减少图像传感器中的噪声的谐波音调的方法及图像感测系统技术方案

本申请案涉及一种用于减少图像传感器中的噪声的谐波音调的方法及一种图像感测系统。一种减少图像传感器中的噪声的谐波音调的方法包含产生系统时钟及响应于所述系统时钟而产生随机时钟。借助所述随机时钟对电荷泵进行时控以产生经升压电压。将所述经升压电压提供到所述图像传感器的像素阵列。使用来自所述电荷泵的所述经升压电压从所述像素阵列的像素单元读出图像电荷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般来说涉及图像传感器。更具体来说，本专利技术的实例涉及从具有电荷泵的图像传感器像素单元读出图像数据的电路。
技术介绍
图像传感器已变得普遍存在。其广泛用于数码相机、蜂窝式电话、安全相机以及医学、汽车及其它应用中。用以制造图像传感器且特定来说互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的技术已不断快速地发展。举例来说，对较高分辨率及较低电力消耗的需求已促进了这些图像传感器的进一步小型化及集成。在常规CMOS像素单元中，从光敏装置(例如，光电二极管)转移图像电荷并在所述像素单元内部在浮动扩散节点上将其转换为电压信号。可将图像电荷从像素单元读出到读出电路中且接着处理所述图像电荷。在图像传感器应用中，电荷泵将经升压电压(即，高于正常VDD电平)提供到像素单元阵列以便从像素单元中的光电二极管读出图像电荷且通过读出路径将电压信号传递到读出电路。电荷泵可由系统时钟驱动。电荷泵的充电及放电阶段连同系统时钟一起操作，此可产生显著量的噪声。所产生噪声的谐波音调的功率频谱与系统时钟的功率频谱对准。换句话说，噪声的谐波音调与系统时钟的谐波音调对准，其可贯穿成像系统传播且降低动态范围及因此降低用成像系统获取的图像的图像质量。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例涉及一种减少图像传感器中的噪声的谐波音调的方法。所述方法包括：产生系统时钟；响应于所述系统时钟而产生随机时钟；借助所述随机时钟对电荷泵进行时控以产生经升压电压；将所述经升压电压提供到所述图像传感器的像素阵列；及使用来自所述电荷泵的所述经升压电压从所述像素阵列的像素单元读出图像电荷。本专利技术的另一实施例涉及一种图像感测系统。所述图像感测系统包括：像素单元阵列，其布置成多个行及多个列；电荷泵，其经耦合以将经升压电压提供到所述像素单元阵列；随机时钟产生器，其经耦合以对所述电荷泵进行时控；及读出电路，其耦合到所述像素单元阵列以使用从所述电荷泵提供的所述经升压电压从所述像素单元阵列读出图像电荷。附图说明参考以下各图描述本专利技术的非限制性及非详尽实施例，其中在所有各视图中相似参考编号指代相似部件，除非另有规定。图1是图解说明根据本专利技术的教示包含电荷泵的成像系统的一部分的实例的框图，所述电荷泵具有用以减少系统时钟的谐波音调的随机时钟。图2A是图解说明根据本专利技术的教示的图像传感器中经耦合以借助随机时钟进行时控的电荷泵的一个实例的示意图。图2B是图解说明根据本专利技术的教示的图像传感器中经耦合以对电荷泵进行时控的经同步两相不重叠时钟产生器的一个实例的示意图。图3A是图解说明根据本专利技术的教示的图像传感器中耦合到随机时钟产生器的系统时钟的一个实例的框图，所述随机时钟产生器经耦合以产生随机时钟，所述随机时钟经耦合以对电荷泵进行时控。图3B是图解说明根据本专利技术的教示经耦合以产生随机时钟的随机时钟产生器的一个实例的框图。图3C是具有图解说明根据本专利技术的教示的图像传感器中的随机时钟产生器的一个实例的操作的时序图的状态图，所述随机时钟产生器经耦合以产生用以对电荷泵进行时控的随机时钟。图4是图解说明根据本专利技术的教示经耦合以产生随机时钟的随机时钟产生器的另一实例的框图。在图式的所有数个视图中，对应参考字符指示对应组件。所属领域的技术人员将了解，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，为了有助于改进对本专利技术的各种实施例的理解，图中的元件中的一些元件的尺寸可能相对于其它元件放大。此外，通常未描绘在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专利技术的这各种实施例的较不受阻挡的观察。具体实施方式在以下描述中，陈述众多特定细节以便提供对本专利技术的透彻理解。然而，所属领域的一般技术人员将明了，不需要采用特定细节来实践本专利技术。在其它实例中，未详细描述众所周知的材料或方法以避免使本专利技术模糊。在本说明书通篇中对“一个实施例”、“一实施例”、“一个实例”或“一实例”的提及意指结合所述实施例或实例所描述的特定特征、结构或特性包含于本专利技术的至少一个实施例中。因此，在本说明书通篇的各个位置中短语“在一个实施例中”、“在一实施例中”、“一个实例”或“一实例”的出现未必全部指代同一实施例或实例。此外，在一个或一个以上实施例或实例中，可以任何适合组合及／或子组合来组合所述特定特征、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的功能性的其它适合组件中。另外，应了解，随本文一起提供的各图是出于向所属领域的一般技术人员解释的目的且图式未必按比例绘制。根据本专利技术的教示的实例描述一种经耦合以借助根据本专利技术的教示的图像传感器中的随机时钟操作的电荷泵。如先前所提及，在图像传感器应用中，电荷泵将经升压电压(即，高于正常VDD电平)提供到像素单元阵列以便从光电二极管读出图像电荷且通过读出路径将电压信号传递到读出电路。电荷泵可由时钟驱动，此可产生显著量的不合意噪声，所述噪声具有与系统时钟的谐波音调对准的谐波音调。这些谐波音调可贯穿图像传感器的电力线以及整个半导体衬底传播。因此，这些谐波音调将被添加于噪声本底上，此可负面地影响图像传感器的图像质量。如将论述，根据本专利技术的教示，为了改进图像质量，在图像传感器中借助经耦合以借助随机时钟操作的电荷泵来减少谐波音调的电平。为了减少由电荷泵产生的谐波音调，使充电及放电操作随机化。然而，为了减少从电荷泵的每一级的反向电荷泄漏，在电荷泵的所述级中使经随机化的充电及放电操作同步。在一个实例中，借助响应于经随机化系统时钟而产生的经同步的两个不重叠时钟相位来实现对经随机化操作的此同步。为了图解说明，图1是图解说明根据本专利技术的教示包含电荷泵的成像系统的一部分的实例的框图，所述电荷泵具有用以减少系统时钟的谐波音调的随机时钟。如在所描绘的实例中所展示，成像系统100的一部分包含耦合到垂直扫描电路110及读出电路(在所图解说明的实例中，其被展示为垂直扫描电路104)的像素单元阵列102。在所述实例中，电荷泵112经耦合以接收电压VDD及来自随机时钟产生器114的随机时钟信号156。电荷泵112经耦合以将经升压电压VBOOsT140提供到垂直扫描电路110，垂直扫描电路110将经升压电压VBOOST140提供到像素单元阵列102。如在所述实例中所展示，像素阵列102为成像传感器或像素单元(例如，像素单元P1、P2…、Pn)的二维(2D)阵列。在一个实例中，每一像素单元为CMOS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减少图像传感器中的噪声的谐波音调的方法，其包括：产生系统时钟；响应于所述系统时钟而产生随机时钟；借助所述随机时钟对电荷泵进行时控以产生经升压电压；将所述经升压电压提供到所述图像传感器的像素阵列；及使用来自所述电荷泵的所述经升压电压从所述像素阵列的像素单元读出图像电荷。

【技术特征摘要】
2013.10.18 US 14/057,8411.一种减少图像传感器中的噪声的谐波音调的方法，其包括：
产生系统时钟；
响应于所述系统时钟而产生随机时钟；
借助所述随机时钟对电荷泵进行时控以产生经升压电压；
将所述经升压电压提供到所述图像传感器的像素阵列；及
使用来自所述电荷泵的所述经升压电压从所述像素阵列的像素单元读出图像电荷。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在启动期间借助所述系统时钟对所
述电荷泵进行时控，其中所述借助所述随机时钟对所述电荷泵进行时控以产生所述经升
压电压在启动之后发生。
3.根据权利要求2所述的方法，其中在由所述电荷泵提供的所述经升压电压达到
阈值电平之后完成启动。
4.根据权利要求1所述的方法，其中产生所述随机时钟包括：
产生随机数；
如果所述随机数表示第一状态，那么将所述随机时钟设定为等于所述随机时钟的先
前循环的逆；及
如果所述随机数表示第二状态，那么将所述随机时钟设定为等于系统时钟。
5.根据权利要求4所述的方法，其中产生所述随机数包括借助∑-△调制器产生随
机序列。
6.根据权利要求1所述的方法，其中借助所述随机时钟对所述电荷泵进行时控以
产生所述经升压电压包括：
响应于所述随机时钟而产生不重叠时钟的经同步的两个相位；及
借助所述不重叠时钟的所述经同步的两个相位驱动所述电荷泵，其中所述电荷泵的
充电及放电阶段对所述不重叠时钟的所述经同步的两个相位做出响应。
7.根据权利要求1所述的方法，其中产生所述随机时钟包括：
产生随机数序列；
划分所述系统时钟以产生多个经划分时钟；及
响应于所述随机数序列而选择所述多个经划分时钟中的一者以产生所述随机时钟。
8.一种图像感测系统，其包括：
像素单元阵列，其布置成多个行及多个列；
电荷泵，其经耦合以将经升压电压提供到所述像素单元阵列；
随机时钟产生器，其经耦合以对所述电荷泵进行时控；及
读出电路，其耦合到所述像素单元阵列以使用从所述电荷泵提供的所述经升压电压
从所述像素单元阵列读出图像电荷。
9.根据权利要求8所述的图像感测系统，其进一步包括耦合于所述像素单元阵列
与所述电荷泵之间的垂直扫描电路，其中所述电荷泵经耦合以通过所述垂直扫描电路将
所述经升压电压提供到所述像素单元阵列。
10.根据权利要求8所述的图像感测系统，其中所述读出电路包括通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇昕，邓黎平，
申请(专利权)人：全视科技有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US