影像传感器及其列并列式模拟数字转换电路及转换方法技术

本发明专利技术涉及一种影像传感器及其列并列式模拟数字转换电路及转换方法。该列并列式模拟数字转换电路包括多个列模拟数字转换器以及数字处理电路。多个列模拟数字转换器产生其相对应的多个数字计数。多个列模拟数字转换器包括第一列模拟数字转换器及第二列模拟数字转换器。第一列模拟数字转换器根据第一模拟信号而产生第一数字计数，第二列模拟数字转换器根据第二模拟信号而产生第二数字计数。第一数字计数为第一数字信号及第二数字信号的差值。第一及第二数字信号分别对应于第一及第二模拟信号。数字处理电路产生多个数字信号，其中数字处理电路根据第一数字计数及第二数字信号而产生第一数字信号。

【技术实现步骤摘要】
影像传感器及其列并列式模拟数字转换电路及转换方法
本专利技术涉及一种影像传感器，特别是指一种低功率影像传感器。本专利技术还涉及用于影像传感器中的列并列式模拟数字转换电路以及模拟数字转换方法。
技术介绍
图1A显示一种现有技术的影像传感器(影像传感器1)，其包括像素感测电路阵列500，以及列并列式模拟数字转换电路(列并列式模拟数字转换电路600)。在各个列模拟数字转换器中(例如列模拟数字转换器610[1])，包括：比较器(例如611[1])，用以比较相对应的模拟信号(例如SA[1])及斜坡信号RMP，由此产生相对应的比较结果信号(例如CPO[1])。计数器(例如612[1])耦接于比较器611[1]，用以根据该相对应的比较结果信号CPO[1]而计数以得出相对应的数字计数(例如CNT[1])，其中数字计数(CNT[1]～CNT[N])各自对应于模拟信号(SA[1]～SA[N])。举例而言，请参阅图1B，数字计数CNT[1]为150，而数字计数CNT[2]为100，其各自对应于模拟信号SA[1]及模拟信号SA[2]。需说明的是，图中只显示数字计数中最低的两个位，以说明计数操作。图1A中所示的现有技术，其缺点在于，各个列模拟数字转换器的计数器都需对于完整的计数进行计数，亦即，从斜坡信号RMP开始产生斜坡时即开始计数，直到斜坡信号RMP与模拟信号相交为止。如图1B所示，所有的计数器均独立计数，因此造成严重的功率耗损，此功率耗损在影像分辨率愈高时愈严重。本专利技术相较于图1A的现有技术，其优点在于，列并列式模拟数字转换电路的计数器不需如同图1A的现有技术对于整个计数进行计数，如此能有效降低功率耗损。
技术实现思路
就其中一个观点言，本专利技术提供了一种列并列式(columnparallel)模拟数字转换电路，用以将多个模拟信号转换为其各自对应的多个数字信号，该列并列式模拟数字转换电路包含：多个列模拟数字转换器，用以产生各自对应的多个数字计数(counts)，该多个列模拟数字转换器包括第一列模拟数字转换器(firstcolumnADC)以及第二列模拟数字转换器，其中该第一列模拟数字转换器用以根据一第一模拟信号而产生一第一数字计数，该第二列模拟数字转换器用以根据一第二模拟信号而产生一第二数字计数，其中该第一数字计数为一第一数字信号与一第二数字信号的差值，其中该第一数字信号及该第二数字信号分别对应于该第一模拟信号及该第二模拟信号；以及一数字处理电路，用以产生该多个数字信号，该数字处理电路根据该第一数字计数及该第二数字信号而产生该第一数字信号。在一较佳实施例中，该第二数字信号对应于该第二数字计数。在一较佳实施例中，该多个列模拟数字转换器还包括第三列模拟数字转换器，其中该第三列模拟数字转换器用以根据一第三模拟信号而产生一第三数字计数，其中该第二数字计数为该第二数字信号与一第三数字信号的差值，该第三数字信号对应于该第三模拟信号；以及该数字处理电路用以根据该第二数字计数及该第三数字信号而产生该第二数字信号。在一较佳实施例中，该列并列式模拟数字转换电路接收一斜坡信号(rampsignal)，其中各该列模拟数字转换器包括：一比较器，用以比较相对应的模拟信号及该斜坡信号，由此产生一相对应的比较结果信号；以及一计数器，耦接于该比较器，用以根据该相对应的比较结果信号而计数以得出该相对应的数字计数；其中当该第一列模拟数字转换器及该第二列模拟数字转换器的比较结果信号显示，对比于该斜坡信号，该第一模拟信号及该第二模拟信号位于该斜坡信号的上下不同侧(differentsides)时，该第一列模拟数字转换器的计数器即开始计数，由此产生该第一数字计数。在一较佳实施例中，在一转换时段中，当该第二列模拟数字转换器的比较结果信号的位准尚未转变前，而该第一列模拟数字转换器的该计数器开始计数时，该第一列模拟数字转换器的该计数器以反向计数。在一较佳实施例中，该第一数字信号为该第一数字计数及该第二数字信号的总和。在一较佳实施例中，该多个列模拟数字转换器耦接于一像素感测电路阵列，该像素感测电路阵列用以感测一目标信号，且该像素感测电路阵列由至少一个行及多个列的该像素感测电路所组成，该多个列的该像素感测电路对应于该多个列模拟数字转换器，其中各列的该像素感测电路用以产生一对应的模拟信号，该对应的模拟信号耦接于一对应的列模拟数字转换器。在一较佳实施例中，对应于该第一列模拟数字转换器的该像素感测电路阵列中的第一列，与对应于该第二列模拟数字转换器的该像素感测电路阵列中的第二列，在几何位置上相邻排列。在一较佳实施例中，该多个列模拟数字转换器还包括第四列模拟数字转换器，对应于该第四列模拟数字转换器的该像素感测电路阵列中的第四列，其几何位置排列于对应于该第一列模拟数字转换器的该像素感测电路阵列中的第一列及对应于该第二列模拟数字转换器的该像素感测电路阵列中的第二列之间，其中该第四列模拟数字转换器及对应于该第四列模拟数字转换器的该像素感测电路阵列中的第四列，在一省电模式中禁止。在一较佳实施例中，各该列模拟数字转换器分别在一重设阶段及一信号阶段中，产生其各自对应的数字信号，其中该数字处理电路还从该信号阶段中对应的数字信号减去该重设阶段中对应的数字信号，由此产生一相对应的噪声消除数字信号；其中在该重设阶段中，该相对应的模拟信号耦接于一重设位准，且在该信号阶段中，该相对应的模拟信号由一感测元件控制，该感测元件用以感测一目标信号。在一较佳实施例中，该像素感测电路阵列用以提取影像。在一较佳实施例中，在一背部照明模式中(back-sideillumination(BSI)mode)，在曝光时段中，对应于该第一列模拟数字转换器的一像素感测电路用以产生该第一模拟信号，且对应于该第一列模拟数字转换器的该像素感测电路通过快门对于目标信号曝光，另一对应于该第二列模拟数字转换器的一像素感测电路用以产生该第二模拟信号，而对应于该第二列模拟数字转换器的该像素感测电路则不通过快门对于目标信号曝光；其中该数字处理电路还选择该第一数字计数，作为对应于该第一列模拟数字转换器的噪声消除数字信号。在一较佳实施例中，还以一辅助光源辅助照明而提取影像，其中在一比较模式中，对应于该第一列模拟数字转换器的一像素感测电路在一第一曝光时段中通过快门对于目标信号曝光，由此产生该第一模拟信号，对应于该第二列模拟数字转换器的一像素感测电路在一第二曝光时段中通过快门对于目标信号曝光，由此产生该第二模拟信号，其中在该第一曝光时段中，该辅助光源的强度高于在该第二曝光时段中该辅助光源的强度；其中该数字处理电路还选择该第一数字计数，作为对应于第一列模拟数字转换器的噪声消除数字信号。在一较佳实施例中，该列并列式模拟数字转换电路还根据在一较早时段中所提取的影像的空间特性，而决定是否进入一基本模式，其中在该基本模式中，该第一数字计数对应于该第一数字信号，且该数字处理电路选择该第一数字计数作为该第一数字信号，并选择该第二数字计数作为该第二数字信号。就另一个观点言，本专利技术也提供了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种列并列式模拟数字转换电路，用以将多个模拟信号转换为其各自对应的多个数字信号，该列并列式模拟数字转换电路包含：/n多个列模拟数字转换器，用以产生各自对应的多个数字计数，该多个列模拟数字转换器包括第一列模拟数字转换器以及第二列模拟数字转换器，其中该第一列模拟数字转换器用以根据一第一模拟信号而产生一第一数字计数，该第二列模拟数字转换器用以根据一第二模拟信号而产生一第二数字计数，其中该第一数字计数为一第一数字信号与一第二数字信号的差值，其中该第一数字信号及该第二数字信号分别对应于该第一模拟信号及该第二模拟信号；以及/n一数字处理电路，用以产生该多个数字信号，该数字处理电路根据该第一数字计数及该第二数字信号而产生该第一数字信号。/n

【技术特征摘要】
20190620 US 16/447,0721.一种列并列式模拟数字转换电路，用以将多个模拟信号转换为其各自对应的多个数字信号，该列并列式模拟数字转换电路包含：
多个列模拟数字转换器，用以产生各自对应的多个数字计数，该多个列模拟数字转换器包括第一列模拟数字转换器以及第二列模拟数字转换器，其中该第一列模拟数字转换器用以根据一第一模拟信号而产生一第一数字计数，该第二列模拟数字转换器用以根据一第二模拟信号而产生一第二数字计数，其中该第一数字计数为一第一数字信号与一第二数字信号的差值，其中该第一数字信号及该第二数字信号分别对应于该第一模拟信号及该第二模拟信号；以及
一数字处理电路，用以产生该多个数字信号，该数字处理电路根据该第一数字计数及该第二数字信号而产生该第一数字信号。


2.如权利要求1所述的列并列式模拟数字转换电路，其中，该第二数字信号对应于该第二数字计数。


3.如权利要求1所述的列并列式模拟数字转换电路，其中，该多个列模拟数字转换器还包括第三列模拟数字转换器，其中
该第三列模拟数字转换器用以根据一第三模拟信号而产生一第三数字计数，其中该第二数字计数为该第二数字信号与一第三数字信号的差值，该第三数字信号对应于该第三模拟信号；以及
该数字处理电路用以根据该第二数字计数及该第三数字信号而产生该第二数字信号。


4.如权利要求1所述的列并列式模拟数字转换电路，其中，该列并列式模拟数字转换电路接收一斜坡信号，其中各该列模拟数字转换器包括：
一比较器，用以比较相对应的模拟信号及该斜坡信号，由此产生一相对应的比较结果信号；以及
一计数器，耦接于该比较器，用以根据该相对应的比较结果信号而计数以得出该相对应的数字计数；
其中当该第一列模拟数字转换器及该第二列模拟数字转换器的比较结果信号显示，对比于该斜坡信号，该第一模拟信号及该第二模拟信号位于该斜坡信号的上下不同侧时，该第一列模拟数字转换器的计数器即开始计数，由此产生该第一数字计数。


5.如权利要求4所述的列并列式模拟数字转换电路，其中，在一转换时段中，当该第二列模拟数字转换器的比较结果信号的位准尚未转变前，而该第一列模拟数字转换器的该计数器开始计数时，该第一列模拟数字转换器的该计数器以反向计数。


6.如权利要求1或5所述的列并列式模拟数字转换电路，其中，该第一数字信号为该第一数字计数及该第二数字信号的总和。


7.如权利要求1所述的列并列式模拟数字转换电路，其中，该多个列模拟数字转换器耦接于一像素感测电路阵列，该像素感测电路阵列用以感测一目标信号，且该像素感测电路阵列由至少一个行及多个列的该像素感测电路所组成，该多个列的该像素感测电路对应于该多个列模拟数字转换器，其中各列的该像素感测电路用以产生一对应的模拟信号，该对应的模拟信号耦接于一对应的列模拟数字转换器。


8.如权利要求7所述的列并列式模拟数字转换电路，其中，对应于该第一列模拟数字转换器的该像素感测电路阵列中的第一列，与对应于该第二列模拟数字转换器的该像素感测电路阵列中的第二列，在几何位置上相邻排列。


9.如权利要求7所述的列并列式模拟数字转换电路，其中，该多个列模拟数字转换器还包括第四列模拟数字转换器，对应于该第四列模拟数字转换器的该像素感测电路阵列中的第四列，其几何位置排列于对应于该第一列模拟数字转换器的该像素感测电路阵列中的第一列及对应于该第二列模拟数字转换器的该像素感测电路阵列中的第二列之间，其中该第四列模拟数字转换器及对应于该第四列模拟数字转换器的该像素感测电路阵列中的第四列，在一省电模式中禁止。


10.如权利要求1所述的列并列式模拟数字转换电路，其中，各该列模拟数字转换器分别在一重设阶段及一信号阶段中，产生其各自对应的数字信号，其中该数字处理电路还从该信号阶段中对应的数字信号减去该重设阶段中对应的数字信号，由此产生一相对应的噪声消除数字信号；
其中在该重设阶段中，该相对应的模拟信号耦接于一重设位准，且在该信号阶段中，该相对应的模拟信号由一感测元件控制，该感测元件用以感测一目标信号。


11.如权利要求7所述的列并列式模拟数字转换电路，其中，该像素感测电路阵列用以提取影像。


12.如权利要求7所述的列并列式模拟数字转换电路，其中，在一背部照明模式中，在曝光时段中，对应于该第一列模拟数字转换器的一像素感测电路用以产生该第一模拟信号，且对应于该第一列模拟数字转换器的该像素感测电路通过快门对于目标信号曝光，另一对应于该第二列模拟数字转换器的一像素感测电路用以产生该第二模拟信号，而对应于该第二列模拟数字转换器的该像素感测电路则不通过快门对于目标信号曝光；
其中该数字处理电路还选择该第一数字计数，作为对应于该第一列模拟数字转换器的噪声消除数字信号。


13.如权利要求7所述的列并列式模拟数字转换电路，其中，还以一辅助光源辅助照明而提取影像，其中在一比较模式中，对应于该第一列模拟数字转换器的一像素感测电路在一第一曝光时段中通过快门对于目标信号曝光，由此产生该第一模拟信号，对应于该第二列模拟数字转换器的一像素感测电路在一第二曝光时段中通过快门对于目标信号曝光，由此产生该第二模拟信号，其中在该第一曝光时段中，该辅助光源的强度高于在该第二曝光时段中该辅助光源的强度；
其中该数字处理电路还选择该第一数字计数，作为对应于第一列模拟数字转换器的噪声消除数字信号。


14.如权利要求7所述的列并列式模拟数字转换电路，其中，该列并列式模拟数字转换电路还根据在一较早时段中所提取的影像的空间特性，而决定是否进入一基本模式，其中在该基本模式中，该第一数字计数对应于该第一数字信号，且该数字处理电路选择该第一数字计数作为该第一数字信号，并选择该第二数字计数作为该第二数字信号。


15.一种影像传感器，用以提取影像，该影像传感器包含：
一列并列式模拟数字转换电路，用以将多个模拟信号转换为其各自对应的多个数字信号；以及
一像素感测电路阵列，耦接于该列并列式模拟数字转换电路，用以感测影像；
其中该列并列式模拟数字转换电路包括：
多个列模拟数字转换器，用以产生各自对应的多个数字计数，该多个列模拟数字转换器包括第一列模拟数字转换器以及第二列模拟数字转换器，其中该第一列模拟数字转换器用以根据一第一模拟信号而产生一第一数字计数，该第二列模拟数字转换器用以根据一第二模拟信号而产生一第二数字计数，其中该第一数字计数为一第一数字信号与一第二数字信号的差值，其中该第一数字信号及...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐宽，邱奕诚，郭家祺，邱瑞德，
申请(专利权)人：原相科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71