CN110418089B - 模数转换器以及图像传感器 - Google Patents

Abstract

一种模数转换器及图像传感器，模数转换器包括：比较模块，适于将像素位线电压分别与N个阈值电压进行比较，确定像素位线电压所处的区间，在确定像素位线电压所处的区间后，比较模块适于将像素位线电压与斜坡电压进行比较，产生比较结果；计数器控制模块适于根据像素位线电压所处的区间从N+1个互不相同的计数器使能信号中，选择像素位线电压所处的区间对应的目标使能信号，其中，计数器在目标使能信号进入使能阶段时开始计时，斜坡电压在使能阶段的电压范围为N+1个区间中的部分区间，且覆盖像素位线电压所处的区间；计数器，输入比较结果，当比较结果反转时，计数器结束计时。采用上述方案，能够降低计数器的功耗。

Description

模数转换器以及图像传感器

技术领域

本发明实施例涉及图像传感器技术领域，尤其涉及一种模数转换器以及图像传感器。

背景技术

列并行模数转换器(Analog-to-Digital Converter，ADC)成为互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)图像传感器的主流架构。在CMOS图像传感器中包括多个列并行ADC，在图像传感器的像素阵列中，每列ADC分别对每列像素或者几列像素进行处理。

每列ADC均由放大器、比较器以及计数器构成。计数器的功耗与图像的亮度相关，图像的亮度越大，计数器的计数时间越长，计数器的功耗越大，从而导致图像传感器发热量大。当图像传感器发热量较大时，图像质量较低。

发明内容

本发明实施例解决的技术问题是模数转换器中计数器功耗较大。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种模数转换器，包括：比较模块、计数器控制模块以及计数器，其中：所述比较模块，适于将像素位线电压分别与N个阈值电压进行比较，确定所述像素位线电压所处的区间，在确定所述像素位线电压所处的区间后，所述比较模块适于将所述像素位线电压与斜坡电压进行比较，产生比较结果，其中，所述斜坡电压的电压范围被所述N个阈值电压划分为N+1个区间；所述计数器控制模块，输入N+1个互不相同的计数器使能信号，所述计数器控制模块适于根据所述像素位线电压所处的区间从所述N+1个互不相同的计数器使能信号中，选择所述像素位线电压所处的区间对应的目标使能信号，其中，所述计数器在所述目标使能信号进入使能阶段时开始计时，所述斜坡电压在所述使能阶段的电压范围为所述N+1个区间中的部分区间，且覆盖所述像素位线电压所处的区间；所述计数器，输入所述比较结果，当所述比较结果反转时，所述计数器结束计时。

可选的，所述计数器控制模块还包括：温度计码转换器；所述比较模块适于将所述像素位线电压分别与所述N个阈值电压进行比较，得到一个N+1位温度计码，所述N+1位温度计码用于表示所述像素位线电压所处的区间；所述温度计码转换器适于将所述N+1位温度计码转换成对应的二进制数据。

可选的，所述斜坡电压在所述使能阶段的电压范围还包括以下至少一个：所述像素位线电压所处的区间之前的P个区间及所述像素位线电压所处的区间之后的Q个区间，其中P+Q＜N，且P及Q均为正整数。

可选的，当所述像素位线电压所处的区间为所述N+1个区间中的首个时，所述斜坡电压在所述目标使能信号使能阶段的电压范围包括：所述像素位线电压所处的区间以及所述像素位线电压所处的区间之后的Q个区间。

可选的，当所述像素位线电压所处的区间为所述N+1个区间中的末个时，所述斜坡电压在目标使能信号使能阶段的电压范围包括：所述像素位线电压所处的区间及所述像素位线电压所处的区间之前的P个区间。

可选的，P＝Q＝1。

本发明实施例还提供一种图像传感器，包括M个列并行模数转换器，至少一个模数转换器为上述的任一模数转换器。

可选的，所述图像传感器还包括校正单元，与M个模数转换器分别耦接，适于根据每个模数转换器输出的计数结果以及区间码，对每个模数转换器中的计数器输出的计数结果进行校正，得到所述每个模数转换器分别对应的校正后的计数结果，对所述每个模数转换器分别对应的校正后的计数结果进行整合，得到最终计数结果，其中，所述区间码用于标识像素图像对应的像素位线电压所处的区间。

可选的，所述校正单元，适于获取每个模数转换器输出的区间码对应的计数偏差，将所述区间码对应的计数偏差与所述计数器输出的计数结果中的计数进行求和运算，并将求和结果作为所述每个模数转换器分别对应的校正后的计数结果。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

比较模块将像素位线电压分别与N个阈值电压进行比较，得到像素位线电压所处的区间。在确定像素电压所处的区间之后，比较器将像素位线电压与斜坡电压进行比较，产生比较结果，斜坡信号的电压范围被N个阈值电压划分为N+1个区间，像素位线电压所处的区间为N+1个区间的其中之一。计数器控制模块根据像素位线电压所处的区间从N+1个互不相同的计数器使能信号中，选择出与像素位线电压所处的区间对应的目标使能信号。计数器在目标使能信号进入使能阶段时开始计时，并在比较结果反转时，计数器结束计时。由于斜坡电压在使能阶段的电压范围为N+1个区间中的部分区间，且覆盖像素位线电压所处的区间，相比现有技术中的计数器使能信号使能阶段从斜坡信号输入开始计时而言，本发明实施例中，使能阶段的电压范围只是斜坡电压的N+1个区间的部分区间，从而，计数器只有在斜坡电压达到使能阶段的电压范围时才开始计时，从而可以有效地缩短计数器的计时时长，减小计数器的工作时长，因此可以降低计数器的功耗。

进一步，斜坡电压在计数器使能信号使能阶段的电压范围还可以包括以下至少一个：像素位线电压所处的区间之前的P个区间及像素位线电压所处的区间之后的Q个区间，通过适当的增大使能阶段覆盖的电压范围，可以适当的增大计数器的在计数时间上的覆盖跨度，以消除当像素位线电压处于阈值附近时的比较误差，提高计数准确度。

附图说明

图1是现有技术中的模数转换器的结构示意图；

图2是现有技术中的模数转换器的工作原理图；

图3本发明实施例中的一种模数转换器的结构示意图；

图4是本发明实施例的模数转换器与现有技术中的模数转换器的工作原理对比图；

图5是本发明实施例中的不同区间与对应的计数器使能信号的对照示意图；

图6是本发明实施例中的另一种模数转换器的结构示意图。

具体实施方式

参照图1，给出了现有技术的模数转换器的结构示意图。图2给出了现有技术中的模数转换器的工作原理图。下面结合图1及图2对现有技术中模数转换器的工作流程进行说明。

比较器11的第一输入端输入像素位线电压(Pixel BL)，比较器11的第二输入端输入由斜坡发生器(DAC)产生的斜坡电压(DAC ramp)，比较器11的输出端与计数器12的第一输入端耦接，将像素位线电压与斜坡电压的比较结果输出至计数器12。计数器12的第二输入端输入计数器使能信号(counter_en)，计数器还包括时钟信号输入端，用于输入时钟信号Clk。counter_en控制计数器12在进入使能阶段时开始计时，使能阶段的开始时间与比较器11第二输入端输入DAC ramp同步。比较器11第二输入端输入的斜坡电压随时间推移而增大，也即不同时间点输入的斜坡电压的电压值不同。当输入的像素位线电压大于斜坡电压时，比较器11输出高电平。当输入的像素位线电压小于斜坡电压时，比较器11输出低电平，当比较器11输出的信号不同时，也即高电平变为低电平，或者低电平变为高电平时，比较结果反转。在现有技术中，Counter_en和DAC ramp同时分别给到计数器12和比较器11，计数器12的计时从比较器11输入DAC ramp开始，持续到比较结果反转。计数器12在像素位线电压与斜坡电压的比较结果反转时，结束计时。而像素位线电压与图像的亮度正相关，图像亮度越大，像素位线电压越大，比较结果反转的时间也越晚，从而计数器12的工作时间T’也越长，因此导致计数器12的功耗较大。

本发明实施例中，比较模块将像素位线电压分别与N个阈值电压进行比较，得到像素位线电压所处的区间。在确定像素电压所处的区间之后，比较器将像素位线电压与斜坡电压进行比较，产生比较结果，斜坡信号的电压范围被N个阈值电压划分为N+1个区间，像素位线电压所处的区间为N+1个区间的其中之一。计数器控制模块根据像素位线电压所处的区间从N+1个互不相同的计数器使能信号中，选择出与像素位线电压所处的区间对应的目标使能信号。计数器在目标使能信号进入使能阶段时开始计时，并在比较结果反转时，结束计时。由于斜坡电压在使能阶段的电压范围为N+1个区间中的部分区间，且覆盖像素位线电压所处的区间，相比现有技术中的计数器使能信号使能阶段从斜坡信号输入开始计时而言，本发明实施例中，使能阶段的电压范围只是斜坡电压的N+1个区间的部分区间，从而，计数器只有在斜坡电压达到使能阶段的电压范围时才开始计时，从而可以有效地缩短计数器的计时时长，减小计数器的工作时长，因此可以降低计数器的功耗。

为使本发明实施例的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参照图3，给出了本发明实施例中一种模数转换器的结构示意图。模模数转换器30可以包括比较模块31、计数器控制模块32以及计数器33。

在具体实施中，比较模块31可以对输入的像素位线电压分别与N个阈值电压进行比较，确定像素位线电压所处的区间。在确定所述像素位线电压所处的区间后，比较模块31可以将像素位线电压与斜坡电压进行比较，产生比较结果，其中，所述N个阈值电压各不相同，所述斜坡电压随时间逐渐上升，并且，斜坡电压的电压范围被N个阈值电压划分为N+1个区间。像素位线电压所处的区间为N+1的区间的其中之一。

在具体实施中，比较模块31可以包括比较器，或者也可以包括其他比较电路，或者还可以包括具有比较功能的芯片，或者还可以为其他具有比较功能，能够确定像素位线电压所处的区间，以及能够对像素位线电压与斜坡电压进行比较的模块。

在一实施例中，比较模块31可以包括一个比较器，比较器先对像素位线电压分别与N个阈值电压进行比较，确定像素位线电压所处的区间。然后，在确定所述像素位线电压所处的区间后，输入斜坡电压，再将像素位线电压与斜坡电压进行比较，产生比较结果。

在另一实施例中，比较模块31，比较器两个比较器，其中一个比较器对像素位线电压分别与N个阈值电压进行比较，确定像素位线电压所处的区间。然后，另一个比较器输入斜坡电压，将像素位线电压与斜坡电压进行比较，产生比较结果。

计数器控制模块32可以输入N+1个互不相同的计数器使能信号，计数器控制模块32可以根据像素位线电压所处的区间从N+1个互不相同的计数器使能信号中，选择像素位线电压所处的区间对应的目标使能信号，其中，计数器33在所述目标使能信号进入使能阶段时开始计时，斜坡电压在使能阶段的电压范围为N+1个区间中的部分区间，且覆盖像素位线电压所处的区间。

例如，N+1个分别为区间0、区间1、区间2、……、区间N。N+1个互不相同的计数器使能信号分别为Counter_en<0>、Counter_en<1>、Counter_en<2>、……、Counter_en<N>。像素位线电压所处的区间为区间2，对应的目标使能信号为Counter_en<2>。斜坡电压在Counter_en<2>的使能阶段的电压范围为区间1、区间2及区间3，计数器33在斜坡电压的电压范围进入区间1时，开始计时。

计数器33输入所述比较结果，当所述比较结果反转(例如由高电平转为低电平，或者低电平转为高电平)时，计数器33结束计时。

由于斜坡电压在目标使能信号的使能阶段的电压范围为N+1个区间中的部分区间，换而言之，目标使能信号控制计数器33工作时间内对应的电压范围仅为像素位线电压所处的区间以及像素位线电压所处区间的之前的部分区间，也即计数结果反转前的部分区间。而现有技术中，计数器33工作时对应的电压范围为比较器的比较结果反转之前的所有区间。计数器33工作时对应的斜坡电压的电压范围越大，计数器33的工作时长越长。

在计数器33结束计时后，可以根据计时结果和斜坡电压的上升斜率确定计时期间斜坡电压的上升幅度，然后查找像素位线电压所处的区间的起点电压，将起点电压与上升幅度相加，即可得到像素位线电压的电压值。

参照图4，给出的一种本发明实施例的模数转换器与现有技术中的模数转换器的工作原理对比图，其中点断线L以上为本发明实施例提供的模数转换器的工作原理，点断线L以下为现有技术中的模数转换器的工作原理。

对于同一像素位线电压，采用本发明实施例提供的模数转换器处理时，斜坡电压被分为区间0、区间1、区间2、区间3、区间4、区间5、……、区间n共n+1个区间。通过比较模块对像素位线电压与各阈值电压(DAC Vth)分别比较，确定像素位线电压所处的区间为区间4，并确定目标使能信号Counter_en<4>，采用Counter_en<4>对计数器进行使能时，计时器的工作时长为T。而采用现有技术中的模数转换器处理时，计数器的工作时长为T’，明显将T’大于T，从而本发明实施例的模数转换器的计数器的工作时长短，能耗较低。

由上可知，比较模块将像素位线电压分别与N个阈值电压进行比较，得到像素位线电压所处的区间。在确定像素电压所处的区间之后，比较器将像素位线电压与斜坡电压进行比较，产生比较结果，斜坡信号的电压范围被N个阈值电压划分为N+1个区间，像素位线电压所处的区间为N+1个区间的其中之一。计数器控制模块32根据像素位线电压所处的区间从N+1个互不相同的计数器使能信号中，选择出与像素位线电压所处的区间对应的目标使能信号。计数器在目标使能信号进入使能阶段时开始计时，并在比较结果反转时，计数器结束计时。由于斜坡电压在使能阶段的电压范围为N+1个区间中的部分区间，且覆盖像素位线电压所处的区间，相比现有技术中的计数器使能信号使能阶段从斜坡信号输入开始计时而言，本发明实施例中，使能阶段的电压范围只是斜坡电压的N+1个区间的部分区间，从而，计数器只有在斜坡电压达到使能阶段的电压范围时才开始计时，从而可以有效地缩短计数器的计时时长，减小计数器的工作时长，因此可以降低计数器的功耗。

在具体实施中，计数器控制模块还可以包括温度计码转换器。比较模块可以对所述像素位线电压分别与所述N个阈值电压进行比较，得到一个N+1位温度计码，所述N+1位温度计码用于表示所述像素位线电压所处的区间。当像素位线所处的区间不同时，对应的温度计码不同，温度计码的位数与斜坡电压被划分的区间的总数目相同。温度计码转换器可以将所述N+1位温度计码转换成对应的二进制数据，相应地，所述二进制数据也可以用于表示所述像素位线电压所处的区间。

在具体实施中，斜坡电压在目标使能信号使能阶段的电压范围可以为像素位线电压所处的区间。

在实际应用中，存在像素位线电压可能与N个阈值电压中的任一阈值电压相等的情况。当像素位线电压与任一阈值电压相同时，为了提高阈值电压附近的比较准确度，消除阈值电压附近的比较误差，在本发明实施例中，斜坡电压在目标使能信号使能阶段的电压范围还可以包括以下至少一个：像素位线电压所处的区间之前的P个区间、像素位线电压所处的区间之后的Q个区间，其中，P+Q＜N，且P及Q均为正整数。

在本发明一实施例中，当像素位线电压所处的区间为所述N+1个区间中的首个时，所述斜坡电压在目标使能信号使能阶段的电压范围包括：所述像素位线电压所处的区间以及所述像素位线电压所处的区间之后的Q个区间。

在本发明另一实施例中，当所述像素位线电压所处的区间在所述N+1个区间中的末个时，所述斜坡电压在目标使能信号使能阶段的电压范围包括：所述像素位线电压所处的区间及所述像素位线电压所处的区间之前的P个区间。

在本发明一实施中，P＝Q＝1，可以理解的是，在实际应用中，可以根据对计数器功耗的需求以及实际应用场景需求，设定P或Q的具体取值。

参照图5，给出了本发明实施例中的一种不同区间与计数器使能信号的对照示意图。

阈值电压(DAC Vth)为7个，7个阈值电压从小到大依次为Vth1、Vth2、Vth3、Vth4、Vth5、Vth6、Vth7。7个阈值电压将斜坡电压的电压范围划分成以下8个区间：区间0(0，Vth1)、区间1[Vth1，Vth2)、区间2[Vth2，Vth3)、区间3[Vth3，Vth4)、区间4[Vth4，Vth5)、区间5[Vth5，Vth6)、区间6[Vth6，Vth7)、区间7[Vth7，V0)，其中V0为斜坡电压的最大电压。

当像素位线电压所处的区间为区间0时，对应于计数器使能信号Counter_en<0>，斜坡电压在Counter_en<0>使能阶段的电压范围为区间0和区间1，也即计数器的工作时间从区间0开始，直至计数结果反转。

当像素位线电压所处的区间为区间1时，对应于计数器使能信号Counter_en<1>，斜坡电压在Counter_en<1>使能阶段的电压范围为区间0、区间1及区间2，也即计数器的工作时间从区间0开始，直至计数结果反转。

当像素位线电压所处的区间为区间2时，对应于计数器使能信号Counter_en<2>，斜坡电压在Counter_en<2>使能阶段的电压范围为区间1、区间2及区间3，也即计数器的工作时间从区间1开始，直至计数结果反转。

当像素位线电压所处的区间为区间3时，对应于计数器使能信号Counter_en<3>，斜坡电压在Counter_en<3>使能阶段的电压范围为区间2、区间3及区间4，也即计数器的工作时间从区间2开始，直至计数结果反转。

当像素位线电压所处的区间为区间4时，对应于计数器使能信号Counter_en<4>，斜坡电压在Counter_en<4>使能阶段的电压范围为区间3、区间4及区间5，也即计数器的工作时间从区间3开始，直至计数结果反转。

当像素位线电压所处的区间为区间5时，对应于计数器使能信号Counter_en<5>，斜坡电压在Counter_en<5>使能阶段的电压范围为区间4、区间5及区间6，也即计数器的工作时间从区间4开始，直至计数结果反转。

当像素位线电压所处的区间为区间6时，对应于计数器使能信号Counter_en<6>，斜坡电压在Counter_en<6>使能阶段的电压范围为区间5、区间6及区间7，也即计数器的工作时间从区间5开始，直至计数结果反转。

当像素位线电压所处的区间为区间7时，对应于计数器使能信号Counter_en<7>，斜坡电压在Counter_en<7>使能阶段的电压范围为区间6及区间7，也即计数器的工作时间从区间6开始，直至计数结果反转。

需要说明的是，N也可以存在其他取值，如3、15等。每个区间为开区间或者闭区间可以根据实际需要进行设定，只需满足每个阈值电压均被包含于相应的区间内即可。

在本发明实施例中，N的取值越大，对应的阈值电压的数目越多，斜坡电压对应的电压范围被划分的区间数目也越多，计数器的工作时长可以控制的更短，从而可以进一步降低计数器的能耗。在实际应用中，N的取值可以综合考虑实际应用场景需求以及对计数器使能信号的数目要求等因素进行设定。

在本发明一实施例中，N+1对应的取值可以为2的m次幂，这样可以减小模数转换器内的相关运算的复杂度。可以理解的是，N+1对应的取值也可以其他非2的m次幂的取值。

为了便于本领域技术人员更好的理解和实现本发明实施例，下面以比较模块采用一个比较器，计算器控制模块采用多路选通器和温度计码转换器为例，参照图6，给出的本发明实施例中的一种模数转换器的结构示意图，对模数转换器的结构进行说明。

在具体实施中，模数转换器可以包括比较器61、计数器33、温度计码转换器62以及多路选通器(MUX)63。

比较器61的第一输入端输入像素位线电压(Pixel BL)，比较器61的第二输入端依次输入N个阈值电压(DAC Vth)，比较器61的输出端分别与计数器33的第一输入端以及多路选通器63的第一输入端耦接。比较器61可以将像素位线电压与分别与N个阈值电压进行比较，得到一个N+1位温度计码。温度计码用于表示像素位线电压所处的区间。

比较器61的第一输入端可以为比较器61的正向输入端“+”，比较器61的第二输入端可以为比较器61的负向输入端“-”。比较器61将像素位线电压分别与N个阈值电压进行比较时，当像素位线电压小于阈值电压时，输出低电平，当像素位线电压大于阈值电压时，输出高电平。当比较器61输出的信号从高电平转变为低电平，或者由低电平转为高电平时，比较结果反转。在比较结果反转前后对应的两个阈值电压所组成的区间即为像素位线电压所处的区间。

例如，结合图5，N的取值为7。7个阈值电压从小到大依次为Vth1、Vth2、Vth3、Vth4、Vth5、Vth6、Vth7。7个阈值电压形成以下8个区间：(0，Vth1)、[Vth1，Vth2)、[Vth2，Vth3)、[Vth3，Vth4)、[Vth4，Vth5)、[Vth5，Vth6)、[Vth6，Vth7)、[Vth7，V0)，其中V0为斜坡电压的最大电压。比较器61将像素位线电压分别与Vth1、Vth2、Vth3比较时，均输出高电平。比较器61当将像素位线电压与Vth4比较时，输出低电平，比较器61将像素位线电压分别与Vth5、Vth6、Vth7进行比较时，也均输出低电平。确定比较结果反转前后对应的阈值电压Vth3、Vth4形成的区间[Vth3，Vth4)为像素位线电压所处的区间。

在确定像素位线电压所处的区间之后，比较器61的第二输入端输入斜坡电压(DACramp)。N个阈值电压可以将斜坡电压的电压范围划分为N+1个区间，像素位线电压所处的区间即为N+1个区间的其中之一。

在具体实施中，当采用一个比较器61时，输入的N个阈值电压以及斜坡电压之间的切换，以及切换时间可以采用对应的第一控制装置进行控制切换，其中，第一控制装置可以为控制电路，也可以为控制开关还可以为芯片等。第一控制装置可以集成于比较器61中，也可以与比较器61相对独立设置，且与比较器61耦接。

温度计码转换器62的输入端与比较器61的输出端耦接，温度计码转换器62的输出端与多路选通器63的第一输入端耦接。温度计码转换器62可以将N+1位温度计码转换成对应的二进制数据，相应地，二进制数据也可以用于表示像素位线所处的区间。通过温度计码转换器62将N+1位温度计码转换成对应的二进制数据，可以便于多路选通器63识别及使用。

多路选通器63的第一输入端输入一个N+1位温度计码对应的二进制数据，多路选通器63的第二输入端输入N+1个互不相同的计数器使能信号Counter_en<n:0>，N+1个计数器使能信号分别与N+1个区间一一对应。

多路选通器63根据输入一个N+1位温度计码对应的二进制数据，从N+1个计数器使能信号中，选择与输入的二进制数据对应的计数器使能信号，并作为目标使能信号，从而可以得到像素位线所处区间对应的目标使能信号，将目标使能信号输出至计数器33。

计数器33的第一输入端与比较器61的输出端耦接，可以用于输入像素位线电压与斜坡电压的比较结果。计数器33的第二输入端与多路选通器63的输出端耦接，用于输入目标使能信号。计数器33还可以包括时钟信号输入端，用于输入时钟信号Clk。

当斜坡电压在目标使能信号使能阶段的电压范围时，计数器33开始计时。在计数器33计时过程中，当输入的比较结果反转时，结束计时。

在具体实施中，还可以设置有第二控制装置，用于控制比较器61得到的比较结果输入至温度计码转换器62还是输入至计数器33。可以理解的是，第二控制装置与第一控制装置可以为同一个控制装置，也可以为不同的控制装置。第二控制装置可以集成于比较器61内，也可以与比较器61相对独立设置。

需要说明的是，比较模块为两个比较器，或者为比较电路，或者为具有比较功能的芯片，以及其他具有比较功能，且能够确定像素位线电压所处的区间，以及能够对像素位线电压与斜坡电压进行比较的模块时，比较模块的工作原理及流程可以参考上述实施例中的描述，此处不再赘述。

计数器控制模块还可以为芯片，在芯片内存储有像素位线所处的区间与计数器使能信号之间的对应关系。计数器控制模块可以根据输入的像素位线所处的区间，通过像素位线所处的区间与计数器使能信号之间的对应关系确定对应的目标使能信号，其中像素位线所处的区间可以采用温度计码对应的二进制数据表示。

本发明实施例还提供一种图像传感器。图像传感器可以包括M个列并行模数转换器，所述模数转换器可以用于对预设列数的像素图像进行处理。M个列并行模数转化器中至少一个模数转换器为本发明上述任一实施例提供的模数转换器。

由于本发明实施例提供的模数转换器的计数器的功耗较低，从而减小图像传感器的发热量，因此，可以提高图像质量。

在具体实施中，图像传感器还可以包括校正单元。校正单元分别与M个模数转换器耦接，可以根据每个模数转换器输出的计数结果以及区间码，对每个模数转换器中的计数器输出的计数结果进行校正，得到所述每个模数转换器分别对应的校正后的计数结果，对所述每个模数转换器分别对应的校正后的计数结果进行整合，得到最终计数结果，其中，所述区间码用于标识像素图像对应的像素位线电压所处的区间。

在本发明实施例中，可以采用温度计码表示区间码，也可以采用温度计码对应的二进制数据表示区间码，还可以采用其他标识信息表示区间码。

在具体实施中，校正单元可以获取每个模数转换器输出的区间码对应的计数偏差，将所述区间码对应的计数偏差与所述计数器输出的计数结果中的计数进行求和运算，并将求和结果作为所述每个模数转换器分别对应的校正后的计数结果。

例如，模数转换器A输出的计数结果为25，区间码为00001000。区间码00001000对于区间4。区间4对应的计数偏差为offset4，将25与offset4之和作为模数转换器A的计数器的最终计数结果。模数转换器B输出的计算结果为38，区间码为00000100。区间码00000100对应于区间3。区间3对应的计数偏差为offset3，将38与offset3之和作为模数转换器B的计数器的最终计数结果。

待处理图像的分辨率越高，图像传感器中的模数转换器的数目越多，通过降低每个模数转换器中计数器的功耗，可以降低图像传感器中的所有模数转换器的整体功耗，进而减小图像传感器的发热量，提高图像传感器的图像处理质量。

待处理图像的帧率越快，图像传感器每秒需要处理的图像的数目越多，处理同样数目的图像，采用本发明实施例提供的图像传感器的发热量小于现有技术中图像传感器的发热量，从而可以提高图像传感器的图像处理质量。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (9)

1.一种模数转换器，其特征在于，包括：比较模块、计数器控制模块以及计数器，其中：

所述比较模块，适于将像素位线电压分别与N个阈值电压进行比较，确定所述像素位线电压所处的区间，在确定所述像素位线电压所处的区间后，所述比较模块适于将所述像素位线电压与斜坡电压进行比较，产生比较结果，其中，所述斜坡电压的电压范围被所述N个阈值电压划分为N+1个区间；

所述计数器控制模块，输入N+1个互不相同的计数器使能信号，所述计数器控制模块适于根据所述像素位线电压所处的区间从所述N+1个互不相同的计数器使能信号中，选择所述像素位线电压所处的区间对应的目标使能信号，其中，所述计数器在所述目标使能信号进入使能阶段时开始计时，所述斜坡电压在所述使能阶段的电压范围为所述N+1个区间中的部分区间，且覆盖所述像素位线电压所处的区间；

所述计数器，输入所述比较结果，当所述比较结果反转时，所述计数器结束计时。

2.如权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，所述计数器控制模块还包括：温度计码转换器；

所述比较模块适于将所述像素位线电压分别与所述N个阈值电压进行比较，得到一个N+1位温度计码，所述N+1位温度计码用于表示所述像素位线电压所处的区间；

所述温度计码转换器适于将所述N+1位温度计码转换成对应的二进制数据。

3.如权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，所述斜坡电压在所述使能阶段的电压范围还包括：所述像素位线电压所处的区间之前的P个区间；或者，所述像素位线电压所处的区间之后的Q个区间；或者，所述像素位线电压所处的区间之前的P个区间及所述像素位线电压所处的区间之后的Q个区间，其中P+Q＜N，且P及Q均为正整数，N≥3。

4.如权利要求3所述的模数转换器，其特征在于，当所述像素位线电压所处的区间为所述N+1个区间中的首个时，所述斜坡电压在所述目标使能信号使能阶段的电压范围包括：所述像素位线电压所处的区间以及所述像素位线电压所处的区间之后的Q个区间。

5.如权利要求3所述的模数转换器，其特征在于，当所述像素位线电压所处的区间为所述N+1个区间中的末个时，所述斜坡电压在目标使能信号使能阶段的电压范围包括：所述像素位线电压所处的区间及所述像素位线电压所处的区间之前的P个区间。

6.如权利要求3所述的模数转换器，其特征在于，P＝Q＝1。

7.一种图像传感器，其特征在于，包括M个列并行模数转换器，至少一个模数转换器为如权利要求1～6任一项所述的模数转换器。

8.如权利要求7所述的图像传感器，其特征在于，还包括校正单元，与M个模数转换器分别耦接，适于根据每个模数转换器输出的计数结果以及区间码，对每个模数转换器中的计数器输出的计数结果进行校正，得到所述每个模数转换器分别对应的校正后的计数结果，对所述每个模数转换器分别对应的校正后的计数结果进行整合，得到最终计数结果，其中，所述区间码用于标识像素图像对应的像素位线电压所处的区间。

9.如权利要求8所述的图像传感器，其特征在于，所述校正单元，适于获取每个模数转换器输出的区间码对应的计数偏差，将所述区间码对应的计数偏差与所述计数器输出的计数结果中的计数进行求和运算，并将求和结果作为所述每个模数转换器分别对应的校正后的计数结果。

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