CN111698440B - 成像系统及用于其中的读出电路 - Google Patents

成像系统及用于其中的读出电路 Download PDF

Info

Publication number
CN111698440B
CN111698440B CN202010528580.7A CN202010528580A CN111698440B CN 111698440 B CN111698440 B CN 111698440B CN 202010528580 A CN202010528580 A CN 202010528580A CN 111698440 B CN111698440 B CN 111698440B
Authority
CN
China
Prior art keywords
coupled
ramp
analog
input
column
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
CN202010528580.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111698440A (zh
Inventor
邓黎平
瞿旻
袁碧
林盈侃
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.)
Omnivision Technologies Inc
Original Assignee
Omnivision Technologies Inc
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 Omnivision Technologies Inc filed Critical Omnivision Technologies Inc
Publication of CN111698440A publication Critical patent/CN111698440A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111698440B publication Critical patent/CN111698440B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/618—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise for random or high-frequency noise
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/745—Circuitry for generating timing or clock signals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/78—Readout circuits for addressed sensors, e.g. output amplifiers or A/D converters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/709—Circuitry for control of the power supply
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • H04N25/772—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising A/D, V/T, V/F, I/T or I/F converters
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • H04N25/778—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising amplifiers shared between a plurality of pixels, i.e. at least one part of the amplifier must be on the sensor array itself

Landscapes

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

Abstract

本申请涉及成像系统及用于其中的读出电路。用于图像传感器的所述读出电路包含系统斜坡产生器，其经耦合以产生系统斜坡信号。多个模/数转换器，其耦合到来自像素阵列的多个列位线以接收对应模拟列图像信号。隔离斜坡缓冲器，其耦合在所述系统斜坡产生器与所述模/数转换器之间。所述隔离斜坡缓冲器包含用以接收所述系统斜坡信号的单个输入，及多个隔离输出。所述隔离输出中的每一者经耦合以向对应模/数转换器提供隔离列斜坡信号。所述模/数转换器中的每一者经耦合以响应于所述对应模拟列图像信号及对应隔离列斜坡信号而产生对应数字列图像信号。

Description

成像系统及用于其中的读出电路
分案申请的相关信息
本申请是申请日为2017年2月7日、发明名称为“成像系统及用于其中的读出电路”的申请号为201710066816.8的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明大体上涉及图像传感器。更特定来说，本发明的实例涉及从图像传感器像素读出图像数据的电路。
背景技术
图像传感器已变得无处不在。它们广泛应用于数字摄像机，蜂窝电话、安全摄像机，以及医疗、汽车及其它应用中。用于制造图像传感器(且尤其是互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器)的技术已持续以迅猛的速度进步。举例来说，对更高分辨率及更低能耗的需求已促进CMOS图像传感器的进一步微型化及集成化。
在常规CMOS有源像素传感器中，图像电荷是从光敏装置(例如，光电二极管)转移且被转换成浮动扩散节点上的像素单元内部的电压信号。在常规CMOS图像传感器中，放大器(例如，源极跟随器电路)用于像素单元中以放大所述浮动扩散节点上的信号，以将图像数据输出到位线，所述位线由列读出电路读取。由所述读出电路从所述像素读出的模拟信号被转换成所述列中的每一者中的数字信号。
图像传感器读出电路的持续挑战是来自包含在读出电路中的模/数转换器的电荷反冲噪声，其降级读出电路的性能。由电荷反冲噪声引起的模/数转换器的性能降级贯穿读出电路扩散到其它列中的模/数转换器。反冲噪声可干扰模/数转换器的输入信号电压，且因此将其本身在由图像传感器获取的所得图像中表现为非所要水平条带，其有时也被称为水平拖尾或水平条纹噪声。
发明内容
在一个方面，本发明涉及一种用于图像传感器的读出电路，其包括：系统斜坡产生器，其经耦合以产生系统斜坡信号；多个模/数转换器，其中所述多个模/数转换器中的每一者耦合到来自像素阵列的多个列位线中的对应一者以接收多个模拟列图像信号中的对应一者；及隔离斜坡缓冲器，其耦合在所述系统斜坡产生器与所述多个模/数转换器之间，其中所述隔离斜坡缓冲器包含经耦合以接收所述系统斜坡信号的单个输入，其中所述隔离斜坡缓冲器进一步包含多个隔离输出，其中所述多个隔离输出中的每一者经耦合以将多个隔离列斜坡信号中的对应一者提供到所述多个模/数转换器中的对应一者，其中所述多个模/数转换器中的每一者经耦合以响应于所述多个模拟列图像信号中的所述对应一者及所述多个隔离列斜坡信号中的所述对应一者而产生对应数字列图像信号。
在另一方面，本发明涉及一种成像系统，其包括：像素阵列，其包含组织成多个行及列的多个像素；控制电路，其耦合到所述像素阵列以控制所述像素阵列的操作；及读出电路，其耦合到所述像素阵列以从所述像素读出图像数据，其中所述读出电路包含：系统斜坡产生器，其经耦合以产生系统斜坡信号；多个模/数转换器，其中所述多个模/数转换器中的每一者耦合到来自像素阵列的多个列位线中的对应一者以接收多个模拟列图像信号中的对应一者以从所述像素导出所述图像数据；及隔离斜坡缓冲器，其耦合在所述系统斜坡产生器与所述多个模/数转换器之间，其中所述隔离斜坡缓冲器包含经耦合以接收所述系统斜坡信号的单个输入，其中所述隔离斜坡缓冲器进一步包含多个隔离输出，其中所述多个隔离输出中的每一者经耦合以将多个隔离列斜坡信号中的对应一者提供到所述多个模/数转换器中的对应一者，其中所述多个模/数转换器中的每一者经耦合以响应于所述多个模拟列图像信号中的所述对应一者及所述多个隔离列斜坡信号中的所述对应一者而产生对应数字列图像信号。
附图说明
参考以下诸图描述本发明的非限制性及非穷尽实施例，其中相似参考数字贯穿各种视图指代相似部分，除非另有规定。
图1是说明根据本发明的教示的包含耦合到读出电路的图像传感器像素阵列的实例成像系统的框图，所述读出电路的特征是具有减少的水平条带的斜坡产生器隔离。
图2是说明根据本发明的教示的来自耦合到读出电路的图像传感器像素阵列的多个列的像素的一个实例的示意图，所述读出电路的特征是具有减少的水平条带的斜坡产生器隔离。
图3是说明根据本发明的教示的系统斜坡产生器的一个实例的示意图，所述系统斜坡产生器耦合到包含在根据本发明的教示提供减少的水平条带的读出电路中的隔离斜坡缓冲器电路。
对应参考字符贯穿图式的若干视图指示对应组件。所属领域的技术人员应了解，图中的元件是出于简单及清楚的目的而说明，且未必按比例绘制。举例来说，图中一些元件的尺寸相对于其它元件可被夸大以帮助提高对本发明的各种实施例的理解。此外，为了促进对本发明的这些各种实施例的更少理解障碍，通常不描绘在商业上可行的实施例中有用的或必要的常见但众所周知的元件。
具体实施方式
在以下描述中，阐述众多特定细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将清楚，无需使用特定细节来实践本发明。在其它情况下，尚未详细描述众所周知的材料或方法以避免混淆本发明。
贯穿本说明书对“一个实施例”、“一实施例”、“一个实例”或“一实例”的参考意指结合实施例或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施例中。因此，贯穿本说明书的各种地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个实例”或“一实例”未必皆是指同一实施例或实例。此外，在一或多个实施例或实例中，可以任何合适组合及/或子组合的方式组合特定特征、结构或特性。特定特征、结构或特性可包含于集成电路、电子电路、组合逻辑电路或提供所描述功能性的其它合适组件中。此外，所属领域的一般技术人员应了解，在此所提供的图是出于解释目的且图式未必按比例绘制。
如将要论述的，根据本发明的教示的实例描述用在图像传感器中的读出电路，其包含经耦合以产生系统斜坡信号的系统斜坡产生器。系统斜坡信号在隔离斜坡缓冲器的单个输入处被接收。隔离斜坡缓冲器还包含多个隔离输出。隔离斜坡缓冲器的每一隔离输出产生单独的隔离列斜坡信号，其由对应模/数转换器接收。模/数转换器中的每一者还耦合到像素阵列的列位线以从像素阵列接收对应模拟列图像信号。每一模/数转换器将接收的模拟列图像信号转换为数字列图像信号。
在隔离斜坡缓冲器在多个隔离输出中的每一者处产生多个隔离列斜坡信号的情况下，系统斜坡产生器输出与模/数转换器的输入分离或隔离，而不是系统斜坡产生器输出直接耦合到模/数转换器的输入。隔离斜坡缓冲器不仅为产生的单独隔离列斜坡信号中的每一者提供增加的驱动能力，而且还提供系统斜坡产生器隔离，这减少了反冲的非所要影响以及在像素阵列的不同列当中的非所要相互作用，所述影响及相互作用可导致由根据本发明的教示的图像传感器获取的所得图像中的非所要水平条带、水平拖尾或水平条纹噪声。
为了说明，图1是说明包含提供与模/数转换器的斜坡产生器隔离的读出电路的实例成像系统100的框图，其因此减少由根据本发明的教示的成像系统获取的所得图像中的非所要水平条带、水平拖尾或水平条纹噪声。具体来说，图1展示了具有读出电路104的实例图像感测系统100，读出电路(其将在下文更详细地论述)包含具有隔离的系统斜坡产生器，其根据本发明的教示减少减少的水平条带。如所描绘的实例中所展示，成像系统100还包含耦合到控制电路108的像素阵列102及耦合到功能逻辑106的读出电路104。
在一个实例中，像素阵列102是成像传感器或像素(例如，像素P1、P2、P3……PX)的二维(2D)阵列。在一个实例中，每一像素是CMOS成像像素。如所说明，将像素阵列102中的像素布置成行(例如，行R1到RM)及列(例如，列C1到CN)以获取人员、位置、对象等等的图像数据，图像数据能够随后用于呈现所述人员、位置、对象等等的2D图像。
在一个实例中，在每一像素已积累其图像数据或图像电荷之后，图像数据经耦合以由读出电路104通过列位线110接收，且接着传送到功能逻辑106。在各种实例中，读出电路104还可包含额外放大电路、采样电路、斜坡产生器电路、模/数转换电路或其它电路。在各种实例中，读出电路104还包含将斜坡产生器电路与模/数转换电路分离或隔离的隔离斜坡缓冲器。隔离斜坡缓冲器提供增加的驱动能力，并且减少反冲噪声的非所要影响，反冲噪声可导致在由根据本发明的教示的图像传感器获取的所得图像中的非所要水平条带、水平拖尾或水平条纹噪声。功能逻辑106耦合到读出电路104，且可仅存储由读出电路104读出的图像数据，或甚至通过应用后图像效果(例如，裁剪、旋转、移除红眼、调整亮度、调整对比度或以其它方式)操纵图像数据。在一个实例中，读出电路104可沿读出列位线110一次读出一行图像数据(已说明)或可使用各种其它技术读出图像数据(未说明)，例如，串行读出或同时完全并行读出全部像素。
在一个实例中，控制电路108耦合到像素阵列102以控制像素阵列102的操作特性。举例来说，控制电路108可产生用于控制图像获取的快门信号。在一个实例中，所述快门信号是全局快门信号，其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获取其相应图像数据。在另一实例中，所述快门信号是滚动快门信号，使得像素中的每一行、列或群组在连续获取窗期间被循序地启用。
图2是说明耦合到读出电路204的像素阵列202的一个实例的示意图，读出电路包含耦合在系统斜坡产生器与读出电路的模/数转换器之间的隔离斜坡缓冲器238，以将斜坡产生器电路与模/数转换电路分离，且因此减少可能导致根据本发明的教示获取的所得图像中的非所要水平条带、水平拖尾或水平条纹噪声的反冲噪声的非所要影响。应注意，图2的像素阵列202及读出电路204可为图1的实例像素阵列102及读出电路104且因此，下文参考的类似命名及编号的元件类似于上文描述的耦合及起作用。
在图2中所描绘的实例中，说明来自像素阵列202的像素行的多个列，其包含像素212A到212N。应注意，像素212A到212N被说明为四晶体管(4T)像素。应了解，像素212A到212N是用于实施像素阵列202内的每一像素的像素电路架构的一个可能实例。然而，应了解，根据本发明的教示的其它实例不必限于4T像素架构。受益于本发明的所属领域的一般技术人员将理解，本教示还可适用于根据本发明的教示的3T设计、5T设计及各种其它像素架构。
在图2所说明的具体实例中，像素212A包含光敏元件，其还可被称为用以积累图像电荷的光电二极管(PDA)214A、响应于转移信号TXA的转移晶体管216A、响应于复位信号RSTA的复位晶体管218A、浮动扩散节点(FDA)220A、放大器晶体管(其被说明为源极跟随器晶体管222A)、及响应于耦合到输出列位线210A的行选择信号RSA的行选择晶体管224A。类似地，像素212N包含用以积累图像电荷的光电二极管(PDN)214N、响应于转移信号TXNA的转移晶体管216NA、响应于复位信号RSTN的复位晶体管218N、浮动扩散节点(FDN)220N、放大器晶体管(其被说明为源极跟随器晶体管222NA)、及响应于耦合到输出列位线210N的行选择信号RSN的行选择晶体管224N。
应了解，像素212A及像素212N的操作大体上相似。因此，下面仅详细描述像素212A的操作，并且应了解，可针对像素212N描述类似的操作。关于像素212A，在操作期间，转移晶体管216A接收转移信号TXA，其选择性地将积累在光电二极管PDA 214中的图像电荷转移到浮动扩散节点FDA 220A。在所说明的实例中，复位晶体管218A耦合在电源电压(AVDD)与浮动扩散节点FDA 220A之间以响应于复位信号RSTA复位像素212A中的电平(例如，将浮动扩散节点FDA 220A及光敏元件PDA 214A放电或充电到预设电压)。浮动扩散节点FDA 220A经耦合以控制放大器晶体管222A的栅极。此外，放大器晶体管222A耦合在电源电压(AVDD)与行选择晶体管224A之间。放大器晶体管222A操作为提供到浮动扩散节点FDA 220A的高阻抗连接的源极跟随器放大器。行选择晶体管224A响应于行选择信号RSA而选择性地将像素212A的图像数据输出耦合到输出列位线210A。在所说明的实例中，输出列位线210A经耦合以选择性地将来自像素阵列202的列的模拟图像信号读出到读出电路204。
图2中所描绘的实例还说明耦合到像素阵列202的多个相应列的读出电路204的部分。特定来说，耦合到包含像素212A的像素阵列202的列的读出电路204的部分包含感测放大器电路226A，其耦合到输出列位线210A以从像素阵列202的像素212A读出图像数据。在一个实例中，用感测放大器电路226A感测的图像数据输出为电压V1 228A，其经耦合以由模/数转换器(ADC)230A接收。类似地，读出电路204的耦合到包含像素212N的像素阵列202的列的部分包含耦合到输出列位线210N以从像素阵列202的像素212N读出图像数据的感测放大器电路226N。在一个实例中，用感测放大器电路226N感测的图像数据被输出为电压VN228N，其经耦合以由模/数转换器(ADC)230N接收。在一个实例中，可省略感测放大器电路，且每一输出列位线210连接到其相应ADC 230。在另一实例中，辅助电路(例如电流偏置电路或箝位电路)可连接在每一输出列位线210与其相应ADC 230之间。
图2中所展示的实例说明读出电路204还包含系统斜坡产生器234，其经耦合以产生系统斜坡信号VR 236。隔离斜坡缓冲器238包含单个输入，其经耦合以接收系统斜坡信号VR 236。如实例中所展示，隔离斜坡缓冲器238耦合在系统斜坡产生器234与包含模/数转换器230A及230N的读出电路204的多个模/数转换器之间并因此将其分离。隔离斜坡缓冲器238包含多个N个单独隔离输出，其响应于系统斜坡信号VR 236而产生多个N个隔离列斜坡信号240。多个N个隔离列斜坡信号240中的每一者经耦合为由读出电路204的对应模/数转换器230接收。在一个实例中，多个N个隔离列斜坡信号240中的每一者直接连接以由读出电路204的对应模/数转换器230接收。
例如，多个N个隔离列斜坡信号240中的一者在图2中说明为隔离列斜坡信号VR1240A，其经耦合以由模/数转换器230A接收。因此，模/数转换器230A响应于隔离列斜坡信号VR1 240A及电压V1 228A将从像素212A接收的模拟列图像信号转换为数字列图像信号DATA1232A。
多个N个隔离列斜坡信号240中的另一者在图2中说明为隔离列斜坡信号VRN240N，其经耦合以由模/数转换器230N接收。模/数转换器230N响应于隔离列斜坡信号VRN240N及电压V1 228N将从像素212N接收的模拟列图像信号转换为数字列图像信号DATAN232N。
图3是说明根据本发明的教示的一个实例读出电路304的示意图，其展示耦合到隔离斜坡缓冲器电路的系统斜坡产生器的一个实例的增加的细节，所述隔离斜坡缓冲器电路提供斜坡产生器隔离以提供所获取图像中减少的水平条带。应注意，图3的读出电路304可为图2的读出电路204的实例，或图1的读出电路104的实例，且因此，下文参考的类似命名及编号的元件类似于上文描述的耦合及起作用。
例如，在图3中所描绘的实例中，读出电路304包含经耦合以产生系统斜坡信号VR336的系统斜坡产生器334。读出电路304还包含多个模/数转换器，其包含比较器330A、330B……330N。在实例中，多个模/数转换器的比较器330A、330B……330N中的每一者经耦合以接收多个模拟列图像信号中的对应一者，信号被展示为电压V1 328A、V2 328B……VN328。在所描绘的实例中，电压V1 328A、V2 328B……VN 328经耦合以分别在比较器330A、330B……330N的反相输入端子处被接收。此外，隔离斜坡缓冲器338耦合在系统斜坡产生器334与包含比较器330A、330B……330N的多个模/数转换器之间。在一个实例中，隔离斜坡缓冲器338连接在系统斜坡产生器334与包含比较器330A、330B……330N的多个模/数转换器之间。
如所描绘的实例中所展示，隔离斜坡缓冲器338包含经耦合以接收系统斜坡信号VR 336的单个输入。隔离斜坡缓冲器338还包含多个隔离输出，所述多个隔离输出中的每一者经耦合以提供对应隔离列斜坡信号，其在图3中说明为隔离列斜坡信号VR1 340A、VR2340B……VRN 340N。隔离列斜坡信号VR1 340A、VR2 340B……VRN 340N中的每一者经耦合以分别由多个模/数转换器的对应比较器330A、330B……330N接收。在所描绘的实例中，隔离列斜坡信号VR1 340A、VR2 340B……VRN 340N经直接耦合以分别在比较器330A、330B……330N的非反相输入端子处被接收。多个比较器330A、330B……330N中的每一者经耦合以响应于对应模拟列图像信号V1、V2……VN及对应隔离列斜坡信号VR1 340A、VR2 340B……VRN340N而输出对应数字列图像信号332A、332B……332N。
图3所描绘的实例说明隔离斜坡缓冲器338包含多个晶体管，其被展示为晶体管348A、348B……348N。晶体管348A、348B……348N中的每一者包含栅极端子，其耦合到隔离斜坡缓冲器338的单个输入以接收系统斜坡信号VR 336。在实例中，晶体管348A、348B……348N的栅极端子提供到系统斜坡产生器334的输出的高阻抗连接。此外，晶体管348A、348B……348N中的每一者包含耦合到隔离斜坡缓冲器338的多个隔离输出中的对应一者的源极端子以将多个缓冲隔离列斜坡信号VR1 340A、VR2 340B……VRN 340N中的对应一者提供给多个模/数转换器的多个比较器330A、330B……330N中的对应一者。在一个实例中，隔离斜坡缓冲器338进一步包含多个电流源，其展示为电流源350A、350B……350N。多个电流源350A、350B……350N中的每一者耦合在多个晶体管348A、348B……348N中的对应一者的源极端子与接地之间。在所描绘的实例中，多个晶体管348A、348B……348N中的每一者的漏极端子如所展示那样耦合到电源电压(VDD)端子。
在图3所描绘的实例中，系统斜坡产生器334包含运算放大器342，运算放大器342包含耦合到参考电压VREF的第一输入。在实例中，运算放大器342的第一输入是运算放大器342的非反相输入。电流源如所展示那样耦合到运算放大器的第二输入。在实例中，运算放大器342的第二输入是运算放大器342的反相输入。所描绘的实例还说明电容器344耦合在运算放大器342的第二输入与运算放大器342的输出之间。如实例中所展示，运算放大器342的输出经耦合以将系统斜坡信号VR 336提供到隔离斜坡缓冲器338的单个输入。
因此，应了解，在使用隔离斜坡缓冲器338在单个输入处接收系统斜坡信号VR336，并随后在多个隔离输出中的每一者处产生经缓冲的多个隔离列斜坡信号VR1 340A、VR2340B……VRN 340N情况下，系统斜坡产生器334的输出因此与比较器330A、330B……330N的输入分离或隔离，而不是直接耦合到比较器330A、330B及330N中的每一者。隔离斜坡缓冲器338提供增加的驱动能力以及增加的隔离，这减少了反冲的影响及在像素阵列的不同列当中的非所要相互作用，所述影响及相互作用可导致由根据本发明的教示的图像传感器获取的所得图像中的非所要水平条带、水平拖尾或水平条纹噪声。
不希望本发明的所说明实例的以上描述(包含摘要中所描述的内容)为穷尽性或限于所揭示的精确形式。尽管本文描述本发明的特定实施例及本发明的实例是出于说明性目的，但在不脱离本发明的更广精神及范围的情况下的各种等效修改为可能的。
依据以上详细描述可对本发明的实例做出这些修改。所附权利要求书中使用的术语不应解释为将本发明限于本说明书及权利要求书中所揭示的特定实施例。而是，本发明的范围完全由所附权利要求书确定，应根据权利要求解释的既定原则来解释所附权利要求书。本说明书及图应相应地被视为说明性而非限制性的。

Claims (15)

1.一种用于图像传感器的读出电路，其包括：
系统斜坡产生器，其经耦合以产生系统斜坡信号，其中所述系统斜坡产生器包括具有耦合到参考电压的第一输入的运算放大器，并且所述系统斜坡产生器还包括电流源，所述电流源直接耦合到所述运算放大器的第二输入；
多个模/数转换器，其中所述多个模/数转换器中的每一者耦合到来自像素阵列的多个列位线中的对应一者以接收多个模拟列图像信号中的对应一者；
隔离斜坡缓冲器，其耦合在所述系统斜坡产生器与所述多个模/数转换器之间，其中所述隔离斜坡缓冲器包含经耦合以接收所述系统斜坡信号的单个输入，其中所述隔离斜坡缓冲器进一步包含多个隔离输出，其中所述多个隔离输出中的每一者经耦合以将多个隔离列斜坡信号中的对应一者提供到所述多个模/数转换器中的对应一者，其中所述多个模/数转换器中的每一者经耦合以响应于所述多个模拟列图像信号中的所述对应一者及所述多个隔离列斜坡信号中的所述对应一者而产生对应数字列图像信号；及
多个感测放大器电路，其中所述多个感测放大器电路中的每一者耦合在所述多个列位线中的所述对应一者与所述多个模/数转换器中的所述对应一者之间。
2.根据权利要求1所述的读出电路，其中所述隔离斜坡缓冲器包括多个晶体管，其中所述多个晶体管中的每一者包含栅极端子，其耦合到所述隔离斜坡缓冲器的所述单个输入以接收所述系统斜坡信号，且其中所述多个晶体管中的每一者包含源极端子，所述源极端子耦合到所述多个隔离输出中的对应一者，以将所述多个隔离列斜坡信号中的所述对应一者提供到所述多个模/数转换器中的所述对应一者。
3.根据权利要求2所述的读出电路，其中所述隔离斜坡缓冲器进一步包括多个电流源，其中所述多个电流源中的每一者耦合在所述多个晶体管中的对应一者的所述源极端子与接地之间。
4.根据权利要求1所述的读出电路，其中所述系统斜坡产生器包括：
电容器，其耦合在所述运算放大器的所述第二输入与所述运算放大器的输出之间，其中所述运算放大器的所述输出经耦合以将所述系统斜坡信号提供到所述隔离斜坡缓冲器的所述单个输入。
5.根据权利要求1所述的读出电路，其中所述运算放大器的所述第一输入是所述运算放大器的非反相输入，且其中所述运算放大器的所述第二输入是所述运算放大器的反相输入。
6.根据权利要求1所述的读出电路，其中所述多个模/数转换器中的每一者包括具有第一输入及第二输入的比较器，其中所述第一输入经耦合以接收所述多个模拟列图像信号中的所述对应一者，且其中所述第二输入经耦合以接收所述多个隔离列斜坡信号中的所述对应一者。
7.根据权利要求6所述的读出电路，其中所述比较器的所述第一输入是所述比较器的反相输入，且其中所述比较器的所述第二输入是所述比较器的非反相输入。
8.一种成像系统，其包括：
像素阵列，其包含组织成多个行及列的多个像素；
控制电路，其耦合到所述像素阵列以控制所述像素阵列的操作；及
读出电路，其耦合到所述像素阵列以从所述像素读出图像数据，其中所述读出电路包含：
系统斜坡产生器，其经耦合以产生系统斜坡信号，其中所述系统斜坡产生器包括具有耦合到参考电压的第一输入的运算放大器，并且所述系统斜坡产生器还包括电流源，所述电流源直接耦合到所述运算放大器的第二输入；
多个模/数转换器，其中所述多个模/数转换器中的每一者耦合到来自像素阵列的多个列位线中的对应一者以接收多个模拟列图像信号中的对应一者以从所述像素导出所述图像数据；
隔离斜坡缓冲器，其耦合在所述系统斜坡产生器与所述多个模/数转换器之间，其中所述隔离斜坡缓冲器包含经耦合以接收所述系统斜坡信号的单个输入，其中所述隔离斜坡缓冲器进一步包含多个隔离输出，其中所述多个隔离输出中的每一者经耦合以将多个隔离列斜坡信号中的对应一者提供到所述多个模/数转换器中的对应一者，其中所述多个模/数转换器中的每一者经耦合以响应于所述多个模拟列图像信号中的所述对应一者及所述多个隔离列斜坡信号中的所述对应一者而产生对应数字列图像信号；及
多个感测放大器电路，其中所述多个感测放大器电路中的每一者耦合在所述多个列位线中的所述对应一者与所述多个模/数转换器中的所述对应一者之间。
9.根据权利要求8所述的成像系统，其进一步包括功能逻辑，其耦合到所述读出电路以存储从所述多个像素读出的所述图像数据。
10.根据权利要求8所述的成像系统，其中所述隔离斜坡缓冲器包括多个晶体管，其中所述多个晶体管中的每一者包含栅极端子，其耦合到所述隔离斜坡缓冲器的所述单个输入以接收所述系统斜坡信号，且其中所述多个晶体管中的每一者包含源极端子，所述源极端子耦合到所述多个隔离输出中的对应一者，以将所述多个隔离列斜坡信号中的所述对应一者提供到所述多个模/数转换器中的所述对应一者。
11.根据权利要求10所述的成像系统，其中所述隔离斜坡缓冲器进一步包括多个电流源，其中所述多个电流源中的每一者耦合在所述多个晶体管中的对应一者的所述源极端子与接地之间。
12.根据权利要求8所述的成像系统，其中所述系统斜坡产生器包括：
电容器，其耦合在所述运算放大器的所述第二输入与所述运算放大器的输出之间，其中所述运算放大器的所述输出经耦合以将所述系统斜坡信号提供到所述隔离斜坡缓冲器的所述单个输入。
13.根据权利要求8所述的成像系统，其中所述运算放大器的所述第一输入是所述运算放大器的非反相输入，且其中所述运算放大器的所述第二输入是所述运算放大器的反相输入。
14.根据权利要求8所述的成像系统，其中所述多个模/数转换器中的每一者包括具有第一输入及第二输入的比较器，其中所述第一输入经耦合以接收所述多个模拟列图像信号中的所述对应一者，且其中所述第二输入经耦合以接收所述多个隔离列斜坡信号中的所述对应一者。
15.根据权利要求14所述的成像系统，其中所述比较器的所述第一输入是所述比较器的反相输入，且其中所述比较器的所述第二输入是所述比较器的非反相输入。
CN202010528580.7A 2016-03-31 2017-02-07 成像系统及用于其中的读出电路 Active CN111698440B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/087,253 2016-03-31
US15/087,253 US9848140B2 (en) 2016-03-31 2016-03-31 Horizontal banding reduction with ramp generator isolation in an image sensor
CN201710066816.8A CN107277398A (zh) 2016-03-31 2017-02-07 成像系统及用于其中的读出电路

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710066816.8A Division CN107277398A (zh) 2016-03-31 2017-02-07 成像系统及用于其中的读出电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111698440A CN111698440A (zh) 2020-09-22
CN111698440B true CN111698440B (zh) 2023-04-07

Family

ID=59959899

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710066816.8A Pending CN107277398A (zh) 2016-03-31 2017-02-07 成像系统及用于其中的读出电路
CN202010528580.7A Active CN111698440B (zh) 2016-03-31 2017-02-07 成像系统及用于其中的读出电路

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710066816.8A Pending CN107277398A (zh) 2016-03-31 2017-02-07 成像系统及用于其中的读出电路

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9848140B2 (zh)
CN (2) CN107277398A (zh)
TW (1) TWI627864B (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102502955B1 (ko) * 2016-04-12 2023-02-27 에스케이하이닉스 주식회사 단위 픽셀 및 그 동작 방법과 그를 이용한 씨모스 이미지 센서
JP7118658B2 (ja) * 2018-02-09 2022-08-16 キヤノン株式会社 撮像装置、撮像システム、移動体
US10827143B2 (en) * 2018-02-23 2020-11-03 Omnivision Technologies, Inc. CMOS image sensor clamping method with divided bit lines
US10750111B2 (en) * 2018-02-23 2020-08-18 Omnivision Technologies, Inc. CMOS image sensor with divided bit lines
KR102573304B1 (ko) 2018-06-27 2023-08-31 삼성전자 주식회사 이미지 센서, 픽셀 어레이 및 그 동작 방법
US11233962B2 (en) 2018-06-27 2022-01-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor and pixel array which operate based on a clamp voltage and a selection voltage, and operation method of the image sensor
KR102543176B1 (ko) 2018-07-25 2023-06-14 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치
US10972695B2 (en) * 2019-06-04 2021-04-06 Semiconductor Components Industries, Llc Image sensors with reduced signal sampling kickback
CN112040157B (zh) * 2019-06-04 2023-11-28 半导体元件工业有限责任公司 具有减少的信号采样反冲的图像传感器
JP7101721B2 (ja) * 2019-08-01 2022-07-15 シャープ株式会社 固体撮像素子
KR20210037302A (ko) 2019-09-27 2021-04-06 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 그 동작 방법
US11196949B2 (en) * 2019-10-02 2021-12-07 Omnivision Technologies, Inc. Subrange ADC for image sensor
US11431936B2 (en) * 2020-04-21 2022-08-30 Omnivision Technologies, Inc. Image sensor with shared gray code generator and parallel column arithmetic logic units
KR20210147347A (ko) * 2020-05-28 2021-12-07 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센싱 장치
CN114390228A (zh) * 2020-10-21 2022-04-22 爱思开海力士有限公司 图像传感器、模数转换器及图像传感器的操作方法
US11206039B1 (en) * 2020-12-18 2021-12-21 Omnivision Technologies, Inc. Comparator stage with DC cut device for single slope analog to digital converter

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6384817B1 (en) 1999-12-21 2002-05-07 Philips Electronics North America Corporation Apparatus for applying voltages to individual columns of pixels in a color electro-optic display device
EP1351490B1 (en) * 2002-04-02 2009-12-23 STMicroelectronics Limited Image sensor with improved readout circuit
KR100843194B1 (ko) 2004-01-30 2008-07-02 삼성전자주식회사 램프신호 발생회로
JP2006109117A (ja) * 2004-10-06 2006-04-20 Sony Corp Ａｄ変換用参照信号の伝達方法および伝達装置、ａｄ変換方法およびａｄ変換装置、並びに物理情報取得方法および物理情報取得装置
GB2421374B (en) * 2004-12-15 2007-01-10 Micron Technology Inc Ramp generators for imager analog-to-digital converters
JP4524652B2 (ja) * 2005-07-06 2010-08-18 ソニー株式会社 Ａｄ変換装置並びに半導体装置
KR100737916B1 (ko) * 2005-12-19 2007-07-10 삼성전자주식회사 이미지 센서 그리고 그것을 위한 테스트 시스템 및 테스트방법
WO2008026129A2 (en) * 2006-08-31 2008-03-06 Koninklijke Philips Electronics N. V. Single slope analog-to-digital converter
US8688060B2 (en) * 2009-06-18 2014-04-01 Qualcomm Incorporated Detection circuit for overdrive conditions in a wireless device
US8405747B2 (en) * 2011-02-17 2013-03-26 Omnivision Technologies, Inc. Analog row black level calibration for CMOS image sensor
JP5808162B2 (ja) * 2011-06-23 2015-11-10 キヤノン株式会社 撮像素子、撮像装置及び撮像素子の駆動方法
JP5858695B2 (ja) * 2011-09-08 2016-02-10 キヤノン株式会社 固体撮像装置及び固体撮像装置の駆動方法
JP2013168880A (ja) * 2012-02-16 2013-08-29 Sony Corp 比較器、ａｄ変換器、固体撮像装置、カメラシステム、および電子機器
US8581761B1 (en) * 2012-10-12 2013-11-12 Aptina Imaging Corporation Methods and apparatus for performing code correction for hybrid analog-to-digital converters in imaging devices
WO2015079597A1 (ja) * 2013-11-29 2015-06-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 固体撮像装置及び撮像装置
US10165209B2 (en) * 2014-07-25 2018-12-25 Rambus Inc. Low-noise, high dynamic-range image sensor
KR20160121189A (ko) * 2015-04-10 2016-10-19 삼성전자주식회사 아날로그-디지털 변환기의 선형성을 향상시키는 이미지 센서 및 이를 포함하는 이미지 처리 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
US9848140B2 (en) 2017-12-19
TW201737697A (zh) 2017-10-16
CN111698440A (zh) 2020-09-22
CN107277398A (zh) 2017-10-20
TWI627864B (zh) 2018-06-21
US20170289470A1 (en) 2017-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111698440B (zh) 成像系统及用于其中的读出电路
US11165980B2 (en) Imaging apparatus, imaging system, imaging apparatus driving method, and imaging system driving method
US9054007B2 (en) Image sensor pixel cell with switched deep trench isolation structure
US9496304B2 (en) Image sensor pixel cell with switched deep trench isolation structure
US9571775B1 (en) Image sensor power supply rejection ratio improvement through ramp generator in continuous time readout circuitry
TWI531241B (zh) 影像感測器像素小區讀出架構
CN110505421B (zh) 具有全局快门的宽动态范围图像传感器和捕获图像的方法
US9380208B1 (en) Image sensor power supply rejection ratio noise reduction through ramp generator
US20100271517A1 (en) In-pixel correlated double sampling pixel
US20130256510A1 (en) Imaging device with floating diffusion switch
US9554074B2 (en) Ramp generator for low noise image sensor
CN114500890B (zh) 横向溢出积分电容器(lofic)读出图像传感器的自动归零技术
CN108200366B (zh) 像素单元和形成像素单元的方法及数字相机成像系统
US9160958B2 (en) Method of reading out an image sensor with transfer gate boost
CN110191295B (zh) 运用经划分位线的cmos图像传感器箝位方法
CN113259607A (zh) 高动态范围图像传感器
US9406718B2 (en) Image sensor pixel cell with non-destructive readout
US20150138410A1 (en) High dynamic range image sensor read out architecture
CN100366061C (zh) 固体摄像装置及其驱动方法
US6888573B2 (en) Digital pixel sensor with anti-blooming control
JP5589053B2 (ja) 複数の画素を有するアレイ及び画素情報転送方法
US10062722B2 (en) Stacked image sensor with shield bumps between interconnects
KR20170140847A (ko) 플로팅 확산 영역의 전압 변동 리드아웃 장치 및 그 방법과 그를 이용한 씨모스 이미지 센서
CN116896693A (zh) 低功率像素读出的重新稳定时序

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