TWI524766B - 用於影像感測器在多個斜率行平行類比至數位轉換中之校準 - Google Patents

用於影像感測器在多個斜率行平行類比至數位轉換中之校準 Download PDF

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Description

用於影像感測器在多個斜率行平行類比至數位轉換中之校準
本發明之實施例係關於影像感測器之領域，且更特定而言，係關於用於影像感測器之多斜率行平行類比至數位轉換。
影像感測器隨處可見。其廣泛用於數位靜態相機、數位視訊攝影機、蜂巢式電話、安全攝影機、醫療裝置、汽車及其他應用中。
許多影像感測器應用受益於快速處理速度。一種實現快速處理速度之方式為增加影像感測器能夠讀出所俘獲之影像的速度。影像感測器之讀出電路通常包括將來自像素陣列之類比電壓輸出轉換為用於構建數位影像之數位值的類比至數位(A/D)轉換器。已使用行平行A/D轉換架構(其中每一行讀出線或位元線電耦合至對應A/D轉換器)來增加影像感測器之讀出速度。
一種類型之讀出使用單斜坡單斜率(SRSS)行平行A/D轉換。術語單斜坡意謂參考電壓斜坡信號在整個參考電壓斜坡範圍內僅作單一回合。術語單斜率意謂參考電壓斜坡信號在整個參考電壓斜坡範圍上僅具有單一恆定斜率。
圖1為具有行平行A/D轉換架構之影像感測器100的方塊圖。該影像感測器包括控制電路102、像素陣列104、讀出電路120及數位處理邏輯128。出於說明之簡單起見，所說明之像素陣列僅包括具有四個 像素單元108之第一行106-1，及具有四個像素單元108之第二行106-2。將瞭解，實際影像感測器通常包括數百上千行，且每一行通常包括數百上千像素。
在使用期間，在每一像素單元已獲取其影像資料或電荷之後，可將影像資料或電荷自像素單元讀出至行讀出線或位元線110-1、110-2上之讀出電路120。像素陣列之每一行可存在一位元線，且可使用用於所有行之位元線一次讀出一列像素單元。讀出電路可包括單獨之A/D轉換器114-1、114-2來用於像素陣列之每一對應位元線及/或行。亦即，每一行可共用讀出電路之包括對應A/D轉換器114之一部分。如圖所示，每一位元線及/或行亦可具有對應行放大器112-1、112-2來放大影像資料或電荷。
每一A/D轉換器包括對應比較器116-1、116-2及鎖存器118-1、118-2。該等比較器中之每一者具有兩個輸入端子。可將來自行放大器之經放大之影像資料提供至該等比較器之正相輸入端子(亦即，說明中之「+」端子)。讀出電路亦包括電壓斜坡產生器122。該電壓斜坡產生器可產生且輸出電壓斜坡信號(VRAMP)。該電壓斜坡信號可與比較器之反相輸入端子(亦即，說明中之「-」端子)進行耦合。該電壓斜坡信號可例如在鋸齒形電壓斜坡中自初始電壓(例如，0V)斜升至最終之滿刻度電壓(VFS)。在另一實施中，+及-端子可交換。在一些實施中，可使用單端比較器，其採用等於VRAMP與行放大器輸出之間的差之單一輸入。
讀出電路亦包括計數器124。在施加電壓斜坡信號(VRAMP)時，計數器遞增。舉例而言，該計數器可為N位元計數器，其中N表示A/D轉換器之以位元計之解析度，及/或數位輸出值中之位元之數目。通常，N之範圍可自6位元至12位元，或更多。在每一A/D轉換期間，N位元計數器可自0遞增至2N-1。藉由實例，在8位元之特定情況下，計 數器可自0計數至255，其中每一不同計數可表示在A/D轉換期間來自像素單元之類比電壓將被映射至之不同數位位準。計數器可在時脈循環期間遞增，使得N位元A/D轉換可花費大約2N個時脈循環來完成。計數器經耦合以將輸出計數器信號126提供至用於每一對應行之每一鎖存器118-1、118-2。
該等比較器可將輸入電壓斜坡信號(VRAMP)與來自(例如，正輸出之列之)像素單元之輸入經放大類比輸入電壓進行比較。比較器之輸出耦合至對應鎖存器之輸入。當比較器判定輸入電壓斜坡信號(VRAMP)與來自對應行中之對應像素單元的經放大類比輸入電壓匹配時，對應鎖存器可鎖存輸出計數器信號126。經鎖存之計數器信號可表示在A/D轉換期間來自像素單元之經放大類比輸入電壓已被映射至之數位位準。當電壓斜坡信號不與來自對應行中之對應像素單元之經放大類比輸入電壓匹配時，則對應鎖存器不鎖存輸出計數器信號(例如，允許VRAMP在計數器繼續計數時進一步增加，直至某時值匹配為止)。在一替代實施中，除了全局計數器及局部鎖存器之外，可使用局部計數器，且當比較器觸發時，對應局部計數器可停止計數。可自鎖存器將經鎖存之計數器信號值輸出至數位處理邏輯128。在需要時，可與緩衝器(例如，隨機存取記憶體緩衝器)平行地傳送值，且隨後按序輸出至數位處理邏輯。
此SRSS A/D轉換通常用於讀出影像感測器之影像資料。然而，使用此SRSS A/D轉換一般傾向於提供相對慢之轉換時間(例如，2N個時脈循環)。在各種應用中，此等較慢之轉換時間往往具有缺陷，尤其在使用相對高之解析度時。減少轉換時間將提供某些優點。
100‧‧‧影像感測器
102‧‧‧控制電路
104‧‧‧像素陣列
106-1‧‧‧第一行
106-2‧‧‧第二行
108‧‧‧像素單元
110-1‧‧‧位元線
110-2‧‧‧位元線
112-1‧‧‧行放大器
112-2‧‧‧行放大器
114-1‧‧‧類比至數位(A/D)轉換器
114-2‧‧‧A/D轉換器
116-1‧‧‧比較器
116-2‧‧‧比較器
118-1‧‧‧鎖存器
118-2‧‧‧鎖存器
120‧‧‧讀出電路
122‧‧‧電壓斜坡產生器
124‧‧‧計數器
126‧‧‧輸出計數器信號
128‧‧‧數位處理邏輯
230‧‧‧SS線
232‧‧‧MS線
233‧‧‧區段
234‧‧‧區段
400‧‧‧影像感測器
404‧‧‧像素陣列
406-1‧‧‧行
406-2‧‧‧行
406-M‧‧‧行
410-1‧‧‧位元線
410-M‧‧‧位元線
412-1‧‧‧行放大器
412-M‧‧‧行放大器
414-1‧‧‧行A/D轉換器或轉換電路
414-M‧‧‧行A/D轉換器或轉換電路
416-1‧‧‧比較器電路或比較器
416-2‧‧‧比較器電路或比較器
416-M‧‧‧比較器電路或比較器
418-1‧‧‧鎖存器
418-2‧‧‧鎖存器
418-M‧‧‧鎖存器
420‧‧‧讀出電路
423‧‧‧電壓斜坡產生器
424‧‧‧計數器
450‧‧‧校準電路
452-1‧‧‧電阻器
452-2‧‧‧電阻器
452-M‧‧‧電阻器
454-H‧‧‧高電壓源
454-L‧‧‧低電壓源
456-1‧‧‧取樣開關
456-M‧‧‧取樣開關
458-1‧‧‧校準開關
458-M‧‧‧校準開關
TMS‧‧‧時間
TSS‧‧‧時間
TT‧‧‧時間
VCH‧‧‧第二高校準電壓
VCL‧‧‧第一低校準電壓
VFS‧‧‧滿刻度電壓
VRAMP‧‧‧電壓斜坡信號
藉由參看用於說明本發明之實施例之以下描述及附圖，可最佳地理解本發明。在圖式中： 圖1為具有行平行類比至數位轉換架構之影像感測器之實例的方塊圖；圖2為說明單斜率電壓斜坡信號及多斜率電壓斜坡信號之實例的圖表。
圖3為使用校準資料來調整影像感測器中之數位影像資料之方法的實例實施例之區塊流程圖。
圖4為具有校準電路之實例實施例之影像感測器之實例實施例的方塊圖。
圖5為獲得校準資料之方法之實例實施例的區塊流程圖。
圖6為說明使用單斜率電壓斜坡及多斜率電壓斜坡類比至數位轉換而針對類比校準電壓獲得之實例數位值的圖表。
圖7為說明校準資料之實例實施例的圖表。
在以下描述中，陳述了眾多特定細節，例如特定讀出電路、電壓斜坡信號、校準電路、操作次序等。然而，應理解，可在無此等具體細節之情況下實踐本發明之實施例。在其他例子中，尚未詳細展示熟知電路、結構及技術，以便不混淆對此描述之瞭解。
如先前所提及，SRSS A/D轉換往往具有相對慢之轉換時間。在一些實施例中，可藉由使用多斜率電壓斜坡執行類比至數位(A/D)轉換(例如，單斜坡多斜率(SRMS)方法)來將類比影像資料轉換為數位影像資料。在SRMS方法中，對於待轉換之每一組類比輸入值(例如，每一列像素)，電壓斜坡信號可在類比輸入電壓範圍內通過一次，且電壓斜坡信號對時間之斜率可至少改變一次(亦即，電壓斜坡信號具有至少兩個不同斜率)。SRMS方法之一優點為，可潛在地實現較快轉換時間(例如，當斜率增加時)。然而，使用多斜率電壓斜坡(例如，SRMS方法)之一挑戰為，當實施多斜率電壓斜坡時可能遇到非理想情 況。在一些實施例中，可使用校準來至少部分考慮此等非理想情況且/或改良影像品質。
圖2為說明單斜率(SS)電壓斜坡信號(VRAMP)及多斜率(MS)電壓斜坡信號之圖表。在該圖表中，在水平軸上繪製時間，且在垂直軸上繪製電壓斜坡信號。SS線230展示電壓斜坡針對SS電壓斜坡信號隨著時間自0V增加至滿刻度電壓(VFS)。在SS電壓斜坡信號下，完整之電壓斜坡信號及/或每一A/D轉換花費時間TSS。MS線232展示電壓斜坡信號針對MS電壓斜坡信號隨著時間自0V增加至滿刻度電壓(VFS)。在所說明之實例中，起初SS及MS電壓斜坡具有由自時間0至時間TT之區段233展示之相同斜率。在時間TT處，MS電壓斜坡信號之斜率改變(例如，在此情況下增加)。在時間TT之後，MS電壓斜坡信號具有由區段234展示之不同於SS電壓斜坡信號之斜率的斜率。增加MS電壓斜坡信號之斜率提供每單位時間電壓斜坡信號之更大增加，其減少了達到滿刻度電壓(VFS)所需之時間量。如圖所示，在MS電壓斜坡信號下，達到滿刻度電壓(VFS)之時間及/或每一A/D轉換花費時間TMS，其少於SS電壓斜坡信號下之時間TSS。有利地，此可有助於減少讀出類比影像資料所需之時間。
通常，可在不顯著增加影像雜訊之情況下實現減少之讀出時間。隨著影像感測器中之信號量值增加，信號相關雜訊往往亦增加(例如，光子散粒雜訊)。光子散粒雜訊往往與輸入電壓之平方根大致成正比。隨著輸入電壓增加，散粒雜訊變得比包括量化雜訊之其他雜訊源具支配性。因此，對於相對大之輸入電壓，可在不顯著使整體信雜比(SNR)降級之情況下增加量化雜訊之量。在MS電壓斜坡下，當電壓斜坡之斜率在更大之輸入信號下增加時，量化台階及量化雜訊亦可增加。
回想A/D轉換器中之比較器將電壓斜坡信號與自像素陣列讀出之 類比輸入電壓進行比較，且將在兩個電壓相等時之計數器之值取作類比輸入電壓之數位表示(將理解，此涵蓋與實際比較器相關聯之偏移及延遲)。當電壓斜坡之斜率改變時，在該斜坡實現給定電壓之前(例如，在鎖存電壓之前)，實現給定計數所花費之時間亦改變。因此，當電壓斜坡達到滿刻度電壓(VFS)所需之時間減少時，完成A/D轉換所需之時間亦減少。如圖2中所示，用於SRMS A/D轉換之轉換時間為TMS，而對於SRSS A/D轉換，轉換時間為更大之TSS。計數器可以恆定速率自其初始值計數至其最大值，甚至在電壓斜坡之斜率改變之後亦如此。或者，如先前所提及，可使用局部計數器架構，其中每一計數器在對應比較器觸發之前一直計數。若在電壓斜坡信號之斜率在MS電壓斜坡中增加時計數器之速度(亦即，其計數之速度)不增加，則計數器不會計數或遞增至在電壓斜坡信號與類比輸入電壓匹配時使用SS電壓斜坡之情況下之相同高值。因為對於給定之類比輸入電壓，數位輸出將取決於使用單斜坡抑或多斜坡A/D轉換。因此，在MS電壓斜坡信號之斜率改變之後，由SS及MS電壓斜坡A/D轉換判定之計數器值可不同。
為了解譯SRMS A/D轉換之輸出，準確地知道尤其在斜率改變之點處及附近的MS電壓斜坡信號之形狀(亦即，特定時間處之電壓)一般為有利的。SRMS A/D轉換之輸出通常被變換為SRSS A/D轉換之輸出。雖然可在精確時間(例如，圖2中之時間TT)觸發電壓斜坡信號之斜率的改變，但非理想情況可使得難以準確地知道在斜率改變之點處及附近的MS電壓斜坡信號之形狀。在不希望被理論束縛之情況下，此等非理想情況可部分歸因於電路變化、斜坡產生器之延遲、行比較器之延遲，或此等因素之某一組合。當解譯自SRMS A/D轉換輸出之數位資料時，不考慮此類非理想情況可能傾向於導致影像假影(例如，影像中所存在之大量數位碼之直方圖中之下降、折曲或其他失 真)。本文中所揭示之校準有助於將由SRMS A/D轉換判定之數位值轉換為由SRSS A/D轉換判定之數位值或使其相關。本文中所揭示之校準亦有助於考慮到與SRMS A/D轉換相關聯之非理想情況以便減少影像假影且/或改良影像品質。
圖3為使用校準資料來調整影像感測器中之數位影像資料之方法340的實例實施例之區塊流程圖。該方法包括在區塊341處，藉由像素陣列獲取類比影像資料。在區塊332處，自該像素陣列讀出類比影像資料。舉例而言，可在一組每行位元線上自像素陣列讀出用於一列像素之類比影像資料。在區塊343處，可藉由使用多斜率電壓斜坡執行A/D轉換將該類比影像資料轉換為數位影像資料。在一些實施例中，可使用單斜坡多斜率(SRMS)電壓斜坡。在區塊344處，可藉由校準資料調整數位影像資料中之至少一些。舉例而言，可藉由數位校準資料調整靠近SRMS電壓斜坡之斜率改變點的數位影像資料之至少一部分(例如，可藉由校準資料調整緊接在斜率改變之前以及在斜率改變之後某一時間量之資料)。在一些實施例中，可使用數位校準資料來使SRMS A/D轉換之輸出與SRSS A/D轉換之輸出相關，或將SRMS A/D轉換之輸出轉換為SRSS A/D轉換之輸出。在一些實施例中，數位校準資料可使使用多斜率電壓斜坡自類比資料轉換之數位資料與使用單斜率電壓斜坡自類比資料轉換之數位資料相關。
圖4為具有校準電路450之實例實施例之影像感測器400的實例實施例之方塊圖。影像感測器包括像素陣列404、讀出電路420及校準電路450。在該說明中，使用多條線來展示組件之耦合。除非另有指定，或自本發明顯而易見，且尤其除了由於併入校準電路而更改之態樣外，否則圖4中所示之組件可具有與圖1之對應命名之組件類似或相同的特性及操作。雖然未圖示，但該影像感測器亦可包括控制電路、數位處理邏輯及其他習知組件。
該像素陣列包括M行406-1至406-M。M之範圍一般為自數百至數千，但本發明之範圍不限於M之任何已知值。該等行中之每一者可包括若干列像素單元。通常，列之數目的範圍亦自數百至數千，但本發明不受如此限制。使用對應數目M個位元線410-1至410-M來將類比電壓自像素陣列之行讀取至讀出電路中(例如，一次一列像素單元)。
該讀出電路包括對應之一組M個讀出電路部分。針對像素陣列中之M行中之每一者包括一個讀出電路部分。如圖所示，M個讀出電路部分中之每一者可包括一組相同組件。具體而言，M個讀出電路部分中之每一者可包括對應之可選行放大器412-1至412-M(統稱為行放大器412)及對應之行A/D轉換器或轉換電路414-1至414-M。在另一實施例中，可視情況省略行放大器。在另一實施例中，可將取樣及保持電路(未圖示)與行放大器之輸出耦合。行A/D轉換電路各自可操作以將來自像素陣列之類比影像資料轉換為數位影像資料。如圖所示，行A/D轉換電路中之每一者可包括對應之比較器電路或比較器416-1至416-M(統稱為比較器416)及對應之鎖存器418-1至418-M(統稱為鎖存器418)。讀出電路亦包括電壓斜坡產生器423及計數器424。在一些實施例中，該計數器可為N位元計數器，且鎖存器中之每一者可為N位元鎖存器，其中N為數位輸出資料之以位元計之解析度(例如，通常為6位元至12位元，或更多)。雖然所說明之實施例包括全局計數器，但在另一實施例中，可使用行層級計數器，或可使用全局計數器與一或多個行層級計數器之組合。在一些實施例中，電壓斜坡產生器可能夠交替地在第一狀態中(例如，在第一控制下)產生單斜率電壓斜坡(例如，其可用於判定校準資料)，且在第二狀態中(例如，在第二控制下)產生多斜率電壓斜坡(例如，其可用於判定校準資料且在類比影像資料之A/D轉換期間)。
再次參看圖4，影像感測器亦包括校準電路450之實例實施例。 A/D轉換電路可切換地與讀出電路或校準電路耦合。校準電路可操作以量測或判定數位校準資料，數位校準資料對於調整藉由A/D轉換使用多斜率電壓斜坡判定之數位影像資料為有用的。在一些實施例中，校準電路可操作以將類比校準資料(其橫跨校準範圍)提供至一組行A/D轉換電路。在校準階段期間，將類比校準資料提供至該組行A/D轉換電路，而非將來自像素陣列之類比影像資料提供至該組行A/D轉換電路。
校準電路包括電阻性階梯452、低電壓源454-L及高電壓源454-H。該低電壓源可操作以提供第一低校準電壓(VCL)。該高校準電壓源可操作以提供第二高校準電壓(VCH)。習知類型之電壓源為合適的。該低校準電壓及高校準電壓橫跨用於校準之電壓範圍。電阻性階梯之第一端與低電壓源耦合以接收低校準電壓(VCL)。電阻性階梯之第二端與高電壓源耦合以接收高校準電壓(VCH)。該電阻性階梯包括串聯耦合在低電壓源與高電壓源之間的一組電阻器452-1至452-M。
該等電阻器在低電壓源與高電壓源之間提供一組固定電阻、阻抗或電壓降，以沿著電阻性階梯在不同點處產生一組固定電壓。不同電壓可存在於每一電阻器之每一側上。此可在低電壓源與高電壓源之間產生橫跨校準電壓範圍之一系列單調增加之電壓。在所說明之實施例中，提供至比較器之固定校準電壓自最左行A/D轉換電路至最右行A/D轉換電路增加。在另一實施例中，低電壓源及高電壓源可經切換以使得提供至比較器之固定校準電壓自最左行A/D轉換電路至最右行A/D轉換電路減小。在一實施例中，電阻器中之每一者可具有實質上相同之阻抗(例如，其被設計成為相同的，而非不同的，但其可歸因於製造變化而略有不同)，以在鄰近行A/D轉換電路之間提供校準電壓之實質上均勻之間隔。或者，電阻器可具有不同之阻抗以在鄰近行A/D轉換電路之間改變校準電壓之間隔。
取決於所要之校準資料點之量，電阻性階梯中所包括之電阻器的數目可在實施例之間變化。一般而言，較多電阻器能夠提供較多且較精細粒度之校準資料。如圖所示，在一實施例中，對於M行像素陣列，電阻器階梯可包括大約M個電阻器(例如，M個電阻器、M-1個電阻器或M+1個電阻器)，從而在每一對鄰近行讀出電路及/或行A/D轉換電路之間提供一電阻器。或者，在其他實施例中，該電阻性階梯可包括更少或更多電阻器。舉例而言，在若干對鄰近行讀出電路及/或行A/D轉換電路之間可包括兩個或兩個以上電阻器，可僅在若干對鄰近行讀出電路及/或行A/D轉換電路之子集之間包括電阻器，或其組合(例如，每隔鄰近對)。在各種實施例中，對於M行像素陣列，可存在至少M/8、至少M/4，或至少M/2個電阻器。包括少於M個電阻器可傾向於減少校準資料之量及/或粒度，但可有助於降低功率、電路面積或電路成本。
在此等情況下，兩個鄰近電阻器之間的若干組鄰近行將傾向於具有幾乎相等之輸出，但可存在一些雜訊。在需要時，來自此等組鄰近行之輸出可被平均、過濾或以其他方式處理以減少雜訊量。在又一實施例中，該電阻器階梯可在階梯之每一梯級之間包括兩個或兩個以上可選擇之或可編程之電阻器。此可允許對電阻進行選擇、定製或製造後細調。
在各種實施例中，用於校準之電壓範圍的範圍可自相對大(例如，自0V至VFS之全多斜率電壓斜坡)至相對小(例如，全多斜率電壓斜坡之小部分)。通常，用於校準之電壓範圍應包括其中多斜率電壓斜坡之斜率發生改變之至少一點，以便提供校準資料來有助於考慮到可能尤其在斜率改變之點處及附近發生之非理想情況。在一實施例中，可將低校準電壓選擇為恰好在電壓斜坡之斜率改變點下方、改變點處或恰好在改變點上方之電壓。在各種實施例中，高校準電壓可為 恰好足夠遠離低校準電壓之點以使非理想情況穩定，或可為滿刻度電壓(VFS)。
電阻性階梯為產生橫跨校準範圍之不同電壓以供輸入至A/D轉換電路之僅一種可能方式。在其他實施例中，具有若干電壓降之其他電路可用於提供不同電壓。舉例而言，可視情況使用除了電阻器之外但具有電阻且/或能夠產生電壓梯度之其他電路元件。作為一實例，可使用在線性區中操作以便提供電阻之一系列電晶體。
再次參看說明，對於待用於校準之每一不同電壓，校準電路亦包括一組一或多個開關。在所說明之實施例中，存在M組開關，像素陣列之M行中之每一者一個開關，且在每一組內有兩個開關。該兩個開關包括取樣開關456-1至456-M(統稱為取樣開關456)及校準開關458-1至458-M(統稱為校準開關458)。
該等取樣開關可操作以將來自影像陣列之讀出類比影像資料(例如，自行放大器輸出之經放大資料)可切換地、可控制地或選擇性地耦合至對應比較器之正相輸入端子(在說明中展示為「+」端子)。或者，在另一實施例中，比較器之+及-端子可交換。校準開關可操作以將由電阻性階梯產生及/或自電阻性階梯輸出之固定電壓可切換地、可控制地或選擇性地耦合至對應比較器之正相輸入端子。在使用中，在給定時間，取樣開關及校準開關中之僅一者與對應比較器之正相輸入端子耦合。舉例而言，在校準期間，校準開關經組態至一狀態以將來自電阻性階梯之固定電壓耦合至行A/D轉換電路之對應比較器的正相輸入端子，而在自像素陣列讀出影像資料期間，取樣開關經組態至一狀態以將來自像素陣列之視情況經放大類比影像資料耦合至行A/D轉換電路之對應比較器的正相輸入端子。在另一實施例中，每一組內之兩個開關可被可操作以執行相同切換功能之其他切換電路取代。
在使用期間，在像素陣列404已獲取其類比影像資料之後，可在 位元線410上自像素陣列讀出類比影像資料。類比影像資料可由可選行放大器412放大。取樣開關456可經控制以將經放大類比影像資料提供至比較器416之正相輸入端子。電壓斜坡產生器423可將電壓斜坡信號(VRAMP)提供至比較器之反相輸入端子。在另一實施中，反相及正相端子可交換。電壓斜坡信號可遵循多斜率(MS)電壓斜坡(例如，自0V至滿刻度電壓之鋸齒形電壓斜坡)。在正施加電壓斜坡信號時，計數器(例如，N位元計數器)424可將計數器信號提供至每一鎖存器418。比較器可將輸入電壓斜坡信號與輸入類比影像資料進行比較。鎖存器(例如，N位元鎖存器)418可在比較器判定電壓斜坡信號與類比影像資料電壓匹配時鎖存計數器信號。經鎖存之計數器信號可表示在藉由校準資料調整之前的自類比影像資料轉換之數位影像資料。
現將描述獲得校準資料。可在校準階段期間使用校準電路來量測或以其他方式獲得校準資料。在校準階段期間，不將來自像素陣列之輸出耦合至比較器，校準開關經控制以將由電阻性階梯產生之固定電壓與比較器之正相輸入端子耦合。在所說明之實施例中，電阻性階梯之每一分支經耦合以藉由校準開關將不同固定校準電壓提供至每一對應行A/D轉換電路。
在一些實施例中，對來自電阻性階梯之同一組固定校準電壓執行兩種不同類型的A/D轉換。在一些實施例中，使用用於A/D轉換之單斜率電壓斜坡對來自電阻性階梯之一組固定校準電壓執行一A/D轉換，且使用用於A/D轉換之多斜率電壓斜坡對來自電阻性階梯之同一組固定校準電壓執行另一A/D轉換。可以任一次序執行此等轉換。較佳地，該多斜率電壓斜坡為將在對來自像素陣列之類比影像資料進行A/D轉換期間所使用之同一多斜率電壓斜坡。
影像感測器可包括與校準電路及電壓斜坡產生器耦合之校準控制器(未圖示)。在校準之一階段中，該校準控制器可為可操作的，以 控制該電壓斜坡產生器產生多斜率電壓斜坡，且同時控制該校準電路將來自電阻性階梯之一組固定校準電壓之第一例子(亦即，表示第一組類比校準資料)提供至行A/D轉換電路。可使用該多斜率電壓斜坡藉由該組行A/D轉換器將來自電阻性階梯之一組固定校準電壓之第一例子轉換為第一組數位資料(例如，N位元數位碼或值)。此校準階段中之行A/D轉換電路之輸出可表示如由多斜率電壓斜坡(亦即，一組多斜率(MS)碼)判定之對應於該組固定校準電壓之第一組數位資料。
在校準之另一階段中，校準控制器可為可操作的，以控制該電壓斜坡產生器產生單斜率電壓斜坡，且同時控制該校準電路將來自電阻性階梯之同一組固定校準電壓之第二例子(亦即，表示第二組類比校準資料)提供至行A/D轉換電路。可使用單斜率電壓斜坡藉由該組行A/D轉換器將來自電阻性階梯之同一組固定校準電壓之第二例子轉換為第二組數位資料(例如，N位元數位碼或值)。此另一校準階段中之行A/D轉換電路之輸出可表示如由單斜率電壓斜坡(亦即，一組單斜率(SS)碼)判定之對應於該同一組固定校準電壓之第二組數位資料。
在一些實施例中，像素陣列可包括待用於校準之兩列非成像或「虛設」之像素(未圖示)。在一些實施例中，可在將讀出信號施加至該兩列非成像之像素時期間獲得校準資料。舉例而言，可在將讀出信號施加至該兩列非成像之像素中之第一者時執行使用多斜率電壓斜坡進行的校準階段，且可在將讀出信號施加至該兩列非成像之像素中之第二者時執行使用單斜率電壓斜坡進行的校準階段。讀出信號可表示在對一列進行讀出期間所傳輸之一般控制信號(例如，重設及傳送閘之脈衝等)。使用此等非成像列來獲得校準資料可有助於維持時序對稱，但並不作要求。在一些實施例中，可藉由影像感測器晶片上之硬體在影像獲取期間在運行中獲得校準資料。對於儲存整個線並隨後進行後處理並無要求。
在一些實施例中，校準階段可在其中獲取影像資料之每個圖框發生一次，但並不要求如此。舉例而言，可在其中獲取影像資料之圖框之消隱週期期間執行校準階段。在一態樣中，校準階段可大致等於讀出兩列像素且完成兩組對應之A/D轉換之時間。因此，只要消隱週期大於此時間量，影像感測器之圖框速率將不會降低。或者，不需要每一圖框都執行校準。可在一圖框中獲得校準資料且再次用於多個或許多圖框。通常，校準資料可(例如)歸因於操作溫度、電源電壓或其他操作條件之改變而在獲取之後的持續時間週期內變得陳舊。對此等操作條件在其上改變之時間圖框上之校準資料的週期性再新傾向於為有益的。在一態樣中，校準之頻率可為可調整的，例如，藉由使用者、數位控制邏輯等來調整。
圖5為獲得校準資料之方法562之實例實施例的區塊流程圖。在一些實施例中，可使用圖4之影像感測器及校準電路來執行該方法。或者，可完全藉由另一影像感測器來執行該方法。另外，圖4之影像感測器可執行完全不同之方法。
該方法包括：在區塊563處，將第一組類比資料施加至影像感測器之一組行A/D轉換器。在一些實施例中，第一組類比資料為來自電阻性階梯之一組固定電壓的第一例子。該影像感測器具有包括對應於該組行A/D轉換器之一組像素行之像素陣列。在區塊564處，產生多斜率電壓斜坡。在區塊565處，使用多斜率電壓斜坡藉由該組行A/D轉換器將第一組類比資料轉換為第一組數位資料。
在區塊566處，將第二組類比資料施加至該組行A/D轉換器。在一些實施例中，第二組類比資料為來自電阻性階梯之同一組固定電壓的第二例子。在區塊567處，產生單斜率電壓斜坡。在區塊568處，使用單斜率電壓斜坡藉由該組行A/D轉換器將第二組類比資料轉換為第二組數位資料。在一些實施例中，第一組及第二組數位資料可被儲存 或以其他方式保存以作為校準資料。在其他實施例中，可將第一組及第二組數位資料處理(例如，回歸、配合曲線或等式、在統計上進行處理、進行平均、進行外插等)為可被儲存或以其他方式保存之校準資料。
上文所描述之方法呈基本形式，但可將若干操作視情況添加至該方法及/或自該方法移除。另外，雖然圖展示根據一實施例之操作的特定次序，但應理解，該特定次序為例示性的。替代實施例可視情況以不同次序執行操作，組合某些操作，重疊某些操作等。舉例而言，可在上文所描述之方法中顛倒產生單斜率電壓斜坡及多斜率電壓斜坡之次序。而且，區塊564至565之操作可重疊，且區塊567至568之操作可重疊。
圖6為說明使用單斜率電壓斜坡(亦即，SRSS)及多斜率電壓斜坡(亦即，SRMS)A/D轉換而針對類比校準電壓獲得之數位值的圖表。在該圖表中，在水平軸上繪製類比電壓，且在垂直軸上繪製對應數位值(計數器輸出)。在電壓斜坡產生器輸出單斜率電壓斜坡時，單斜率(SS)線繪製行A/D轉換電路中之每一者的輸出。此SS線表示針對對應之類比電壓而判定之數位SS碼。在電壓斜坡產生器輸出多斜率電壓斜坡時，多斜率(MS)線繪製行A/D轉換電路中之每一者的輸出。此MS線表示針對對應之類比電壓而判定之數位MS碼。SS線及MS線在圖表之其中斜坡電壓重疊之左側上重合。所有數位碼自0至DT，其中DT表示在多斜率斜坡之斜率改變處之電壓下的行A/D轉換電路之輸出，SS及MS碼為相同的。當MS線及SS線分叉時，MS碼變得愈來愈小於SS碼，此係因為針對多斜率電壓斜坡之校準碼中之每一增量涉及更大之電壓改變。舉例而言，對於相同之固定類比校準電壓X，SS碼為DXS，其大於作為DXM之MS碼。所繪製之資料表示校準資料之實例實施例。
使用多斜率電壓斜坡(例如，SRMS A/D轉換)針對類比資料所判定之第一組數位資料，及使用單斜率電壓斜坡(例如，SRSS A/D轉換)之對應於類比資料之第二組數位資料可允許將由多斜率電壓斜坡(例如，SRMS A/D轉換)判定之數位資料映射至由單斜率電壓斜坡(例如，SRSS A/D轉換)判定之數位資料，或使兩者相關。此可用作校準資料，或有助於產生校準資料，此使使用多斜率電壓斜坡自類比資料轉換之數位資料與使用單斜率電壓斜坡自類比資料轉換之數位資料相關。在一些實施例中，校準資料可使由單斜率電壓斜坡及多斜率電壓斜坡達到由電阻性階梯對A/D轉換器之不同固定電壓輸入中之每一者所花費的時間上之差異相關。在一些實施例中，對於用於校準之電壓範圍中之所有不同電壓而言，可獲得在單斜率電壓斜坡下針對彼電壓所實現之計數器值及在多斜率電壓斜坡下針對彼電壓所實現之計數器值。如上文所論述，校準資料可有助於在使用較陡或不同之斜率時考慮到由計數器達到之不同MS碼，且有助於考慮到上文所提及之非理想情況，且藉此有助於改良影像品質。
各種不同形式之校準資料為可能的。校準資料可採用表、等式、曲線或其組合中之若干對資料值的形式。與MS碼值相關之SS碼值表示校準資料之第一實例實施例。作為實例，校準資料可採用表(例如，硬體表)之形式，該表包括若干對對應之SS及MS碼值，其兩者均針對同一組校準電壓而判定。或者，作為若干對值之替代，使SS碼與MS碼相關之等式表示校準資料之第二實例實施例。作為實例，回歸等式可配合針對已知之對應校準電壓而判定的SS碼值及MS碼值。作為又一選項，不使SS碼與MS碼相關，可使SS碼與MS碼之間的差異與MS碼相關。舉例而言，使SS碼與MS碼之間的差異與MS碼相關之表、等式或曲線可表示校準資料之又一實例實施例。MS碼與SS碼之間的差異可被添加、減去，或另外與MS碼組合，以將MS碼轉換 為SS碼。作為又進一步之實例，所量測之MS碼與理論/預期之MS碼之間的差異(例如，基於預期之理想斜率轉變及理想之直線)可被儲存以考慮到非理想情況或與理論/預期之MS碼之偏差。亦可使用此等方法之組合(例如，查找表及在超出查找表範圍之外時之外插等式)。此等僅為一些說明性實例。亦預期校準資料之其他實施例。
為了進一步說明某些概念，將描述自若干組SRSS及SRMS碼形成校準資料之特定詳細實例，但本發明之範圍不受如此限制。一旦已獲得針對來自電阻性階梯之一組固定類比電壓的SRSS及SRMS校準碼，便可形成校準表。藉由SRSS及SRMS碼形成校準表之一種方法為儲存校準碼以用於兩個校準A/D轉換。舉例而言，在行X之校準處，可儲存SRSS碼DXS及SRMS碼DXM。若此等碼中之一者或兩者自N位元鎖存器讀出且被讀出至晶片上或晶片外半導體記憶體(例如，線緩衝器)中，則可將資料點(DXS、DXM)儲存為校準資料之一點。然而，一般藉由至少一線緩衝器來執行此校準表建構方法。
藉由SRSS及SRMS碼形成校準表之另一種方法為首先設定斜坡產生器以輸出多斜率斜坡。SRMS碼之每一輸出以某一次序讀取，例如，自最左行A/D轉換電路至最右行A/D轉換電路，且可視情況將平滑濾波器(諸如，移動平均濾波器)應用於原始資料。在讀取輸出時，構建長度為P之表，其索引對應於斜坡電壓之斜率改變處之點處的SRMS碼周圍之P個連續碼。P等於表中之碼的數目，且係基於斜率改變處之轉變區(在其上執行校準)之所要寬度。碼之數目P的範圍可按需要自相對小之數目至相對大之數目。該表被P個碼之第一次出現之行數目填充。接著，斜坡產生器經設定以輸出單斜率斜坡。以與讀出SRMS碼相同之次序讀取SRSS碼之每一輸出。視情況將平滑濾波器(諸如，移動平均濾波器)應用於原始資料。在讀取行時，每當行數目與表中之條目匹配時，便藉由彼行之SRSS碼之輸出來取代該條目。 各別地，SRMS碼被對應之SRSS碼換出。
當使用校準資料來調整自A/D轉換電路輸出之數位影像資料時，當SRMS A/D轉換碼之輸出小於校準表之P個碼中之最小者時，則可將SRMS A/D轉換碼視為與SRSS A/D轉換碼相同。當SRMS A/D轉換碼在校準表之P個碼中時，則可使用校準表將SRMS A/D轉換碼映射至SRSS A/D轉換碼。當SRMS A/D轉換碼大於校準表之P個碼中之最大者時，則可藉由外插校準資料(例如，藉由使用關於斜率轉變點之資訊及轉變之後的斜率來線性地外插校準表之碼之最後一片段)來估計SRSS A/D轉換碼。影像感測器及/或具有影像感測器之相機或其他電子裝置可包括用以使用校準資料來調整數位資料之組件。該組件可以硬體、韌體、軟體或其組合來實施。舉例而言，在一實施例中，A/D轉換器之輸出處的電路可使用校準資料來調整數位資料。
圖7為說明包括一組對應之MS碼及SS碼之校準資料的實例實施例之圖表。在水平軸上繪製MS碼，且在垂直軸上繪製SS碼。在此實施例中，MS轉換中之P個數位碼用於斜率轉變附近之校準範圍內。如此說明中清楚地展示，非理想情況可導致在轉變處及周圍出現並非具有所要斜率之完美直線的線，且此反映在校準資料中。在點(DXS,DXM)處展示對應於給定類比電壓X之一對實例MS碼及SS碼。
在以上實例中，已在多斜率電壓斜坡中使用了兩個不同斜率。在其他實施例中，可使用三個、四個或更多不同斜率。在又一實施例中，可使用連續改變之斜率或彎曲斜率(例如，在範圍之最高信號值部分上不斷加速之斜率)。如本文中所使用，術語「多斜率」涵蓋此等連續改變之斜率或彎曲斜率。斜率之改變的方向可遞增、遞減，或在遞增與遞減之間交替。如本文中所揭示之校準資料可涵蓋斜率在其上改變之範圍之至少一些、大部分或實質上全部。
本文中所揭示之影像感測器可包括於數位靜態相機、數位視訊 攝影機、攝影機電話、圖像電話、視訊電話、攝錄影機、網路攝影機、電腦系統中之相機、安全攝影機、醫療成像裝置、光學滑鼠、玩具、遊戲、掃描儀、汽車影像感測器，或其他類型之電子影像及/或視訊獲取裝置中。取決於實施，電子影像及/或視訊獲取裝置亦可包括其他組件，例如，用以發光之光源、經光學耦合以將光聚焦在像素陣列上之一或多個透鏡、經光學耦合以允許光穿過一或多個透鏡之快門、用以處理影像資料之處理器，及用以儲存影像資料之記憶體，僅列舉一些實例。
在描述及申請專利範圍中，可使用術語「耦合」及「連接」及其衍生物。應理解，此等術語不意欲作為彼此之同義詞。實情為，在特定實施例中，可使用「連接」來指示兩個或兩個以上元件彼此直接實體接觸或電接觸。「耦合」可指兩個或兩個以上元件直接實體接觸或電接觸。然而，「耦合」亦可指兩個或兩個以上元件彼此不直接接觸，但仍彼此合作或互動。舉例而言，校準電路可經由介入開關與行A/D轉換電路耦合。
在以上描述中，出於解釋之目的，陳述眾多特定細節以便提供對本發明之實施例的澈底瞭解。然而，熟習此項技術者將顯而易見，可在無此等特定細節中之一些特定細節的情況下實踐一或多個其他實施例。提供所描述之特定實施例不為限制本發明而為說明本發明。本發明之範疇不由上文所提供之特定實例判定，而僅由下文之申請專利範圍判定。在其他例子中，以方塊圖形式或未詳細地展示熟知電路、結構、裝置及操作以免混淆對描述之瞭解。
熟習此項技術者亦將瞭解，可對本文中所揭示之實施例作出修改，例如對實施例之組件的組態、功能與操作及使用方式作出修改。對圖式中所說明及說明書中所描述之內容的所有等效關係均被涵蓋在本發明之實施例內。此外，在視為適當時，參考數字或參考數字之結 尾部分已在若干圖之間重複，以指示可視情況具有類似特性之對應或類似元件。
已描述了各種操作及方法。已在流程圖中以基本形式描述了該等方法中之一些，但可視情況將若干操作添加至該等方法及/或自該等方法移除。另外，雖然流程圖展示根據實例實施例之操作的特定次序，但應理解，該特定次序為例示性的。替代實施例可視情況以不同次序執行操作，組合某些操作，重疊某些操作等。可對方法作出許多修改及改編，且預期該等修改及改編。
一或多個實施例包括製品(例如，電腦程式產品)，該製品包括機器可存取及/或機器可讀媒體。該媒體可包括以可由該機器存取及/或讀取之形式提供(例如，儲存)資訊之機構。該機器可存取及/或機器可讀媒體可提供或在其上儲存有指令及/或資料結構中之一或多者或序列，所述指令及/或資料結構在由機器執行時使或導致該機器執行及/或使該機器執行本文中所揭示之圖中所展示之操作或方法或技術中的一或多者或一部分。
在一實施例中，該機器可讀媒體可包括有形非暫時性機器可讀儲存媒體。舉例而言，該有形非暫時性機器可讀儲存媒體可包括軟碟、光學儲存媒體、光碟、CD-ROM、磁碟、磁光碟、唯讀記憶體(ROM)、可程式化ROM(PROM)、可擦除可程式化ROM(EPROM)、電可擦除可程式化ROM(EEPROM)、隨機存取記憶體(RAM)、靜態RAM(SRAM)、動態RAM(DRAM)、快閃記憶體、相變記憶體，或其組合。該有形媒體可包括一或多個固態或有形實體材料，諸如，半導體材料、相變材料、磁性材料等。
合適機器之實例包括(但不限於)數位相機、數位視訊攝影機、蜂巢式電話、電腦系統、具有像素陣列之其他電子裝置，及能夠俘獲影像之其他電子裝置。此等電子裝置通常包括與一或多個其他組件(諸 如，一或多個儲存裝置(非暫時性機器可讀儲存媒體))耦合之一或多個處理器。因此，給定電子裝置之儲存裝置可儲存程式碼及/或資料以供在該電子裝置之一或多個處理器上執行。或者，可使用軟體、韌體及/或硬體之不同組合來實施本發明之實施例的一或多個部分。
亦應瞭解，貫穿此說明書對「一個實施例」、「一實施例」或「一或多個實施例」之參考(例如)意謂特定特徵可包括於本發明之實踐中(例如，在至少一實施例中)。類似地，應瞭解，在該描述中，各種特徵有時被一起分組於單一實施例、圖或其描述中，以用於簡化本發明且輔助理解各種發明性態樣之目的。然而，本發明之此方法不應被解釋為反映以下意圖，亦即，本發明需要比每一請求項中明確敍述之特徵多的特徵。實情為，如以下申請專利範圍所反映，發明性態樣可在於少於單一所揭示之實施之所有特徵。因此，在實施方式之後的申請專利範圍在此明確併入此實施方式中，其中每一請求項獨立地作為本發明之單獨實施例。

Claims (26)

  1. 一種用於操作一影像感測器之方法，其包含：藉由一像素陣列獲取類比影像資料；自該像素陣列讀出該類比影像資料；藉由使用一多斜率電壓斜坡執行一類比至數位(A/D)轉換將該類比影像資料轉換為數位影像資料；及藉由校準資料調整該數位影像資料中之至少一些，其中調整該數位影像資料包含：針對該數位影像資料之處於一表之一範圍內的一第一部分而存取該表中之該校準資料；及針對該數位影像資料之不處於該表之該範圍內的一第二部分而在該表中外插該校準資料。
  2. 如請求項1之方法，其中調整包含藉由該校準資料來調整該數位影像資料，該校準資料使得使用一多斜率電壓斜坡自類比資料轉換之數位資料與使用一單斜率電壓斜坡自類比資料轉換之數位資料相關。
  3. 如請求項1之方法，其進一步包含獲得該校準資料包括：使用一多斜率電壓斜坡將施加至一組行A/D轉換器之一第一組類比資料轉換為一第一組數位資料；及使用一單斜率電壓斜坡將施加至該組行A/D轉換器之一第二組類比資料轉換為一第二組數位資料。
  4. 如請求項3之方法，其中轉換該第一組該類比資料包含轉換橫跨施加至該組該等行A/D轉換器之一校準電壓範圍的一組固定電壓之一第一例子，且其中轉換該第二組該類比資料包含轉換橫跨施加至該組該等行A/D轉換器之該校準電壓範圍的該同一組固定 電壓之一第二例子。
  5. 如請求項3之方法，其中獲得該校準資料包含在將讀出信號施加至該像素陣列之兩列非成像之像素的一時間期間獲得該校準資料，其中當將該等讀出信號施加至該兩列非成像之像素中的一第一者時使用該多斜率電壓斜坡，且其中當將該等讀出信號施加至該兩列非成像之像素中的一第二者時使用該單斜率電壓斜坡。
  6. 如請求項1之方法，其進一步包含在其中獲取該類比影像資料之一圖框期間使用一影像感測器之校準電路來獲得該校準資料。
  7. 如請求項6之方法，其中獲得該校準資料包含在該圖框之一消隱週期期間獲得該校準資料。
  8. 如請求項1之方法，其中調整包含藉由考慮到該多斜率電壓斜坡之斜率之一改變的非理想情況之校準資料來調整該數位影像資料。
  9. 一種用於操作一影像感測器之方法，其包含：藉由一像素陣列獲取類比影像資料；自該像素陣列讀出該類比影像資料；藉由使用一多斜率電壓斜坡執行一類比至數位(A/D)轉換將該類比影像資料轉換為數位影像資料；藉由校準資料調整該數位影像資料中之至少一些；及獲得該校準資料，其包括：使用一多斜率電壓斜坡將施加至一組行A/D轉換器之一第一組類比資料轉換為一第一組數位資料；及使用一單斜率電壓斜坡將施加至該組行A/D轉換器之一第二組類比資料轉換為一第二組數位資料，其中轉換該第一組該類比資料包含轉換橫跨施加至該組該等行 A/D轉換器之一校準電壓範圍的一組固定電壓之一第一例子，且其中轉換該第二組該類比資料包含轉換橫跨施加至該組該等行A/D轉換器之該校準電壓範圍的該同一組固定電壓之一第二例子。
  10. 一種用於操作一影像感測器之方法，其包含：藉由一像素陣列獲取類比影像資料；自該像素陣列讀出該類比影像資料；藉由使用一多斜率電壓斜坡執行一類比至數位(A/D)轉換將該類比影像資料轉換為數位影像資料；藉由校準資料調整該數位影像資料中之至少一些；及獲得該校準資料，其包括：使用一多斜率電壓斜坡將施加至一組行A/D轉換器之一第一組類比資料轉換為一第一組數位資料；及使用一單斜率電壓斜坡將施加至該組行A/D轉換器之一第二組類比資料轉換為一第二組數位資料，其中獲得該校準資料進一步包含在將讀出信號施加至該像素陣列之兩列非成像之像素的一時間期間獲得該校準資料，其中當將該等讀出信號施加至該兩列非成像之像素中的一第一者時使用該多斜率電壓斜坡，且其中當將該等讀出信號施加至該兩列非成像之像素中的一第二者時使用該單斜率電壓斜坡。
  11. 一種用於操作一影像感測器之方法，其包含：將一第一組類比資料施加至一影像感測器之一組行類比至數位(A/D)轉換器，該影像感測器具有包括對應於該組行A/D轉換器之一組像素行之一像素陣列；產生一多斜率電壓斜坡；使用該多斜率電壓斜坡藉由該組行A/D轉換器將該第一組該類 比資料轉換為一第一組數位資料；將一第二組類比資料施加至該組行A/D轉換器；產生一單斜率電壓斜坡；及使用該單斜率電壓斜坡藉由該組行A/D轉換器將該第二組該類比資料轉換為一第二組數位資料，其中施加該第一組該類比資料包含將橫跨一校準電壓範圍之一組固定電壓的一第一例子施加至該組該等行A/D轉換器，且其中施加該第二組該類比資料包含將橫跨該校準電壓範圍之該同一組固定電壓的一第二例子施加至該組該等行A/D轉換器。
  12. 如請求項11之方法，其進一步包含將以下各者中之一者作為校準資料進行保存：該第一組數位資料及該第二組數位資料；及該第一組數位資料與該第二組數位資料之間的一關係。
  13. 如請求項11之方法，其中該第一組該類比資料並非影像資料，且其中該第二組該類比資料並非影像資料。
  14. 如請求項11之方法，其進一步包含：在產生該多斜率電壓斜坡時將讀出信號施加至該像素陣列之一第一列非成像之像素；及在產生該單斜率電壓斜坡時將讀出信號施加至該像素陣列之一第二列非成像之像素。
  15. 如請求項11之方法，其中一圖框中藉由該像素陣列獲取影像資料之該圖框期間執行該方法。
  16. 如請求項15之方法，其中在該圖框之一消隱週期期間執行該方法。
  17. 一種用於操作一影像感測器之方法，其包含：將一第一組類比資料施加至一影像感測器之一組行類比至數 位(A/D)轉換器，該影像感測器具有包括對應於該組行A/D轉換器之一組像素行之一像素陣列；產生一多斜率電壓斜坡；使用該多斜率電壓斜坡藉由該組行A/D轉換器將該第一組該類比資料轉換為一第一組數位資料；將一第二組類比資料施加至該組行A/D轉換器；產生一單斜率電壓斜坡；使用該單斜率電壓斜坡藉由該組行A/D轉換器將該第二組該類比資料轉換為一第二組數位資料；在產生該多斜率電壓斜坡時將讀出信號施加至該像素陣列之一第一列非成像之像素；及在產生該單斜率電壓斜坡時將讀出信號施加至該像素陣列之一第二列非成像之像素。
  18. 一種影像感測器設備，其包含：一像素陣列，其具有一組像素行；類比至數位(A/D)轉換電路，其與該像素陣列耦合，該A/D轉換電路可操作以將來自該像素陣列之類比影像資料轉換為數位影像資料，該A/D轉換電路包含：一電壓斜坡產生器，其可在一第一狀態中操作以產生一單斜率電壓斜坡，且可在一第二狀態中操作以產生一多斜率電壓斜坡；一組行A/D轉換電路，其與該電壓斜坡產生器耦合，該等行A/D轉換電路中之每一者對應於該等像素行中之一者；及至少一計數器，其與該組行A/D轉換電路耦合；校準電路，其與該組行A/D轉換電路耦合，該校準電路可操作以判定數位校準資料來調整該數位影像資料，該校準電路可操 作以將橫跨一校準範圍之類比校準資料提供至該組行A/D轉換電路，而非將來自該像素陣列之該類比影像資料提供至該組行A/D轉換電路；及一控制器，該控制器與該校準電路及該電壓斜坡產生器耦合，該控制器可在一校準期間操作以：同時控制該電壓斜坡產生器產生該多斜率電壓斜坡，且控制該校準電路將第一組該類比校準資料提供至該組該等行A/D轉換電路；及同時控制該電壓斜坡產生器產生該單斜率電壓斜坡，且控制該校準電路將第二組該類比校準資料提供至該組該等行A/D轉換電路，其中該像素陣列包含一第一列非成像之像素及一第二列非成像之像素，且其中該控制器可在該校準期間操作以：在控制該電壓斜坡產生器產生該多斜率電壓斜坡時將讀出信號施加至該第一列非成像之該等像素；在控制該電壓斜坡產生器產生該單斜率電壓斜坡時將讀出信號施加至該第二列非成像之該等像素。
  19. 如請求項18之設備，其中該校準電路可操作以將橫跨一校準電壓範圍之一組固定電壓作為該類比校準資料而提供。
  20. 如請求項19之設備，其中該校準電路包括一電阻性階梯，該電阻性階梯可操作以提供橫跨該校準電壓範圍之該組該等固定電壓。
  21. 如請求項20之設備，其中該電阻性階梯包含：一第一端，其與一第一電壓源耦合；一第二端，其與一第二電壓源耦合；及一組電阻器，其串聯耦合在該第一電壓源與該第二電壓源之 間，其中鄰近行A/D轉換電路之至少大部分具有在其之間耦合的該組之一不同電阻器。
  22. 如請求項18之設備，其中該第一組該類比校準資料包含橫跨一校準電壓範圍之一組固定電壓的一第一例子，且其中該第二組該類比校準資料包含橫跨該校準電壓範圍之該組該等相同固定電壓之一第二例子。
  23. 如請求項18之設備，其中該校準電路包含用於該等行A/D轉換電路中之每一者的至少一開關，該等開關可在一第一狀態中操作以將該類比校準資料耦合至該等行A/D轉換電路，且該等開關可在一第二狀態中操作以將來自該像素陣列之該類比影像資料耦合至該等行A/D轉換電路。
  24. 如請求項18之設備，其進一步包含可操作以藉由該數位校準資料調整該數位影像資料之一組件。
  25. 如請求項24之設備，其中該數位校準資料使得使用該多斜率電壓斜坡自類比資料轉換之數位資料與使用該單斜率電壓斜坡自類比資料轉換之數位資料相關。
  26. 一種影像感測器設備，其包含：一像素陣列，其具有一組像素行；類比至數位(A/D)轉換電路，其與該像素陣列耦合，該A/D轉換電路可操作以將來自該像素陣列之類比影像資料轉換為數位影像資料，該A/D轉換電路包含：一電壓斜坡產生器，其可在一第一狀態中操作以產生一單斜率電壓斜坡，且可在一第二狀態中操作以產生一多斜率電壓斜坡；一組行A/D轉換電路，其與該電壓斜坡產生器耦合，該等 行A/D轉換電路中之每一者對應於該等像素行中之一者；及至少一計數器，其與該組行A/D轉換電路耦合；校準電路，其與該組行A/D轉換電路耦合，該校準電路可操作以判定數位校準資料來調整該數位影像資料，該校準電路可操作以將橫跨一校準範圍之類比校準資料提供至該組行A/D轉換電路，而非將來自該像素陣列之該類比影像資料提供至該組行A/D轉換電路；及一控制器，該控制器與該校準電路及該電壓斜坡產生器耦合，該控制器可在一校準期間操作以：同時控制該電壓斜坡產生器產生該多斜率電壓斜坡，且控制該校準電路將第一組該類比校準資料提供至該組該等行A/D轉換電路；及同時控制該電壓斜坡產生器產生該單斜率電壓斜坡，且控制該校準電路將第二組該類比校準資料提供至該組該等行A/D轉換電路，其中該第一組該類比校準資料包含橫跨一校準電壓範圍之一組固定電壓的一第一例子，且其中該第二組該類比校準資料包含橫跨該校準電壓範圍之該組該等相同固定電壓之一第二例子。
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