比较器、图像传感器读出电路及图像传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种比较器、图像传感器读出电路及图像传感器，该比较器用于从斜坡发生器接收斜坡信号以及从双转换增益像素电路接收输出信号，该比较器包括并联的第一差分输入对管和第二差分输入对管，该比较器通过该第一差分输入对管接收该斜坡信号以及低转换增益复位信号或低转换增益像素信号以输出比较信号，该比较器通过该第二差分输入对管接收该斜坡信号以及高转换增益像素信号或高转换增益复位信号以输出比较信号。本实用新型专利技术由一个比较器从列位线完成LCG和HCG读出，在图像传感器使用比较器数量不变的情况下实现帧率加倍。器使用比较器数量不变的情况下实现帧率加倍。器使用比较器数量不变的情况下实现帧率加倍。

【技术实现步骤摘要】
比较器、图像传感器读出电路及图像传感器


[0001]本技术涉及CMOS图像传感器
，具体涉及一种比较器、图像传感器读出电路及图像传感器。

技术介绍

[0002]图像高动态范围是图像传感器提高成像质量的关键，可输出更宽光强范围内的场景图像信息，呈现更丰富的图像细节，使图像传感器在一幅图像里能够同时体现高光和阴影部分内容。
[0003]在现有图像捕获装置中，像素阵列需要多次连续曝光以实现HDR(High Dynamic Range)。提高图像传感器输出高动态范围的设计方式有多种，比如在电路中设置双转换增益单元(Dual Conversion Gain,DCG)以高转换增益和低转换增益读取模式实现输出高动态范围的图像。
[0004]DCG像素增益高动态范围方案实现LCG和HCG读出。现有技术处理方式为：每根列位线bitline的图像信号读出设置两个独立的比较器，其中一个比较器为LCG比较器，用于量化低转换增益复位信号和低转换增益像素信号以实现相关双采样(corelated dural sampling,CDS)。另一个比较器为HCG比较器，用于量化高转换增益复位信号和高转换增益像素信号以实现CDS。列位线Bitline输出高转换增益信号(HCG)和低转换增益信号(LCG)时通过开关选择连接到对应的比较器。现有技术中，列位线Bitline输出信号的顺序是低转换增益复位信号、高转换增益复位信号、低转换增益像素信号和低转换增益像素信号。LCG比较器在量化完成低转换增益复位信号后与列位线bitline断开，等待高转换增益复位信号以及高转换增益像素信号由HCG比较器量化完成后再重新接入列位线bitline。由此可见，HCG和LCG比较器分别只在量化对应的信号时处于工作状态，否则处于闲置状态，HCG和LCG比较器的利用率不高。
[0005]因此，现有的CMOS图像传感技术有待改进。

技术实现思路

[0006]基于此，为解决现有技术中存在的技术问题，本技术提出了一种可实现帧率加倍的比较器、读出电路以及具有增益补偿的HDR图像传感器。
[0007]第一方面，本实施例提供一种比较器，用于从斜坡发生器接收斜坡信号以及从双转换增益像素电路接收输出信号，该输出信号包括低转换增益信号(LCG)以及高转换增益信号(HCG)，该低转换增益信号包括低转换增益复位信号以及低转换增益像素信号，该高转换增益信号包括高转换增益复位信号以及高转换增益像素信号，该比较器包括并联的第一差分输入对管和第二差分输入对管，该比较器通过该第一差分输入对管接收该斜坡信号以及该低转换增益复位信号或低转换增益像素信号以输出比较信号，该比较器通过该第二差分输入对管接收该斜坡信号以及该高转换增益像素信号或高转换增益复位信号以输出比较信号。
[0008]第二方面，本申请实施例提供一种图像传感器读出电路，包括计数器，存储器以及前述的比较器，该比较器、计数器，存储器依次连接；
[0009]该比较器经耦合以从斜坡发生器接收斜坡信号以及从双转换增益像素电路接收输出信号以输出比较信号，该像素电路的输出信号包括低转换增益信号(LCG)以及高转换增益信号(HCG)；
[0010]该计数器经耦合以接收该比较器输出的比较信号，并根据该比较信号进行计数；
[0011]该存储器经耦合以存储该计数器的计数结果。
[0012]第三方面，本申请实施例提供一种具有增益补偿的HDR图像传感器，该图像传感器包括像素阵列、控制电路以及如第二方面所述的图像传感器读出电路；
[0013]该控制电路，连接该像素阵列，该控制电路控制顺序读取该像素阵列输出的低转换增益的复位信号、高转换增益的复位信号、高转换增益的像素信号以及低转换增益的像素信号。
[0014]本申请实施例的比较器、读出电路以及图像传感器，在一个比较器电路中设置两个差分输入对管，其中，该两个差分输入对管工作在相同时序下，一差分输入对管先采样和存储LCG信号中的低转换增益复位信号，等另一差分法输入对管量化完成HCG信号后，再完成LCG信号的量化，可在一个比较器电路中完成LCG信号和HCG信号的数据读出，在图像传感器使用比较器数量不变的情况下实现帧率加倍。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]其中：
[0017]图1为本实施例的像素增益高动态范围帧率提升方法的主要流程示意图；
[0018]图2为HDR图像传感器的系统架构图；
[0019]图3为本实施例的HDR图像传感器的模块示意图；
[0020]图4为本实施例的比较器的电路图；
[0021]图5为本实施例的比较器电路时序图。
具体实施方式
[0022]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0023]本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
[0024]在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0025]为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0026]请参考图2，以下结合给本专利给出的各个附图对本技术提出的内容进行详细的说明。图像传感器100包括连接到像素阵列101的读出电路102和控制电路10。读出电路102和控制电路104连接到输出接口105，实现对像素阵列101的读取控制。
[0027]像素阵列101包括行(R1，R2，R3
…
Ry)和列(C1，C2，C3
…
Cx)多个像素单元，像素阵列101输出的像素信号经列线输出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于从斜坡发生器接收斜坡信号以及从双转换增益像素电路接收输出信号的比较器，所述输出信号包括低转换增益信号(LCG)以及高转换增益信号(HCG)，所述低转换增益信号包括低转换增益复位信号以及低转换增益像素信号，所述高转换增益信号包括高转换增益复位信号以及高转换增益像素信号，其特征在于，所述比较器包括：用于接收所述斜坡信号以及所述低转换增益复位信号或低转换增益像素信号以使所述比较器输出比较信号的第一差分输入对管；以及用于接收所述斜坡信号以及所述高转换增益像素信号或高转换增益复位信号以使所述比较器输出比较信号的第二差分输入对管；所述第一差分输入对管和所述第二差分输入对管并联。2.根据权利要求1所述的比较器，其特征在于，所述第一差分输入对管包括第一晶体管以及第二晶体管，所述第二差分输入对管包括第三晶体管以及第四晶体管，所述第一晶体管以及第二晶体管的第一端分别作为所述第一差分输入对管的第一输入端和第二输入端；所述第三晶体管以及第四晶体管的第一端分别作为所述第二差分输入对管的第一输入端和第二输入端；所述第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管以及第四晶体管的第二端通过同一尾电流源接第一电位；所述第一晶体管和第二晶体管的第三端分别作为所述第一差分输入对管的第一输出端和第二输出端，所述第三晶体管以及第四晶体管的第三端分别作为所述第二差分输入对管的第一输出端和第二输出端。3.根据权利要求2所述的比较器，其特征在于，第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管以及第四晶体管为NMOS晶体管；所述第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管以及第四晶体管的第一端为NMOS晶体管的栅极；所述第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管以及第四晶体管的第二端为NMOS晶体管的源极，所述第一电位为地；所述第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管以及第四晶体管的第三端为NMOS晶体管的漏极。4.根据权利要求1所述的比较器，其特征在于，所述比较器还包括第一斜坡开关，第二斜坡开关，第一位线开关，第二位线开关，第一电容，第二电容，第三电容以及第四电容；所述第一差分输入对管的第一输入端通过所述第一电容连接所述第一斜坡开关以选择性地连接至斜坡信号线以接收所述斜坡信号，所述第一差分输入对管的第二输入端通过所述第二电容连接所述第一位线开关以选择性地连接至列位线以接收所述低转换增益复位信号或低转换增益像素信号；所述第二差分输入对管的第一输入端通过所述第三电容连接所述第二斜坡开关以选择性地连接至斜坡信号线以接收所述斜坡信号，所述第二差分输入对管的第二输入端通过所述第四电容连接所述第二位线开关以选择性地连接至列位线以...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁畅，杨靖，莫要武，任冠京，侯金剑，
申请(专利权)人：思特威上海电子科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：