本申请公开了一种图像传感器及相关电子装置。图像传感器包括：像素阵列，包括像素列，用以感测光线并产生像素输出信号；模拟数字转换单元，包括：比较器，用来比较斜坡信号以及所述像素输出信号以产生比较器输出信号，其中所述比较器的带宽依据控制信号对应地改变，所述控制信号相关于所述像素输出信号的大小；以及锁存器，用来接收所述比较器的所述比较器输出信号；斜坡信号发生电路，用来产生所述斜坡信号，其中所述斜坡信号发生电路依据所述控制信号对应地改变所述斜坡信号的斜率；以及计数器，用来进行计数操作并输出计数结果，其中所述锁存器用来依据所述比较器的所述比较器输出信号来锁存所述计数器的所述计数结果。出信号来锁存所述计数器的所述计数结果。出信号来锁存所述计数器的所述计数结果。
【技术实现步骤摘要】
图像传感器及相关电子装置
[0001]本申请涉及一种传感器，尤其涉及一种图像传感器及相关电子装置。
技术介绍
[0002]随着技术的进步，CMOS图像传感器除了需具备大规模像素阵列，同时还要求具备高的信号处理速度，但随着像素阵列规模的增大，像素阵列中单个像素的尺寸却在不断缩小，导致单个模数转换电路设计难以实现，基于列的模数转换电路便因此产生。然而，现有的用于CMOS图像传感器的列模数转换电路本身会贡献噪声。特别是在较暗的环境下，像素阵列产生的像素输出信号本身的信息量较低，列模数转换电路的噪声对整体信噪比影响较大。
[0003]因此，如何解决上述问题，已成为本领域亟需解决的问题之一。
技术实现思路
[0004]本申请的目的之一在于公开一种图像传感器及相关电子装置，来解决上述问题。
[0005]本申请的一实施例公开了一种图像传感器，包括：像素阵列，包括像素列，用以感测光线并产生像素输出信号；模拟数字转换单元，包括：比较器，用来比较斜坡信号以及所述像素输出信号以产生比较器输出信号，其中所述比较器的带宽依据控制信号对应地改变，所述控制信号相关于所述像素输出信号的大小；以及锁存器，用来接收所述比较器的所述比较器输出信号；斜坡信号发生电路，用来产生所述斜坡信号，其中所述斜坡信号发生电路依据所述控制信号对应地改变所述斜坡信号的斜率；以及计数器，用来进行计数操作并输出计数结果，其中所述锁存器用来依据所述比较器的所述比较器输出信号来锁存所述计数器的所述计数结果。
[0006]本申请的一实施例公开了一种电子装置，包括：上述的图像传感器。
[0007]本申请的图像传感器及相关电子装置可通过调整列模数转换电路的带宽来提升整体图像传感器的信噪比。
附图说明
[0008]图1为本申请的图像传感器的实施例的示意图。
[0009]图2为本申请的图像传感器在高亮度环境下的操作时序图。
[0010]图3为本申请的图像传感器在低亮度环境下的操作时序图。
[0011]图4为本申请的比较器的实施例的示意图。
[0012]图5为本申请产生控制信号的第一实施例的示意图。
[0013]图6为本申请产生控制信号的第二实施例的示意图。
具体实施方式
[0014]以下揭示内容提供了多种实施方式或例示，其能用以实现本揭示内容的不同特
征。下文所述之组件与配置的具体例子系用以简化本揭示内容。当可想见，这些叙述仅为例示，其本意并非用于限制本揭示内容。举例来说，在下文的描述中，将一第一特征形成于一第二特征上或之上，可能包括某些实施例其中所述的第一与第二特征彼此直接接触；且也可能包括某些实施例其中还有额外的组件形成于上述第一与第二特征之间，而使得第一与第二特征可能没有直接接触。此外，本揭示内容可能会在多个实施例中重复使用组件符号和/或标号。此种重复使用乃是基于简洁与清楚的目的，且其本身不代表所讨论的不同实施例和/或组态之间的关系。
[0015]虽然用以界定本申请较广范围的数值范围与参数皆是约略的数值，此处已尽可能精确地呈现具体实施例中的相关数值。然而，任何数值本质上不可避免地含有因个别测试方法所致的标准偏差。在此处，「约」通常系指实际数值在一特定数值或范围的正负10％、5％、1％或0.5％之内。或者是，「约」一词代表实际数值落在平均值的可接受标准误差之内，视本申请所属
中具有通常知识者的考虑而定。当可理解，除了实验例之外，或除非另有明确的说明，此处所用的所有范围、数量、数值与百分比(例如用以描述材料用量、时间长短、温度、操作条件、数量比例及其他相似者)均经过「约」的修饰。因此，除非另有相反的说明，本说明书与附随申请专利范围所揭示的数值参数皆为约略的数值，且可视需求而更动。至少应将这些数值参数理解为所指出的有效位数与套用一般进位法所得到的数值。在此处，将数值范围表示成由一端点至另一端点或介于二端点之间；除非另有说明，此处所述的数值范围皆包括端点。
[0016]图1为图像传感器的实施例的示意图。图像传感器100包括像素阵列102、模拟数字转换单元106、行解码器104、斜坡信号发生电路108以及计数器110。像素阵列102包括多列像素列以及多行像素行，模拟数字转换单元106包括多列模数转换电路对应地耦接到多列像素列，其中各列模数转换电路皆包括比较器1062以及锁存器1064。然而应注意的是，为便于说明，图1的像素阵列102中仅绘示一列像素列，模拟数字转换单元106中仅绘示图1中绘示一列模数转换电路。
[0017]行解码器104用来控制像素阵列102中的各像素列输出像素输出信号，计数器110用来进行计数操作并输出计数结果。举例来说，像素阵列102输出的像素输出信号PXO以及斜坡信号发生电路108产生的斜坡信号Vramp会通过比较器1062进行比较，并输出比较器输出信号Scmp来控制锁存器1064的使能时间。也就是说，锁存器1064依据比较器1062的比较器输出信号Scmp来锁存计数器110的所述计数结果为锁存结果Sd。
[0018]图1中的控制信号Sctrl相关于像素输出信号PXO的大小。换句话说，控制信号Sctrl用来指示像素输出信号PXO为高亮度或低亮度。在本实施例中，光线越强，像素输出信号PXO的亮度越高，像素输出信号PXO的值越低。举例来说，当像素输出信号PXO的亮度大于一特定亮度阈值，即像素输出信号PXO的值小于一特定像素值阈值时，控制信号Sctrl为高电压电平，代表像素输出信号PXO为高亮度；当像素输出信号PXO的亮度不大于所述特定亮度阈值，即像素输出信号PXO的值不小于所述特定像素值阈值时，控制信号Sctrl为低电压电平，代表像素输出信号PXO为低亮度。
[0019]斜坡信号发生电路108依据控制信号Sctrl对应地改变斜坡信号Vramp的斜率，以达到提供增益的效果。本实施例的斜坡信号发生电路108可以依据控制信号Sctrl对应地产生两种斜率的斜坡信号Vramp，且控制信号Sctrl动态地控制斜坡信号Vramp的斜率的绝对
值正相关于所述光线的强度。当控制信号Sctrl指示像素输出信号PXO为高亮度时，如图2所示，斜坡信号发生电路108输出斜率较陡的斜坡信号Vramp，即图2的实线斜坡信号Vramp；反之当控制信号Sctrl指示像素输出信号PXO为低亮度时，如图3所示，斜坡信号发生电路108输出斜率较缓的斜坡信号Vramp，即图3的实线斜坡信号Vramp。应注意的是，本实施例中的斜坡信号Vramp为由高往低变化。
[0020]由图2和图3可知，针对低亮度环境下的像素输出信号PXO，采用较缓斜率的斜坡信号Vramp可以使像素输出信号PXO和斜坡信号Vramp的值交会的时间点往后延(从时间点T1延后至时间点T2)，即延后比较器输出信号Scmp改变状态的时间点，可以使锁存器1064得到较大的锁存结果Sd。因此采用较缓斜率的斜坡信号Vramp实质上等同提供增益。
[0021]请回到图1，相较于较陡斜率的斜坡信号Vra本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括:像素阵列，包括像素列，用以感测光线并产生像素输出信号；模拟数字转换单元，包括：比较器，用来比较斜坡信号以及所述像素输出信号以产生比较器输出信号，其中所述比较器的带宽依据控制信号对应地改变，所述控制信号相关于所述像素输出信号的大小；以及锁存器，用来接收所述比较器的所述比较器输出信号；斜坡信号发生电路，用来产生所述斜坡信号，其中所述斜坡信号发生电路依据所述控制信号对应地改变所述斜坡信号的斜率；以及计数器，用来进行计数操作并输出计数结果，其中所述锁存器用来依据所述比较器的所述比较器输出信号来锁存所述计数器的所述计数结果。2.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述控制信号控制所述比较器的带宽的高频端截止频率的大小正相关于所述光线的强度。3.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述控制信号控制所述斜坡信号的斜率的绝对值正相关于所述光线的强度。4.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，还包括:数字信号处理器，耦接所述锁存器，用来依据所述锁存器的锁存结果产生所述控制信号。5.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，还包括:复制比较器，用来比较阈值电压以及所述像素输出信号以产生所述控制信号。6.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述比较器包括：输入级，用来比较所述斜坡信号及所述像素输出信号以输出第一信号；增益级，用来对所述第一信号提供增益并输出第二信号；以及输出级，用来依据所述第二信号输出所述比较器输出信号。7.如权利要求6所述的图像传感器，其特征在于，所述输入级包括:输入级电流源，用来提供输入级电流，所述控制信号通过控制所述输入级电流的大小来控制所述比较器的带宽。8.如权利要求7所述的图像传感器，其特征在于，所述控制信号控制所述输入级电流的大小正相关于所述光线的强度。9.如权利要求6所述的图像传感器，其特征在于，所述增益级包括:增益级晶体管，所述增益级晶体管的栅极用来接收所述第一信号，所述增益级晶体管的漏极用来输出...
【专利技术属性】
技术研发人员：周健荣，徐荣贵，林永福，徐嘉骏，徐建昌，
申请(专利权)人：迪克创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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