一种图像传感器制造技术

本发明专利技术提供一种图像传感器，通过随机选择电路将像素单元与模数转换单元(ADC)相连，以对像素单元中的图像数据进行模数转换处理。随机选择电路连接至少两列相互间隔的S列像素单元和一模数转换单元，使得在一个行读周期内所有像素单元均与所有模数转换单元一一对应连接，且在不同的行读周期内每一列像素单元所连接的模数转换单元不完全相同。通过随机选择电路不仅能够将不同列ADC之间的差异平均化，还由于随机选择电路是针对间隔的列像素单元之间的随机选择，使得误差平均化的范围扩大，进而使得列ADC之间的差异平均化的效果更加明显，提高了图像列条纹的弱化效果，解决了现有技术中对由列ADC之间的差异导致的图像列条纹的弱化效果不佳的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种图像传感器
本专利技术涉及集成电路设计
，特别涉及一种图像传感器。
技术介绍
CMOS图像传感器，又名CIS，已广泛应用于视频、监控、工业制造、汽车、家电等成像领域。现有主流的CIS读出电路结构是以列级模数转换器(ADC)为主的读出电路。列级ADC可以保证CIS在合理的功耗下具有足够的转换精度和速度。然而不同列的ADC由于加工工艺等因素会导致列与列之间的ADC存在差异，这一差异是固定存在的，当系统增益较大时，该差异被放大，就会导致图像上明显看到固定的呈列状分布的条纹，极大的影响了图像的质量。目前常用的图像传感器，其结构如图1所示，包括像素阵列、ADC和输出信号处理器。以行曝光方式的CIS为例，像素阵列由若干个图1所示的像素单元“P”组成。像素阵列按逐行的方式读出，具体顺序为ROW[0]、ROW[1]、……ROW[n-2]、ROW[n-1]，像素阵列的每一列有一个输出总线，分别为PIX_OUT[0]、PIX_OUT[1]、…PIX_OUT[N-2]、PIX_OUT[N-1]。PIX_OUT输出通过ADC单元进行模数转化，量化为数字信号后，再经输出信号处理器进行最终数据处理，进而完成对图像的处理。如图1所示，每一列的“P”都经过同一个ADC单元，例如，PIX_OUT[0]总线连接的所有“P”的输出均由ADC[0]进行模数转换。由于加工工艺等因素导致的ADC单元之间存在特性差异，使得在输入同一个模拟量时，不同ADC的输出会出现一定的差异，这种差异会导致最终输出图像上呈现异常的列条纹，也就是固定的列噪声。为了消除由ADC之间的差异导致的图像条纹，传统的做法是将图像存储多帧取平均差异，再将现有图像减去这一差异，以消除图像条纹。这种方式需要系统为CIS提供一个存储器，专门存储CIS的多帧图像数据，而这就使得系统的成本较高，且这种方式也无法满足输出帧率较高的应用。
技术实现思路
专利技术人发现，在图像像素输出与列ADC输入之间加入随机选择电路，可以在一定程度上减小图像条纹。由于随机选择电路可以随机的选择每列像素输出所经过的列ADC，即对每列像素输出所经过的列ADC起到随机打散的效果，因此能够将不同列ADC之间的差异平均化，以此减小图像条纹。但随机选择电路是针对相邻的数个列ADC和列像素之间的随机选择，误差平均化的效果仅局限于相邻列之内，因此，对图像列条纹弱化的效果有限。为了提高图像条纹弱化的效果，参与打散的相邻列的范围则需要扩大，比如由之前的4列随机选择扩展到8列，但是参与随机选择的邻近列数受限于每列像素单元宽度(PitchSize，PZ)，当像素较小时，PZ较小，允许并列排布的信号线个数会较少，因此参与随机选择的相邻列数会较少，导致图像条纹弱化效果就不佳。有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种图像传感器，以解决现有技术中对由列模数转换器之间的差异导致的图像列条纹的弱化效果不佳的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种图像传感器，所述图像传感器包括依次电性连接的像素阵列、随机选择电路和模数转换器；所述像素阵列产生的图像信号经所述随机选择电路进入所述模数转换器内进行模数转换，以得到与所述图像信号相对应的图像数据；所述像素阵列包括N列像素单元，所述像素阵列分为J个像素模块，每个所述像素模块包括S列像素单元，至少一个所述像素模块中的S列所述像素单元中至少两列相互间隔分布；所述随机选择电路包括N个随机选择单元，所述模数转换器包括N个模数转换单元，每一所述随机选择单元均用于连接所述像素阵列中S列所述像素单元和一个所述模数转换单元，每S个所述随机选择单元连接的所述像素单元的组合次序不同，且均为同一个所述像素模块中的S列所述像素单元；所述随机选择电路用于通过电路配置使得在一个行读周期内，所有所述像素单元均与所有所述模数转换单元一一对应连接，且在不同的行读周期内，同一所述像素单元连接的所述模数转换单元不完全相同；其中，N为大于1的整数，J为大于1的整数，S为大于1的整数，且N＝J×S。可选的，在所述的图像传感器中，相互间隔分布的S列所述像素单元为等间隔分布。可选的，在所述的图像传感器中，所述随机选择单元包括S个并联的开关，S个并联的所述开关连接一所述模数转换单元，以及与位序不同的S列所述像素单元一一对应连接。可选的，在所述的图像传感器中，每一列所述像素单元分别与S个所述随机选择单元相连，且在S个所述随机选择单元中所连接的所述开关的位序均不同。可选的，在所述的图像传感器中，在一个行读周期内，每一所述随机选择单元中仅其中一个所述开关保持闭合，其余S-1个所述开关均断开。可选的，在所述的图像传感器中，在不同的行读周期内，每一所述随机选择单元中保持闭合的所述开关不完全相同。可选的，在所述的图像传感器中，在一个行读周期内，所有所述随机选择单元中保持闭合的所述开关的位序相同。可选的，在所述的图像传感器中，所述随机选择电路还包括控制器，所述控制器用于产生控制码，以控制所述随机选择单元中各开关的断开或闭合。可选的，在所述的图像传感器中，在一个行读周期内，所有所述随机选择单元均受同一个控制码控制。可选的，在所述的图像传感器中，所述开关为CMOS开关，所述CMOS开关由PMOS和NMOS构成；其中，所述PMOS的源极和所述NMOS的漏极相连，并与一列所述像素单元相连；所述PMOS的漏极和所述NMOS的源极相连，并与一所述模数转换单元相连；所述PMOS和所述NMOS的栅极分别与所述控制器的输出端相连，以接收所述控制码。在本专利技术提供的图像传感器中，所述图像传感器包括依次电性连接的像素阵列、随机选择电路和模数转换器；所述像素阵列产生的图像信号经所述随机选择电路进入所述模数转换器内进行模数转换，以得到与所述图像信号相对应的图像数据；其中，像素阵列包括N列像素单元，随机选择电路包括N个随机选择单元，模数转换器包括N个模数转换单元。通过每一随机选择单元均连接像素阵列中至少两列相互间隔分布的S列像素单元和一个模数转换单元，且各随机选择单元连接的S列像素单元的组合次序不同，使得在一个行读周期内，所有像素单元均与所有模数转换单元一一对应连接，且在不同的行读周期内，同一像素单元连接的模数转换单元不完全相同。如此一来，通过随机选择电路不仅能够将不同列模数转换单元之间的差异平均化，还由于随机选择电路是针对间隔的列像素单元与列模数转换单元之间的随机选择，使得误差平均化的范围扩大，进而使得列模数转换单元之间的差异平均化的效果更佳明显，即提高了图像列条纹的弱化效果，解决了现有技术中对由列模数转换器之间的差异导致的图像列条纹的弱化效果不佳的问题。附图说明图1为现有技术中图像传感器的结构示意图；图2为具有邻近4列随机选择电路的图像传感器的结构示意图；图3为具有邻近4列随机选择电路的图像传感器的电路连接示意图；图4为本实施例提供的图像传感器的结构示意图；图5为本实施例提供的图像传感器的电路连接示意图；图6为本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括依次电性连接的像素阵列、随机选择电路和模数转换器；所述像素阵列产生的图像信号经所述随机选择电路进入所述模数转换器内进行模数转换，以得到与所述图像信号相对应的图像数据；/n所述像素阵列包括N列像素单元，所述像素阵列分为J个像素模块，每个所述像素模块包括S列像素单元，至少一个所述像素模块中的S列所述像素单元中至少两列相互间隔分布；所述随机选择电路包括N个随机选择单元，所述模数转换器包括N个模数转换单元，每一所述随机选择单元均用于连接所述像素阵列中S列所述像素单元和一个所述模数转换单元，每S个所述随机选择单元连接的所述像素单元的组合次序不同，且均为同一个所述像素模块中的S列所述像素单元；/n所述随机选择电路用于通过电路配置使得在一个行读周期内，所有所述像素单元均与所有所述模数转换单元一一对应连接，且在不同的行读周期内，同一所述像素单元连接的所述模数转换单元不完全相同；/n其中，N为大于1的整数，J为大于1的整数，S为大于1的整数，且N＝J×S。/n

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括依次电性连接的像素阵列、随机选择电路和模数转换器；所述像素阵列产生的图像信号经所述随机选择电路进入所述模数转换器内进行模数转换，以得到与所述图像信号相对应的图像数据；
所述像素阵列包括N列像素单元，所述像素阵列分为J个像素模块，每个所述像素模块包括S列像素单元，至少一个所述像素模块中的S列所述像素单元中至少两列相互间隔分布；所述随机选择电路包括N个随机选择单元，所述模数转换器包括N个模数转换单元，每一所述随机选择单元均用于连接所述像素阵列中S列所述像素单元和一个所述模数转换单元，每S个所述随机选择单元连接的所述像素单元的组合次序不同，且均为同一个所述像素模块中的S列所述像素单元；
所述随机选择电路用于通过电路配置使得在一个行读周期内，所有所述像素单元均与所有所述模数转换单元一一对应连接，且在不同的行读周期内，同一所述像素单元连接的所述模数转换单元不完全相同；
其中，N为大于1的整数，J为大于1的整数，S为大于1的整数，且N＝J×S。


2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，相互间隔分布的S列所述像素单元为等间隔分布。


3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述随机选择单元包括S个并联的开关，S个并联的所述开关连接一所述模数转换单元，以及与位序不同的S列所述像素单元一一对应连接。


4.根据权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡化，陈飞，陈正，苪松鹏，高菊，夏天，
申请(专利权)人：成都微光集电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51