【技术实现步骤摘要】
具有用于列增益的电容器随机化的图像传感器
[0001]本公开大体上涉及图像传感器，且特定来说而非排他地，涉及具有列增益的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。
技术介绍
[0002]图像传感器已变得无处不在且广泛用于数码相机、蜂窝电话、监控相机，以及医疗、汽车及其它应用中。随着图像传感器被集成到更广泛的电子装置中，期望通过装置架构设计以及图像获取处理以尽可能多的方式(例如，分辨率、功耗、动态范围等)增强其功能性、性能指标及其类似者。
[0003]典型的图像传感器响应于来自外部场景的图像光入射在图像传感器上而操作。图像传感器包含具有光敏元件(例如光电二极管)的像素阵列，所述光敏元件吸收入射图像光的一部分并在吸收图像光之后生成图像电荷。由像素光生的图像电荷可经测量为列位线上的模拟输出图像信号，其依据入射图像光而变化。换句话说，所生成的图像电荷的量与图像光的强度成比例，图像电荷作为模拟图像信号从列位线读出并转换为数字值以产生表示外部场景的数字图像(即，图像数据)。位线上的模拟图像信号耦合到读出电路，所述读出电路包含具...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种像素单元读出电路，其包括：位线输入级，其耦合到位线以从像素单元接收图像信号；电容器比率电路，其耦合到所述位线输入级，其中所述位线输入级的增益响应于由所述电容器比率电路提供到所述位线输入级的电容器比率；及开关控制电路，其经耦合以接收增益信号，其中所述开关控制电路经耦合以响应于所述增益信号生成随机化图案选择信号，所述随机化图案选择信号经耦合以由所述电容器比率电路接收以选择由所述电容器比率电路提供的所述电容器比率。2.根据权利要求1所述的像素单元读出电路，其中所述电容器比率电路包括：多个电容器，其耦合到所述电容器比率电路的第一节点，所述第一节点耦合到所述位线输入级的输入，其中所述多个电容器的数目等于m；及多个开关，其中所述多个开关中的每一者都耦合到所述多个电容器中的相应一者，其中所述多个开关中的每一者经配置以响应于来自所述开关控制电路的所述随机化图案选择信号将所述多个电容器中的相应一者独立地耦合到所述电容器比率电路的第二节点或第三节点。3.根据权利要求2所述的像素单元读出电路，其中所述多个电容器包括电容器的第一子集及电容器的第二子集，其中电容器的所述第一子集的数目等于B，电容器的所述第二子集的数目等于C，且B与C的和等于m，其中所述多个开关包括开关的第一子集及开关的第二子集，其中开关的所述第一子集的数目等于B，且开关的所述第二子集的数目等于C，其中响应于来自所述开关控制电路的所述随机化图案选择信号，电容器的所述第一子集通过开关的第一子集耦合到所述第一节点，且电容器的所述第二子集通过开关的第二子集耦合到所述第二节点。4.根据权利要求3所述的像素单元读出电路，其中由所述电容比率电路提供的所述电容比率响应于由耦合在所述第二节点与所述第一节点之间的电容器的所述第一子集的所述B个电容器提供的总电容以及由耦合在所述第一节点与所述第三节点之间的电容器的所述第二子集的所述C个电容器提供的总电容。5.根据权利要求3所述的像素单元读出电路，其中响应于来自所述开关控制电路的所述随机化图案选择信号确定包含在电容器的所述第一子集的所述B个电容器中的特定电容器及包含在电容器的所述第二子集的所述C个电容器中的特定电容器。6.根据权利要求5所述的像素单元读出电路，其中所述开关控制电路包括经耦合以生成伪随机数的伪随机数生成器，其中所述开关控制电路经耦合以响应于所述伪随机数及所述增益信号而生成所述随机化图案选择信号。7.根据权利要求6所述的像素单元读出电路，其中所述开关控制电路进一步包括：增益到设置位计数生成器，其经耦合以接收所述增益信号以响应于所述增益信号而生成设置位计数；验证块，其耦合到所述伪随机数生成器及所述增益到设置位计数生成器，其中所述验证块经耦合以响应于从所述增益到设置位计数生成器接收的所述设置位计数控制所述伪随机数生成器生成有效伪随机数；及查找表，其耦合到所述验证块及所述增益到设置位计数生成器以响应于所述有效伪随
机数、所述设置位计数及所述增益信号而生成所述随机化图案选择信号。8.根据权利要求6所述的像素单元读出电路，其中所述电容器比率电路中的所述多个电容器经布置在电容器的阵列中。9.根据权利要求8所述的像素单元读出电路，其中包含在电容器的所述第一子集的所述B个电容器中的所述特定电容器的电容器的所述阵列中的位置与包含在电容器的所述第二子集的所述C个电容器中的所述特定电容器的电容器的所述阵列中的位置关于电容器的所述阵列的中心对称地定位。10.根据权利要求9所述的像素单元读出电路，其中所述多个电容器的所述数目m等于偶数。11.根据权利要求6所述的像素单元读出电路，其中所述像素单元是包含在以行及列布置的像素阵列中的多个像素单元中的一者。12.根据权利要求11所述的像素单元读出电路，其中包含在电容器的所述第一子集的所述B个电容器中的所述特定电容器及包含在电容器的所述第二子集的所述C个电容器中的所述特定电容器经配置以针对所述像素阵列的每一行读出响应于来自所述开关控制电路的所述随机化图案选择信号而重新确定。13.根据权利要求12所述的像素单元读出电路，其中所述随机化图案选择信号经配置以在所述像素阵列的每一连续行读出之间改变包含在电容器的所述第一子集的所述B个电容器中的所述特定电容器及包含在电容器的所述第二子集的所述C个电容器中的所述特定电容器的最大数目，其中所述最大数目小于所述多个电容器的所述数目m。14.根据权利要求12所述的像素单元读出电路，其中所述随机化图案选择信号经配置以在所述像素阵列的每一连续行读出之间改变包含在电容器的所述第一子集的所述B个电容器中的所述特定电容器及包含在电容器的所述第二子集的所述C个电容器中的所述特定电容器的固定数目。15.根据权利要求4所述的像素单元读出电路，其中所述位线输入级包括模/数转换ADC电路，所述模/数转换ADC电路经耦合以将从所述像素单元接收的所述图像信号转换为数字图像信号。16.根据权利要求15所述的像素单元读出电路，其中所述ADC电路是斜坡型ADC电路，其中所述斜坡型ADC电路包含具有第一输入及第二输入的比较器，其中所述比较器的所述第一及第二输入中的一者耦合到所述位线以从像素单元接收所述图像信号，其中所述比较器的所述第一及第二输入中的另一者耦合到所述电容器比率电路的所述第一节点。17.根据权利要求15所述的像素单元读出电路，其中所述比较器的所述第一输入耦合到所述位线以从所述像素单元接收所述图像信号，其中所述比较器的所述第二输入耦合到所述电容器比率电路的所述第一节点，其中所述电容器比率电路的所述第二节点经耦合以接收斜坡信号，其中所述电容器比率电路的所述第三节点耦合到接地。18.根据权利要求17所述的像素单元读出电路，其中所述斜坡型ADC电路的模拟增益响应于由耦合在所述第二节点与所述第一节点之间的电容器的所述第一子集的所述B个电容器提供的总电容与由耦合在所述第一节点与所述第三节点之间的电容器的所述第二子集的所述C个电容器提供的所述总电容的和除以由耦合在所述第二节点与所述第一节点之间的电容器的所述第一子集的所述B个电容器提供的所述总电容。
19.根据权利要求15所述的像素单元读出电路，其进一步包括具有输入及输出的放大器，其中所述放大器的所述输入耦合到所述电容器比率电路的所述第一节点，其中所述放大器的所述输出耦合到所述电容器比率电路的所述第二节点，其中所述电容器比率电路的所述第三节点耦合到所述位线以从所述像素单元接收所述图像信号。20.根据权利要求19所述的像素单元读出电路，其中所述放大器的增益响应于由耦合在所述第一节点与所述第三节点之间的电容器的所述第二子集的所述C个电容器提供的所述总电容除以由耦合在所述第二节点与所述第一节点之间的电容器的所述第一子集的所述B个电容器提供的所述总电容。21.根据权利要求2所述的像素单元读出电路，其中所述多个电容器中的每一者具有单位电容。22.一种成像系统，其包括：像素阵列，所述像素阵列包含以行及列布置的多个像素单元，其中所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：海老原弘知，王睿，J，
申请(专利权)人：豪威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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