CN108243312B - 用于水平噪声减少的随机取样 - Google Patents
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Abstract
本申请案涉及用于水平噪声减少的随机取样。一种进行用于水平噪声减少的随机取样的实例性设备包含经耦合以从像素阵列接收图像数据的读出电路，所述读出电路包含耦合到多个位线中的相应者以响应于多个取样与保持S&H控制信号而对所述图像数据进行取样与保持的多个S&H电路，所述多个S&H电路中的每一者包含S&H电容器及S&H开关。所述S&H电容器对相应图像数据进行取样与保持，且所述S&H开关耦合在相应位线与所述相应S&H电容器之间，且进一步经耦合以接收所述多个S&H控制信号中的相应一者以断开/闭合所述S&H开关，其中断开所述多个S&H开关中的每一者以在不同时间将其相应S&H电容器与所述相应位线解耦。
Description
技术领域
本发明一般来说涉及图像传感器，且特定来说但不排他地涉及使行取样随机化以减少图像传感器中的逐行噪声。
背景技术
图像传感器已变得无所不在。其广泛地用于数码静态相机、蜂窝式电话、安全摄像机以及医学、汽车及其它应用中。用于制造图像传感器的技术一直继续快速地进展。举例来说，较高分辨率及较低电力消耗的需求已促进了这些装置的进一步小型化及集成。
逐行噪声当前限制图像传感器装置的性能且可在图像中产生波段。理想地通过取样技术及其它噪声减少方法，可减少或消除逐行噪声。然而，一些逐行噪声不可通过先前技术及方法而减少或消除。在一些实例中，噪声的频率可为其是否可减少或消除的因素。
已采用许多技术来缓解逐行噪声的效应且增强图像传感器性能。然而，这些方法中的一些方法不可完全消除所述效应。
发明内容
在一个方面，本发明提供一种设备，其包括：读出电路，其经耦合以经由多个位线从像素阵列接收图像数据，所述读出电路包含耦合到所述多个位线中的相应者以响应于多个取样与保持(S&H)控制信号而对所述图像数据进行取样与保持的多个S&H电路，所述多个S&H电路中的每一者包含：S&H电容器，其经耦合以对相应图像数据进行取样与保持；及S&H开关，其一侧耦合到所述多个位线中的相应位线且相反侧耦合到所述S&H电容器，且进一步经耦合以接收所述多个S&H控制信号中的相应一者以断开及闭合所述S&H开关，其中断开所述多个S&H开关中的每一者以响应于所述S&H控制信号中的相应一者而在不同时间将其相应S&H电容器与所述相应位线解耦。
在另一方面，本发明提供一种成像系统，其包括：像素阵列，其包含布置成若干行及若干列的多个像素，且进一步包含多个位线，其中所述多个位线中的每一者与所述列中的一者相关联，其中所述像素阵列的每一像素响应于图像光而光生图像数据；读出电路，其耦合到所述多个位线，其中所述读出电路经耦合以从所述像素阵列接收所述图像数据且执行所述图像数据的模/数转换，其中所述读出电路经耦合以对所述图像数据进行取样与保持(S&H)，且其中所述读出电路包含耦合到所述多个位线且经耦合以接收多个S&H控制信号的多个S&H电路，所述多个S&H电路中的每一者包括：S&H电容器，其经耦合以对相应图像数据进行取样与保持；及S&H开关，其一侧耦合到所述多个位线中的相应位线且相反侧耦合到所述S&H电容器，且进一步经耦合以接收所述多个S&H控制信号中的相应一者以断开及闭合所述S&H开关，其中断开所述多个S&H开关中的每一者以响应于所述S&H控制信号中的相应一者而在不同时间将其相应S&H电容器与所述相应位线解耦。
在另一方面，本发明提供一种用以跨越像素行对像素电压进行随机取样的方法，所述方法包括：将参考图像数据从像素行的每一像素传送到多个位线中的相应位线；响应于多个取样与保持(S&H)控制信号而将所述多个位线同时耦合到多个S&H电容器中的相应S&H电容器以用来自所述像素行的相应像素的所述参考图像数据对所述S&H电容器进行充电；及响应于所述多个S&H控制信号而在不同时间将所述多个S&H电容器中的每一者与所述多个位线中的所述相应位线解耦。
附图说明
参考以下各图描述本发明的非限制性及非穷尽性实例，其中除非另有规定，否则在所有各个视图中相似参考编号是指相似部件。
图1图解说明根据本发明的实施例的成像系统100的一个实例。
图2A是根据本发明的实施例的实例性时序图205。
图2B展示根据本发明的实施例的用于控制S&H开关的实例性shx控制信号。
图3A是根据本发明的实施例的行随机取样电路308的实例。
图3B是根据本发明的实施例的S&H控制电路314的实例。
贯穿图式的数个视图，对应元件符号指示对应组件。技术人员将了解，各图中的元件是为简单及清晰起见而图解说明的，且未必按比例绘制。举例来说，为帮助改进对本发明的各种实施例的理解，各图中的元件中的一些元件的尺寸可能相对于其它元件被放大。而且，通常不描绘商业上可行的实施例中有用或必需的常见而众所周知的元件以便促进对本发明的这些各种实施例的较不受阻碍的观看。
具体实施方式
本文中描述用于图像传感器中的逐行噪声减少的设备及方法的实例。在以下描述中，陈述众多特定细节以提供对实例的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将认识到，本文中所描述的技术可在不具有所述特定细节中的一或多者的情况下实践或者可借助其它方法、组件、材料等来实践。在其它实例中，未详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作以避免使某些方面模糊。
在本说明书通篇中对“一个实例”或“一个实施例”的提及意指结合所述实例所描述的特定特征、结构或特性包含于本发明的至少一个实例中。因此，在本说明书通篇的各个位置中短语“在一个实例中”或“在一个实施例中”的出现未必全部是指同一实例。此外，可在一或多个实例中以任何适合方式组合所述特定特征、结构或特性。
贯穿本说明书，使用数个技术术语。这些术语将呈现其在其所属领域中的普通含义，除非本文中另外具体定义或其使用的上下文将另外清晰地暗示。应注意，在本文件中，元件名称及符号可互换使用(例如，Si与硅)；然而，其两者具有相同含义。
图1图解说明根据本发明的实施例的成像系统100的一个实例。成像系统100包含像素阵列102、读出电路104及控制电路与图像处理器106。在一些实施例中，所述控制电路与图像处理器可分成两个或多于两个功能块。在一个实例中，像素阵列102为光电二极管或图像传感器像素(例如，像素(0,0)到(M,N))的二维(2D)阵列。如所图解说明，光电二极管布置成若干行(图1中展示行i)及若干列(图1中展示列j)以获取人、地点、物件等的图像数据，所述图像数据接着可用于呈现所述人、地点、物件等的2D图像。然而，光电二极管不必须布置成若干行及若干列且可採取其它配置。如所图解说明，像素P1位于行i与列j的交叉点处。
图1中的112图解说明像素P1，112提供P1的实例性示意图。如112所展示的P1的所图解说明实施例包含光电二极管PD、传送栅极TG、浮动扩散部FD、复位栅极R、源极随耦器晶体管SF及行选择开关RS。112展示可叫做4T像素(其暗指所述P1及延伸开来像素阵列102的每一像素)的组件由四个晶体管形成。虽然112可仅展示三个晶体管，但在一些实施例中标记为RS的开关可由一晶体管形成。
传送栅极TG可为耦合在PD与FD之间且使栅极端子耦合到控制线tx<i>的晶体管。tx<i>上的传送控制信号可启用TG，此可致使由于图像光(举例来说)而在PD中产生的电荷传送到FD。复位晶体管R可耦合在参考电压与FD之间，且可使栅极端子耦合到控制线rst<i>。由于rst<i>上的复位控制信号而启用复位晶体管R可将FD耦合到参考电压(其在一些实施例中可为高电压)以使FD上的电势达到参考电压电平。SF晶体管可耦合在高参考电压与行选择开关RS的一侧之间，且可使栅极端子耦合到FD。RS的另一侧可耦合到在图1中标记为vpix<j>/BL的位线。另外，RS可耦合到控制线rs<i>，所述控制线可响应于行选择控制信号而将SF耦合到位线。
在操作中，可由于rst<i>上的控制信号启用复位晶体管R而使FD复位到高参考电压。在使FD复位之后或之前，可将图像光提供到PD(例如，入射于PD上)以产生图像电荷。响应于tx<i>上的控制信号，可启用TG，这可导致图像电荷传送到FD。耦合到SF的栅极的FD上的图像数据可启用SF达到指示图像电荷的电平的量。在启用SF的情况下，rs<i>上的控制信号可将SF耦合到位线，这可将图像数据(例如，像素电压)提供到位线。所述图像数据可为由源极随耦器SF晶体管基于源极随耦器SF晶体管的栅极端子上的图像电荷而产生的电压/电流。
在一个实例中，在像素阵列102中的每一图像传感器光电二极管/像素已获取其图像数据或图像电荷之后，所述图像数据由读出电路104读出且接着传送到控制电路与图像处理器106。读出电路104可经耦合以经由多个读出列读出来自像素阵列102中的所述多个光电二极管的图像数据，所述读出列还可称为vpix<j>/BL或位线。在各种实例中，读出电路104可包含放大电路、模/数转换(ADC)电路110、行随机取样电路108或其它电路。
读出电路104的所图解说明实施例包含耦合到位线的行随机取样电路108及耦合到行随机取样电路108的A/D转换电路110。行随机取样电路108可包含经耦合以从控制电路与图像处理器106接收控制信号以控制取样与保持(S&H)电路的多个控制线，如图1中的114所展示。A/D转换电路110可经耦合以接收每一位线的S&H电路的输出。A/D转换电路110可将图像数据(例如，像素电压)转换为所述图像数据的数字表示。在一些实施例中，可执行相关双重取样(CDS)，此包含对来自像素的参考电压(例如，暗态电压)进行A/D转换、对图像数据(例如，信号电压)执行A/D转换、接着获得差以提供图像数据的数字表示。
114所展示的S&H电路的所图解说明实施例包含S&H开关(S&H SW)及S&H电容器(S&H C)，且还展示shx<X>控制线的耦合。为了便于参考，包含S&H SW及S&H C的S&H控制电路可称为S&H电路114。像素阵列102的每一位线可耦合到S&H电路114的相应实例。举例来说，S&HSW及S&H C可耦合到像素阵列102的每一位线。另外，每一S&H SW可耦合到还可称为S&H控制线的控制线shx<X>(例如shx<0>、shx<1>、…、shx<p>)中的一者。在一些实施例中，S&H控制线可硬接线到S&H电路114中的一或多者。S&H SW可进一步经耦合以响应于在控制线shx<X>中的一者上接收的S&H控制信号而将S&H C与相应位线动态地耦合/解耦。在操作中，经由相应S&H SW将S&H C耦合到相应位线可致使S&H C充电到vpix<j>的电压电平，vpix<j>在断开S&H SW之后可保持在S&H C上。S&H C上的vpix<j>可接着用于由A/D转换电路110执行的A/D转换。
在一些实施例中，邻近S&H SW可耦合到控制线shx<X>中的不同者。另外，控制线shx<X>中的每一者上的取样与保持(S&H)控制信号可具有不同宽度。在一些实施例中，每一控制线shx<X>上的S&H控制信号可转变为高，例如，同时闭合相关联S&H SW，但可在不同时间断开其相应S&H SW。在一些实施例中，断开S&H SW的不同时间可跨越像素阵列102的像素行而随机化。通过使S&H SW的断开跨越行而随机化，还可使包含于个别像素电压中的噪声量随机化(假定噪声在随机化时间trand(参见图2B)内是时变的)。如此，如果同时断开跨越行的每一S&H SW，那么经随机化噪声可减少或消除可作为跨越图像的波段而被察觉的行噪声。在一些实施例中，跨越行的随机化可被分解成4个、8个或16个位线的较小块，且跨越行而重复。
控制电路与图像处理器106可仅存储所述图像数据或甚至通过应用后图像效应(例如，修剪、旋转、移除红眼、调整亮度、调整对比度或其它)来操纵所述图像数据。在一个实例中，读出电路104可沿着读出列线一次读出一行图像数据(所图解说明)或可使用各种其它技术(未图解说明)读出所述图像数据，例如串行读出或同时全并行读出所有像素。
在一个实例中，控制电路与图像处理器106耦合到像素阵列102以控制像素阵列102中的多个光电二极管的操作。举例来说，控制电路与图像处理器106可产生用于控制图像获取的快门信号。在一个实例中，所述快门信号为用于同时启用像素阵列102内的所有像素以在单一获取窗期间同时捕获其相应图像数据的全局快门信号。在另一实例中，所述快门信号为滚动快门信号，使得在连续获取窗期间顺序地启用像素的每一行、列或群组。在另一实例中，图像获取与例如闪光灯等照明效果同步。
另外，控制电路与图像处理器106可耦合到行随机取样电路108以将S&H控制信号提供到耦合到读出列(例如，像素阵列102的位线)中的每一者的所述多个S&H电路114。S&H控制信号可在图像数据(例如，像素电压)的传送期间提供到读出电路104。控制电路与图像处理器106可经耦合以提供S&H控制信号，使得同时闭合每一位线的每一S&H SW以使得行i的像素(举例来说)开始对其相应S&H C进行充电。然而，控制电路与图像处理器106可经耦合以在不同时间断开S&H SW以变更像素电压的取样及可存在的任何行噪声。
在一个实例中，成像系统100可包含在数码相机、移动电话、膝上型计算机或类似者中。另外，成像系统100可耦合到其它硬件，例如处理器(通用或其它)、存储器元件、输出(USB端口、无线传输器、HDMI端口等)、照明/闪光灯、电输入(键盘、触摸显示器、跟踪垫、鼠标、麦克风等)及/或显示器。其它硬件可将指令递送到成像系统100、从成像系统100提取图像数据或操纵由成像系统100供应的图像数据。
图2A是根据本发明的实施例的实例性时序图205。时序图205将用于图解说明成像系统100的像素的随机取样以减少可存在且可在所获取图像中察觉到的水平噪声(举例来说)。时序图205包含控制线tx<i>、rst<i>、rs<i>、shx及A/D上的控制信号以及图像数据/像素电压vpix<j>。控制线tx<i>、rst<i>及rs<i>上的控制信号与图像数据/像素电压从像素P1的传送相关联，且图像数据vpix<j>为来自像素P1(其在行i与列j的交叉点处，如图1中所展示)的图像数据/像素电压。控制信号shx表示随机取样控制线shx<X>上的S&H控制信号，且A/D控制信号控制vpix<j>(例如，像素电压)的A/D转换。应注意，可使用相同命名提及控制信号及相应控制线，且对控制信号或控制线的所述提及可意指相应地操纵控制线/信号所耦合到的组件。进一步地，对控制信号的提及暗示控制信号提供于相关联控制线上，且可由控制电路与图像处理器106提供。举例来说，行选择控制信号提供于rs<i>控制线上，但将行选择控制信号称为rs<i>暗示行选择控制信号提供于行选择控制线上。
图像数据/像素电压vpix<j>由于各种原因而随时间改变。首先，可表示位线的基线电压的偏压电压可耦合到位线以致使vpix<j>增加到所述偏压电压。在一些实施例中，偏压电压可为高电压参考或其导数，且可在读出参考及信号图像数据之前耦合到位线。另外，当rs<i>上的行选择控制信号处于高逻辑电平时，像素P1的源极随耦器晶体管SF可耦合到相关联位线，此可致使电压vpix<j>偏离偏压电压。一般来说，耦合到位线的图像数据可致使vpix<j>从偏压电压电平减小，且减小量可提供图像数据的某一指示。
如上所述，tx<i>上的传送控制信号启用像素的传送栅极TG，rst<i>上的复位控制信号使像素的浮动扩散部FD复位，且rs<i>将源极随耦器晶体管SF的输出耦合到相关联位线，此将像素电压vpix<j>提供到位线。
控制信号shx致使S&H SW将相应S&H C耦合到相应位线，此将S&H C充电到vpix<j>。像素电压vpix<j>可随后提供到A/D转换电路110以用于A/D转换。每一控制信号shx可基于shx信号转变为低的不同时间而具有不同宽度。一般来说，shx控制信号的转变为高逻辑电平可致使S&H SW闭合，借此将相应位线耦合到相应S&H C，且转变为低逻辑电平可将位线与S&H C解耦。
图2B展示根据本发明的实施例的用于控制S&H开关的实例性shx控制信号。shx控制信号可为图2A中所展示的shx控制信号的实例。shx控制信号的所图解说明实施例具有最少保持时间tmin及随机额外保持时间trand。或者，shx控制信号可表征为具有最小脉冲宽度加上某一额外随机化脉冲宽度。所述shx控制信号可提供于多个S&H控制线(例如p控制线)上。S&H控制线的数目可介于2到16的范围内或为更多，且p控制线上的S&H控制信号中的每一者可具有不同额外保持时间，例如，trand。进一步地，p控制线可耦合到p位线或p位线的p-S&H SW。如此，如果像素阵列中存在更多p位线，那么p控制线可针对每一p位线而重复。举例来说，如果shx<0>耦合到位线A，那么shx<0>还可耦合到位线A以及位线p。因此，可针对每一p位线重复将p-shx控制耦合到p位线(此可为随机的)。
最少保持时间tmin可为使vpix<j>稳定化且因此对S&H C进行充电的最少时间。随机额外保持时间trand针对行i的邻近像素可为不同的，且可使shx控制信号转变为低(例如，断开S&H SW)的时间变化。随机额外保持时间trand针对第i行中的邻近像素可为不同的，使得可跨越行在不同时间对任何逐行噪声进行取样。举例来说，位线0的S&H SW可受shx<0>控制，而位线p的S&H SW可受shx<p>控制，其中shx<0>的trand比shx<p>的trand短。如此，逐行噪声可分成可在trand的时间内改变的用于任何逐行噪声的逐像素噪声。相比于逐行噪声，所述逐像素噪声对于图像的观看者来说可能不那么容易察觉到。举例来说，通过使trand跨越阵列102的每一行变化，举例来说，包含于行i的邻近像素的vpix<j>中的噪声量可变化，尤其是如果逐行噪声在trand期间变化。通过在随机量时间内对邻近S&H C进行充电，相关联vpix<j>可包含不同行噪声水平，此可降低行噪声可察觉性。在一些实施例中，tmin可为大约900纳秒，且trand可从0纳秒变化到100纳秒。
关于图2A，时序图205展示图像数据(例如，像素电压)的传送以用于两个行(行i及行i+1)的A/D转换。两个行的定时是基本上类似的，因此将详细论述仅行i。还应注意，所述时序图展示行i上的每一像素的暗状态或参考的A/D转换及归因于图像光的信号(例如，像素电压)的A/D转换，使得可执行CDS。还应注意，时序图205中所展示的控制信号施加到行i所有像素，且控制信号致使相关联耦合/解耦跨越像素行基本上同时发生(惟在所述的情况下除外)。
参考时序图205，在时间t1处，分别在rst<i>及rs<i>上的复位控制信号及行选择控制信号转变为高。因此，浮动扩散部FD复位到高电压值且源极随耦器晶体管耦合到行i中的所有像素的相应位线。大约相同时间，针对每一列/位线的vpix<j>可由于浮动扩散部上的高电压而转变为高。在时间t2处，rst<i>转变为低，此停用复位晶体管R且将浮动扩散部FD与高参考电压解耦。
在时间t3处，S&H控制信号shx转变为高，此致使像素阵列102的每一位线的S&H SW闭合。闭合S&H SW允许来自行I中的每一像素的相应S&H C上的参考电压(SHR)的取样与保持，此可用于A/D转换及CDS(举例来说)。因此，S&H电路114的每一S&H C可由于其相应S&HSW闭合而耦合到其相应位线。进一步地，耦合到每一位线的每一S&H C可开始基于相应位线/像素上的图像数据而充电到vpix<j>电平。在时间t3加上tmin(参见图2B)之后，每一S&HC可完全充电到其相应vpix<j>电平。应注意，在时间t1处耦合到位线的像素电压可表示参考像素电压，因为图像电荷已传送到FD。
在时间t4处，可断开S&H SW中的第一者，从而引起其相应S&H C与相应位线解耦。断开S&H SW的时间可被视为取样时间，因为存在于位线上的电压将存储于S&H C上。取样时间在图2A中标记为tSHRi，且行i的每一像素可由于其不同trand时间而具有稍微不同取样时间。电压包含图像数据及系统/像素电压中的任何噪声(其可包含逐行噪声)两者。例如像素j-1及j+1的邻近像素可使其相应S&H SW在不同时间断开，此可导致其像素电压(例如vpix<j-1>及vpix<j+1>)不同，因为其S&H SW断开的不同时间可允许逐行噪声的时间变化并入到像素电压中。如此，逐行噪声可有效地改变成逐像素噪声，此可降低对于观看者来说噪声的可察觉性。在时间t4与t5之间，可跨越第i行在不同时间断开S&H SW，使得所有像素在时间t5之前已被取样。如此，时间t5可为断开最后S&H SW从而致使相应S&H C与相应位线解耦的时间。在时间t4及t5处且在时间t4与t5之间捕获的像素电压行可通过A/D控制信号转换成数字表示。
在时间t6处，控制信号tx<i>转变为高，此启用行i的像素的传送栅极以将其相应图像电荷(例如，信号电压)传送到其相应浮动扩散部。由于行选择rs<i>控制信号仍然为高，因此浮动扩散部FD上的图像电荷致使相应源极随耦器晶体管SF将位线充电到与图像数据相关联的相应信号像素电压。图像数据由图2A中的vpix<j>的减少来指示。在时间t7处，tx<i>控制信号转变为低以将光电二极管PD与其相应浮动扩散部FD解耦。
在时间t8处，shx控制信号转变回到高以通过闭合相应S&H SW而将位线耦合到其相应S&H C。闭合S&H SW允许来自行I中的每一像素的相应S&H C上的信号电压(SHS)的取样与保持，此可用于A/D转换及CDS(举例来说)。在时间t9到t10处，跨越行i的shx信号随机地转变为低以在不同时间捕获每一像素的图像数据电压vpix<j>，且由信号取样时间tSHSi指示。图像数据可接着经历A/D转换。另外，在时间t10处，rs<i>上的行选择控制信号可转变为低以将行i的源极随耦器晶体管与其相应位线解耦。所述过程可接着针对行i+1而重复。
图3A是根据本发明的实施例的行随机取样电路308的实例。行随机取样电路308可为行随机取样电路108的实例。行随机取样电路308的所图解说明实施例包含与多个位线BLX交叉的多个S&H控制线shx<X>。行随机取样电路308可将控制电路(例如控制电路与图像处理器106)耦合到S&H控制电路以控制将位线耦合到S&H C以用于参考及信号像素电压的A/D转换。
所图解说明S&H控制线shx<X>包含线shx<0>、shx<1>、shx<2>及shx<3>。虽然展示四个S&H控制线，但本发明涵盖任一数目个控制线，例如2个、8个、16个等等。在一些实施例中，S&H控制线可硬接线耦合到S&H控制电路，例如S&H电路114。然而，像素阵列的邻近S&H控制电路及其相应位线可不耦合到同一S&H控制线。替代地，S&H控制线shx<X>可随机地耦合到一或多个位线。举例来说，如果存在四个S&H控制线，那么四个S&H控制线的耦合可随机地耦合到四个顺序位线，只要邻近位线不耦合到同一S&H控制线。在一些实施例中，四个S&H控制线的耦合可跨越像素行针对每四个位线而重复。举例来说，S&H控制线shx<0>可耦合到位线BL0且还耦合到位线4、8、12等。在其中存在八个S&H控制线的实施例中，举例来说，八个S&H控制线可以针对八个顺序位线的每一块重复的模式耦合到八个顺序位线。
位线BLX的所图解说明实施例可包含四个位线，其在图3A中标记为BLq、BLr、BLs及BLt。位线BLq、BLr、BLs及BLt可表示像素阵列的四个顺序位线。举例来说，BLq、BLr、BLs及BLt可表示BL0、BL1、BL2及BL3。
在位线BLX与S&H控制线shx<X>的交叉点处可安置有S&H控制电路314。S&H控制电路314包含S&H SW及S&H C。S&H C可通过S&H SW耦合到相应位线以由相应位线上的像素电压充电。S&H SW可耦合到S&H控制线shx<X>中的一者以控制S&H SW的断开及闭合。在一些实施例中，S&H控制线可硬接线到S&H SW。然而，在其它实施例中，S&H控制线到S&H SW的耦合可动态地改变。或者，提供于S&H控制线上的S&H控制信号的trand可动态地改变。然而，如果耦合或trand动态地改变，那么邻近位线不耦合到同一S&H控制线或由同一S&H控制信号驱动可为合意的。
图3B是根据本发明的实施例的S&H控制电路314的实例。S&H控制电路314可为图1中的114的S&H电路的实例。S&H控制电路314的所图解说明实施例包含S&H SW及S&H C。S&HSW的所图解说明实施例经展示为耦合到S&H控制线shx<0>的开关。尽管S&H SW经描绘为标准断开/闭合开关，但在一些实施例中，S&H SW可为使栅极端子耦合到S&H控制线shx<0>(其中漏极/源极端子耦合到位线BLq及S&H C)的晶体管。然而，实施为S&H SW的开关的类型为本发明的非限制性方面。S&H SW可在一侧耦合到位线BLq且在另一侧耦合到A/D转换电路，例如A/D转换电路110。另外，S&H C可在与耦合到A/D转换电路相同的侧耦合到S&H SW。S&HC可耦合在接地与S&H SW之间以在闭合S&H SW时充电到位线BLq上的电压。S&H C可为此项技术中已知的任何电容器，例如MIS(金属-绝缘体-半导体)电容器或MOS(金属-氧化物-半导体)电容器。
在操作中，S&H控制线shx<X>上的S&H控制信号可致使所有S&H SW一致闭合，但每一S&H SW可由于具有不同trand时间(例如，转变为低且断开开关的不同时间)的相应S&H控制信号而随机地断开。
包含发明摘要中所描述内容的本发明的所图解说明实例的以上描述并非打算为穷尽性的或将本发明限制于所揭示的精确形式。尽管出于说明性目的而在本文中描述了本发明的特定实例，但如所属领域的技术人员将认识到，可在本发明的范围内做出各种修改。
可鉴于以上详细说明对本发明做出这些修改。所附权利要求书中所使用的术语不应理解为将本发明限制于本说明书中所揭示的特定实例。而是，本发明的范围将完全由所附权利要求书来确定，所述权利要求书将根据所创建的权利要求解释原则来加以理解。
Claims (16)
1.一种用于随机取样的设备，其包括：
读出电路，其经耦合以经由多个位线从像素阵列接收图像数据，所述读出电路包含耦合到所述多个位线中的相应者以响应于由控制电路提供的多个取样与保持S&H控制信号而对所述图像数据进行取样与保持的多个S&H电路，所述多个S&H电路中的每一者包含：
S&H电容器，其经耦合以对相应图像数据进行取样与保持；及
S&H开关，其一侧耦合到所述多个位线中的相应位线且相反侧耦合到所述S&H电容器，且进一步经耦合以接收由所述控制电路提供的所述多个S&H控制信号中的相应一者以断开及闭合所述S&H开关，
其中断开所述多个S&H开关中的每一者以响应于由所述控制电路提供的所述S&H控制信号中的相应一者而在不同随机化时间将其相应S&H电容器与所述相应位线解耦，其中所述多个S&H开关中的每一者以随机模式硬接线到多个S&H控制线中的一S&H控制线。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个S&H控制线少于所述多个位线。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述多个S&H控制线耦合到相应数目个S&H控制开关的所述随机模式针对所述多个位线而重复。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个S&H控制信号中的每一者包含最少保持时间及随机额外保持时间，且其中所述随机额外保持时间针对所述多个S&H控制信号中的每一者是不同的。
5.一种成像系统，其包括：
像素阵列，其包含布置成若干行及若干列的多个像素，且进一步包含多个位线，其中所述多个位线中的每一者与所述列中的一者相关联，其中所述像素阵列的每一像素响应于图像光而光生图像数据；
控制电路，其经耦合以提供多个取样与保持S&H控制信号；
读出电路，其耦合到所述多个位线，其中所述读出电路经耦合以从所述像素阵列接收所述图像数据且执行所述图像数据的模/数转换，其中所述读出电路经耦合以对所述图像数据进行取样与保持S&H，且其中所述读出电路包含耦合到所述多个位线且经耦合以接收由所述控制电路提供的所述多个S&H控制信号的多个S&H电路，所述多个S&H电路中的每一者包括：
S&H电容器，其经耦合以对相应图像数据进行取样与保持；及
S&H开关，其一侧耦合到所述多个位线中的相应位线且相反侧耦合到所述S&H电容器，且进一步经耦合以接收由所述控制电路提供的所述多个S&H控制信号中的相应一者以断开及闭合所述S&H开关，
其中断开所述多个S&H开关中的每一者以响应于由所述控制电路提供的所述S&H控制信号中的相应一者而在不同随机化时间将其相应S&H电容器与所述相应位线解耦，其中所述多个S&H开关中的每一者以随机模式硬接线到多个S&H控制线中的一S&H控制线。
6.根据权利要求5所述的成像系统，其中所述多个S&H控制信号中的每一者包含最少保持时间及随机额外保持时间，且其中所述随机额外保持时间针对所述多个S&H控制信号中的每一者是不同的。
7.根据权利要求5所述的成像系统，其中所述多个S&H电路中的每一者耦合到所述多个S&H控制线中的一者，所述多个S&H控制线经耦合以递送所述多个S&H控制信号。
8.根据权利要求5所述的成像系统，其中所述多个S&H控制线少于所述多个位线，且其中所述多个S&H控制线耦合到所述多个位线中的相应数目个位线。
9.根据权利要求8所述的成像系统，其中所述多个S&H控制线以随机模式耦合到所述多个位线中的相应数目个位线。
10.根据权利要求9所述的成像系统，其中所述随机模式针对所述多个位线而重复。
11.根据权利要求5所述的成像系统，其中所述读出电路进一步包括经耦合以从所述多个S&H电路接收所述图像数据的模/数转换器。
12.一种用以跨越像素行对像素电压进行随机取样的方法，所述方法包括：
将参考图像数据从像素行的每一像素传送到多个位线中的相应位线；
响应于由控制电路提供的多个取样与保持S&H控制信号而将所述多个位线同时耦合到多个S&H电容器中的相应S&H电容器以用来自所述像素行的相应像素的所述参考图像数据对所述S&H电容器进行充电；及
响应于由所述控制电路提供的所述多个S&H控制信号而在不同随机化时间将所述多个S&H电容器中的每一者与所述多个位线中的所述相应位线解耦。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述多个S&H控制信号中的每一S&H控制信号同时转变到高逻辑电平以将所述多个位线同时耦合到相应S&H电容器，且其中所述多个S&H控制信号中的每一S&H控制信号在所述不同随机化时间转变到低逻辑电平以将所述多个S&H电容器中的每一者与其相应位线解耦。
14.根据权利要求12所述的方法，其中响应于多个S&H控制信号而将所述多个位线同时耦合到多个S&H电容器中的相应S&H电容器包括：
将所述多个S&H控制信号提供到多个S&H开关以致使所述多个S&H开关中的每一者同时闭合，其中致使所述多个S&H开关中的每一者将所述多个位线耦合到其相应S&H电容器。
15.根据权利要求12所述的方法，其中响应于所述多个S&H控制信号而在不同随机化时间将所述多个S&H电容器中的每一者与所述多个位线中的所述相应位线解耦包括：
将所述多个S&H控制信号提供到多个S&H开关以致使所述多个S&H开关中的每一者在所述不同随机化时间断开，其中致使所述多个S&H开关中的每一者将所述多个位线与其相应S&H电容器解耦。
16.根据权利要求12所述的方法，其中所述多个控制信号中的每一S&H控制信号在高逻辑电平下具有最少保持时间且在转变为低逻辑电平之前具有所述不同随机化时间，其中转变到所述高逻辑电平针对所述多个S&H控制信号中的每一者发生在相同时间，且其中在转变为低之前的所述不同随机化时间针对所述多个S&H控制信号中的每一S&H控制信号是不同的。
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