 2014-06-25 乐金显示有限公司 有机发光显示设备以及用于驱动该设备的方法
CN104378559A (zh) * 2013-08-14 2015-02-25 三星电子株式会社 图像传感器和模数转换器及其模数转换方法
CN104702853A (zh) * 2013-12-09 2015-06-10 苹果公司 图像传感器闪烁检测
CN105635606A (zh) * 2014-11-26 2016-06-01 全视科技有限公司 实施具有改良模数转换器线性的相关多采样的方法及系统
CN106961563A (zh) * 2017-03-24 2017-07-18 长春长光辰芯光电技术有限公司 低噪音宽动态范围图像传感器相关多次采样电路
CN107016964A (zh) * 2017-04-25 2017-08-04 京东方科技集团股份有限公司 像素电路、其驱动方法和显示装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3611919A4 (en) 2020-03-25
US20200084405A1 (en) 2020-03-12
WO2019075749A1 (zh) 2019-04-25
EP3611919A1 (en) 2020-02-19
CN108064446A (zh) 2018-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108064446B (zh) 模拟读取电路及影像传感模块
US8134623B2 (en) Analog-to-digital conversion in image sensors using a differential comparison
US8760213B2 (en) Ramp signal output circuit, analog-to-digital conversion circuit, imaging device, method for driving ramp signal output circuit, method for driving analog-to-digital conversion circuit, and method for driving imaging device
US11330214B2 (en) Comparator and image sensing device including the same
US20140078360A1 (en) Imagers with improved analog-to-digital converters
US9635298B2 (en) Comparator circuit, imaging apparatus using the same, and method of controlling comparator circuit
US6583817B1 (en) Autocalibration of the A/D converter within the CMOS type image sensor
US20160336949A1 (en) Comparator circuits with constant input capacitance for a column-parallel single-slope adc
KR20100115603A (ko) 아날로그-디지털 변환 방법, 아날로그-디지털 변환기, 및 이를 포함하는 이미지 센서
US9294701B2 (en) Image pickup apparatus, method for driving image pickup apparatus, image pickup system, and method for driving image pickup system
CN109873963B (zh) 可平均像素数据的图像传感器
US10257451B2 (en) Comparison device and CMOS image sensor using the same
US11647312B2 (en) Methods and apparatus for a track and hold amplifier
US11303836B2 (en) Solid-state imaging device and electronic equipment
US11025851B2 (en) Fast image sensor with pixel binning
US9560301B2 (en) Pixel unit cell having conversion circuit
EP3871407A1 (en) Ultra-high dynamic range cmos sensor
KR20170089208A (ko) 램프 그라운드 노이즈 제거를 위한 픽셀 바이어스 장치 및 그에 따른 씨모스 이미지 센서
CN111182246B (zh) 一种基于cms的cmos图像传感器的读出电路
US10145734B2 (en) Methods and apparatus for a light sensor
US20240040284A1 (en) Image sensor, control method thereof, and electronic apparatus
US11950007B2 (en) Solid-state imaging device and electronic apparatus
US11917313B2 (en) Solid-state imaging device
JP2008011297A (ja) 撮像装置及び増幅回路
TWI410045B (zh) 影像感測系統及其相關放大/數位化電路

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant