專利名稱：包括偏移調(diào)節(jié)的圖像傳感器及其相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳感器，尤其涉及圖像傳感器及其相關(guān)方法。
背景技術(shù)：
通常，CMOS圖像傳感器包括單元像素，其中每個(gè)像素含有光電二極管和MOS晶體管。CMOS圖像傳感器使用切換方法順序檢測(cè)信號(hào)來形成圖像。
圖1表示在現(xiàn)有技術(shù)的CMOS圖像傳感器中使用的斜坡(ramp)比較模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器。參照?qǐng)D1，斜坡比較模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括多個(gè)像素11、多個(gè)相關(guān)的雙采樣(CDS)電路15、斜坡信號(hào)生成器21、多個(gè)比較器17、計(jì)數(shù)器23和多個(gè)鎖存器19。
每個(gè)像素11響應(yīng)入射光線生成電信號(hào)(例如，模擬信號(hào))，電信號(hào)通過與像素連接的數(shù)據(jù)線13被輸入到CDS電路15。每個(gè)CDS電路15接收電信號(hào)，執(zhí)行相關(guān)的雙采樣，并且將采樣的信號(hào)輸出到對(duì)應(yīng)于CDS電路15的比較器17。
斜坡信號(hào)生成器21響應(yīng)斜坡允許信號(hào)(EN1)輸出斜坡信號(hào)(OUT)。多個(gè)比較器17中的每一個(gè)通過(+)極接收斜坡信號(hào)，并且通過(-)極接收CDS電路15的輸出信號(hào)。比較器17比較接收的信號(hào)并且向鎖存器19提供比較信號(hào)(COMP)(對(duì)應(yīng)于比較的結(jié)果)。
為了響應(yīng)計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(EN2)，計(jì)數(shù)器23開始計(jì)數(shù)，并且計(jì)數(shù)器23的輸出信號(hào)被提供給每個(gè)鎖存器19。
圖2是圖1的轉(zhuǎn)換器的操作時(shí)序圖。參照?qǐng)D1和2，計(jì)數(shù)器23和斜坡信號(hào)生成器21在同一時(shí)間激活，以響應(yīng)各自的允許信號(hào)(EN1，EN2)。因此，計(jì)數(shù)器23開始計(jì)數(shù)，并且每個(gè)鎖存器19鎖存每個(gè)計(jì)數(shù)的值。
如果斜坡信號(hào)(OUT)的電平高于CDS電路15的輸出信號(hào)的電平，各比較器17的輸出信號(hào)(COMP)從邏輯‘低’電平變換為邏輯‘高’電平。為了響應(yīng)比較器17的輸出信號(hào)(COMP)的狀態(tài)變換，鎖存器19鎖存接收的計(jì)數(shù)值。因此，每個(gè)像素11生成的模擬信號(hào)被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
如果沒有到像素11的輸入光線，各鎖存器19將在理想情況下輸出數(shù)字信號(hào)‘0’。然而，即使在像素11上沒有入射光線，鎖存器19也不能輸出數(shù)字信號(hào)‘0’，這是由例如像素11的漏電導(dǎo)致的暗電流、CDS電路15、比較器17和/或斜坡信號(hào)生成器21的偏移導(dǎo)致的。
因此，如果CDS電路15、比較器17和/或斜坡信號(hào)生成器21的偏移增加，則斜坡比較模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器10的動(dòng)態(tài)范圍可能會(huì)降低。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，圖像傳感器可以包括光敏元件，用于生成對(duì)應(yīng)于照射其上的光線的電信號(hào)，和斜坡信號(hào)生成器，用于生成斜坡信號(hào)。斜坡信號(hào)的生成因響應(yīng)斜坡允許信號(hào)的激活而啟動(dòng)。偏移調(diào)節(jié)電路在生成斜坡允許信號(hào)和斜坡信號(hào)生成后可以生成計(jì)數(shù)器允許信號(hào)。計(jì)數(shù)器響應(yīng)計(jì)數(shù)器允許信號(hào)的生成而啟動(dòng)計(jì)數(shù)，并且鎖存器響應(yīng)斜坡信號(hào)和對(duì)應(yīng)于入射到光敏元件上的光線的電信號(hào)的比較結(jié)果鎖存計(jì)數(shù)器的輸出。因此，偏移調(diào)節(jié)電路可以延遲激活計(jì)數(shù)器允許信號(hào)，直到完成啟動(dòng)斜坡信號(hào)的生成。
偏移調(diào)節(jié)電路可以將斜坡信號(hào)與參考信號(hào)進(jìn)行比較，并且響應(yīng)比較結(jié)果激活計(jì)數(shù)器允許信號(hào)。當(dāng)斜坡信號(hào)等于參考信號(hào)時(shí)，偏移調(diào)節(jié)電路可以激活計(jì)數(shù)器允許信號(hào)，并且當(dāng)斜坡信號(hào)的生成被啟動(dòng)時(shí)，斜坡信號(hào)和參考信號(hào)可以是不同的。參考信號(hào)可以是由直流電壓源生成的直流電壓。此外，參考信號(hào)可以是由光黑像素生成的電信號(hào)，其中光黑像素可以是與光隔絕的第二光敏元件。
此外，對(duì)應(yīng)于入射到光敏元件上的光線的電信號(hào)可以在與斜坡信號(hào)比較之前接受雙采樣。當(dāng)斜坡信號(hào)等于參考信號(hào)時(shí)，偏移調(diào)節(jié)電路可以激活計(jì)數(shù)器允許信號(hào)，并且當(dāng)斜坡信號(hào)的生成被啟動(dòng)時(shí)，斜坡信號(hào)和參考信號(hào)可以是不同的。偏移調(diào)節(jié)電路可以比較斜坡信號(hào)和參考信號(hào)，并且響應(yīng)比較結(jié)果激活計(jì)數(shù)器允許信號(hào)，其中在與斜坡信號(hào)比較之前對(duì)參考信號(hào)進(jìn)行相關(guān)的雙采樣。參考信號(hào)可以是由直流電壓源生成的直流電壓。此外，參考信號(hào)可以是由光黑像素生成的電信號(hào)，其中光黑像素包括與光隔絕的第二光敏元件。光敏元件可以是配置在圖像傳感器的行和列陣列中的多個(gè)光敏元件中的一個(gè)，并且每個(gè)光敏元件可以對(duì)應(yīng)于被檢測(cè)的圖像的一個(gè)像素。
根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例，檢測(cè)圖像的方法可以包括生成對(duì)應(yīng)于入射到光敏元件上的光線的電信號(hào)，以及響應(yīng)斜坡允許信號(hào)的激活啟動(dòng)斜坡信號(hào)的生成。在激活斜坡允許信號(hào)和啟動(dòng)斜坡信號(hào)的生成后可以生成計(jì)數(shù)器允許信號(hào)，并且響應(yīng)計(jì)數(shù)器允許信號(hào)的生成而啟動(dòng)計(jì)數(shù)。響應(yīng)斜坡信號(hào)和對(duì)應(yīng)于入射到光敏元件上的光線的電信號(hào)的比較結(jié)果鎖存計(jì)數(shù)值。因此，可以延遲激活計(jì)數(shù)器允許信號(hào)，直到完成啟動(dòng)斜坡信號(hào)的生成。
生成計(jì)數(shù)器允許信號(hào)可以包括將斜坡信號(hào)與參考信號(hào)進(jìn)行比較，并且響應(yīng)比較結(jié)果激活計(jì)數(shù)器允許信號(hào)。生成計(jì)數(shù)器允許信號(hào)還可以包括當(dāng)斜坡信號(hào)等于參考信號(hào)時(shí)生成計(jì)數(shù)器允許信號(hào)，當(dāng)斜坡信號(hào)的生成被啟動(dòng)時(shí)，斜坡信號(hào)和參考信號(hào)可以是不同的，并且參考信號(hào)可以是由直流電壓源生成的直流電壓。參考信號(hào)可以是由光黑像素生成的電信號(hào)，其中光黑像素包括與光隔絕的第二光敏元件。
對(duì)應(yīng)于入射到光敏元件上的光線的電信號(hào)可以在與斜坡信號(hào)比較之前接受相關(guān)的雙采樣。生成計(jì)數(shù)器允許信號(hào)可以包括當(dāng)斜坡信號(hào)等于參考信號(hào)時(shí)，激活計(jì)數(shù)器允許信號(hào)，并且當(dāng)斜坡信號(hào)的生成被啟動(dòng)時(shí)，斜坡信號(hào)和參考信號(hào)可以不同。生成計(jì)數(shù)器允許信號(hào)可以包括比較斜坡信號(hào)和參考信號(hào)，并且響應(yīng)比較結(jié)果激活計(jì)數(shù)器允許信號(hào)，其中在與斜坡信號(hào)比較之前對(duì)參考信號(hào)進(jìn)行相關(guān)的雙采樣。參考信號(hào)可以是直流電壓，和/或參考信號(hào)可以是由光黑像素生成的電信號(hào)，其中光黑像素包括與光隔絕的第二光敏元件。此外，光敏元件可以是配置在圖像傳感器的行和列陣列中的多個(gè)光敏元件中的一個(gè)，并且每個(gè)光敏元件可以對(duì)應(yīng)于被檢測(cè)的圖像的一個(gè)像素。


圖1是表示在現(xiàn)有技術(shù)的CMOS圖像傳感器中使用的斜坡比較模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的圖。
圖2是圖1的轉(zhuǎn)換器的操作時(shí)序圖。
圖3是表示在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的CMOS圖像傳感器中使用的圖像傳感器的圖。
圖4是表示在根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的CMOS圖像傳感器中使用的圖像傳感器的圖。
圖5是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像傳感器的操作時(shí)序圖。
圖6是表示在根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的CMOS圖像傳感器中使用的圖像傳感器的圖。
圖7是表示在根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的CMOS圖像傳感器中使用的圖像傳感器的圖。
圖8是表示在根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的CMOS圖像傳感器中使用的圖像傳感器的圖。
圖9是表示在根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的CMOS圖像傳感器中使用的圖像傳感器的圖。
圖10是表示適于在圖8和圖9的電路的一些實(shí)施例中使用的確定電路的圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明，其中示出了本發(fā)明的典型實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)當(dāng)僅限于這里提出的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例來使本公開變得連貫和完整，并且向本領(lǐng)域技術(shù)人員傳達(dá)本發(fā)明的范圍。當(dāng)指出元件正在被‘耦合’或‘連接’到另一個(gè)元件時(shí)，應(yīng)該理解的是其可以被直接耦合或連接到其它元件，或也可以存在中間元件。反之，當(dāng)指出元件正在被直接‘耦合’或‘連接’到另一個(gè)元件時(shí)，是沒有中間元件的。除非這里特別定義，否則在這里使用的術(shù)語(yǔ)將使用其通常的意思。
參照?qǐng)D3，圖像傳感器30包括像素陣列40、轉(zhuǎn)換電路50、用于生成斜坡信號(hào)ROUT的斜坡信號(hào)生成器65和偏移調(diào)節(jié)電路72。圖像傳感器30將在CMOS圖像傳感器中通過入射光線產(chǎn)生的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
像素陣列40包括以行和列配置的光敏元件41。每個(gè)光敏元件41包括的像素元件可以包括響應(yīng)輸入光線生成光電(photocharge)或電信號(hào)的任何設(shè)備。換句話說，每個(gè)光敏元件41可以對(duì)應(yīng)于正在被檢測(cè)的圖像的一個(gè)像素。
因此，每個(gè)光敏元件41通過與該光敏元件41相連的數(shù)據(jù)線43，可以生成光電和或電信號(hào)。因此，每個(gè)光敏元件41可以檢測(cè)圖像的一部分，并且生成對(duì)應(yīng)于該圖像的電信號(hào)。如圖所示，多個(gè)光敏元件41(例如一列)可以與一條數(shù)據(jù)線43相連，并且提供切換，以便在某一時(shí)刻只有一個(gè)光敏元件與數(shù)據(jù)線電連接。例如，在共同列中的所有光敏元件可以同時(shí)與各自的數(shù)據(jù)線43耦合。
轉(zhuǎn)換電路50包括多個(gè)比較器55、多個(gè)鎖存器61和一個(gè)計(jì)數(shù)器63。轉(zhuǎn)換電路50接收斜坡信號(hào)(ROUT)和每個(gè)像素41的輸出信號(hào)；比較接收的信號(hào)；并且，根據(jù)比較結(jié)果生成對(duì)應(yīng)于來自光敏元件41的信號(hào)的數(shù)字信號(hào)。斜坡信號(hào)生成器65生成斜坡信號(hào)(ROUT)，其響應(yīng)斜坡允許信號(hào)(RM_EN)隨時(shí)間改變。
每個(gè)比較器55接收斜坡信號(hào)(ROUT)和光敏元件41的輸出信號(hào)；并且比較接收的信號(hào)。根據(jù)比較結(jié)果，每個(gè)比較器生成具有兩種狀態(tài)之一的比較信號(hào)，其中這兩種狀態(tài)為第一狀態(tài)(例如，邏輯‘低’狀態(tài))和第二狀態(tài)(例如，邏輯‘高’狀態(tài))。
計(jì)數(shù)器63響應(yīng)由偏移調(diào)節(jié)電路72生成的計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)開始向上(或向下)計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器63的輸出信號(hào)被提供到每個(gè)鎖存器61中。每個(gè)鎖存器61接收計(jì)數(shù)器63的輸出信號(hào)，并且響應(yīng)來自各比較器55的輸出信號(hào)(COMP)鎖存計(jì)數(shù)器63的輸出信號(hào)。
偏移調(diào)節(jié)電路72可以使用參考比較器73實(shí)現(xiàn)。參考比較器73接收并且比較斜坡信號(hào)(ROUT)和參考信號(hào)，并且響應(yīng)比較結(jié)果生成計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)。計(jì)數(shù)器允許信號(hào)被提供到計(jì)數(shù)器63。因此，轉(zhuǎn)換電路50將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。這里，參考電壓可以是直流電壓74。
圖5是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的諸如圖像傳感器30的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的操作的時(shí)序圖。參照?qǐng)D3和5，將更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的圖像傳感器30的操作。
斜坡信號(hào)生成器65響應(yīng)斜坡允許信號(hào)(RM_EN)生成提供到每個(gè)比較器55的(+)輸入端的斜坡信號(hào)(ROUT)。參考比較器73接收并且比較直流電壓(通過其-輸入端輸入)和斜坡信號(hào)(ROUT)(通過其+輸入端輸入)。如果直流電壓74的電平高于斜坡信號(hào)(ROUT)的電平，參考比較器73生成未激活的計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)(例如，邏輯‘低’電平)。因此，計(jì)數(shù)器63響應(yīng)未激活的計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)保持未激活狀態(tài)。換句話說，當(dāng)計(jì)數(shù)器允許信號(hào)未激活時(shí)計(jì)數(shù)器63不計(jì)數(shù)。
如果直流電壓的電平等于或小于斜坡信號(hào)(ROUT)的電平，參考比較器73的輸出信號(hào)(CNT_EN)從邏輯‘低’電平(未激活)變換到邏輯‘高’電平(激活)，并因此向計(jì)數(shù)器63提供激活的計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)。因此，計(jì)數(shù)器63響應(yīng)激活的計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)向上(或向下)數(shù)字計(jì)數(shù)。由于計(jì)數(shù)器63的輸出信號(hào)被提供到鎖存器61，鎖存器61接收計(jì)數(shù)器63的輸出信號(hào)。
換句話說，斜坡信號(hào)開始與參考信號(hào)不同以便參考比較器73初始生成未激活的計(jì)數(shù)器允許信號(hào)。當(dāng)斜坡信號(hào)等于參考信號(hào)時(shí)，參考比較器73生成激活的計(jì)數(shù)器允許信號(hào)。討論當(dāng)斜坡信號(hào)等于參考信號(hào)時(shí)發(fā)生計(jì)數(shù)器允許信號(hào)從未激活到激活的轉(zhuǎn)換，應(yīng)當(dāng)理解的是根據(jù)參考比較器的操作和/或其傳播延遲，當(dāng)斜坡信號(hào)等于或大于參考信號(hào)時(shí)可以發(fā)生變換。
每個(gè)比較器55從對(duì)應(yīng)的光敏元件41接收輸出信號(hào)和斜坡信號(hào)(ROUT)，并且比較接收的信號(hào)。如果來自對(duì)應(yīng)的光敏元件41的輸出信號(hào)的電平高于斜坡信號(hào)(ROUT)的電平，比較器55生成邏輯‘低’電平。然而，當(dāng)斜坡信號(hào)(ROUT)的電平等于或超過光敏元件41的輸出信號(hào)的電平時(shí)，來自比較器55的輸出信號(hào)從邏輯‘低’電平變換到邏輯‘高’電平。因此，鎖存器61響應(yīng)變換到邏輯‘高’電平的比較信號(hào)(COMP)鎖存計(jì)數(shù)器63的當(dāng)前輸出信號(hào)(計(jì)數(shù)值)。
因此，如果斜坡信號(hào)(ROUT)的電平等于光敏元件41的輸出信號(hào)的電平，則鎖存器61鎖存計(jì)數(shù)器63的輸出信號(hào)(計(jì)數(shù)值)，從而將光敏元件41的模擬輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)數(shù)器63的數(shù)字輸出信號(hào)(計(jì)數(shù)值)。即，鎖存器61接收計(jì)數(shù)器63的輸出信號(hào)，并且如果斜坡信號(hào)(ROUT)的電平等于光敏元件41的輸出信號(hào)的電平，則鎖存作為計(jì)數(shù)器63的輸出信號(hào)的數(shù)字信號(hào)。
圖4是表示在根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的CMOS圖像傳感器中使用的圖像傳感器31的示意圖。參照?qǐng)D4，圖像傳感器31包括像素陣列40、多個(gè)CDS電路51、轉(zhuǎn)換電路50、斜坡信號(hào)生成器65、參考CDS電路71和偏移調(diào)節(jié)電路72。偏移調(diào)節(jié)電路72可以使用參考比較器73實(shí)現(xiàn)。
圖像傳感器31的像素陣列40、轉(zhuǎn)換電路50、斜坡信號(hào)生成器65和偏移調(diào)節(jié)電路72的結(jié)構(gòu)和操作與圖3的像素陣列40、轉(zhuǎn)換電路50、斜坡信號(hào)生成器65和偏移調(diào)節(jié)電路72的結(jié)構(gòu)和操作相同。下面將描述多個(gè)CDS電路51和參考CDS電路71的結(jié)構(gòu)。
多個(gè)CDS電路51中的每一個(gè)通過數(shù)據(jù)線43接收對(duì)應(yīng)的光敏元件41的輸出信號(hào)；執(zhí)行相關(guān)的雙采樣；并且生成作為相關(guān)的雙采樣的結(jié)果的采樣信號(hào)。采樣信號(hào)被提供到對(duì)應(yīng)于CDS電路51的比較器55的(-)輸入端。參考CDS電路71接收參考電壓，執(zhí)行相關(guān)的雙采樣，并生成采樣信號(hào)。參考CDS電路71的采樣信號(hào)被提供到參考比較器73的(-)輸入端。這里，參考電壓最好是直流電壓74。計(jì)數(shù)器63響應(yīng)由參考比較器73生成的計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)開始向上(或向下)計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器63的輸出被提供到每一個(gè)鎖存器61上。
如上所述，圖5是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的諸如圖像傳感器31的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的操作時(shí)序圖。參照?qǐng)D4和5，將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像傳感器31的操作。
斜坡信號(hào)生成器65響應(yīng)斜坡允許信號(hào)(RM_EN)生成提供到每個(gè)比較器55的斜坡信號(hào)(ROUT)。參考比較器73接收并且比較參考CDS電路71的輸出信號(hào)和斜坡信號(hào)(ROUT)。如果參考CDS輸出信號(hào)的電平高于斜坡信號(hào)(ROUT)的電平，則參考比較器73生成提供給計(jì)數(shù)器63的未激活的計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)。因此，計(jì)數(shù)器63響應(yīng)未激活的計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)保持未激活狀態(tài)。換句話說，當(dāng)計(jì)數(shù)器允許信號(hào)未激活時(shí)計(jì)數(shù)器63不計(jì)數(shù)。
如果CDS輸出信號(hào)的電平等于斜坡信號(hào)(ROUT)的電平，則參考比較器73的輸出信號(hào)(CNT_EN)從邏輯‘低’電平(未激活)變換到邏輯‘高’電平(激活)，并因此向計(jì)數(shù)器63提供激活的計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)。因此，計(jì)數(shù)器63響應(yīng)激活的計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)向上(或向下)數(shù)字計(jì)數(shù)。由于計(jì)數(shù)器63的輸出信號(hào)被提供到鎖存器61，鎖存器61接收計(jì)數(shù)器63的輸出信號(hào)。
每個(gè)比較器55接收CDS電路51的輸出信號(hào)和斜坡信號(hào)(ROUT)，并且比較這些信號(hào)。如果CDS電路51的輸出信號(hào)的電平高于斜坡信號(hào)(ROUT)的電平，比較器55保持邏輯‘低’電平輸出。然而，當(dāng)斜坡信號(hào)(ROUT)的電平等于對(duì)應(yīng)的CDS電路51的輸出信號(hào)電平時(shí)，比較器55的輸出信號(hào)從邏輯‘低’電平變換到邏輯‘高’電平。因此，鎖存器61響應(yīng)變換到邏輯‘高’電平的比較信號(hào)(COMP)鎖存對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器63的當(dāng)前輸出信號(hào)。
因此，如果斜坡信號(hào)(ROUT)的電平等于CDS電路51的輸出信號(hào)的電平，對(duì)應(yīng)的鎖存器61鎖存計(jì)數(shù)器63的輸出信號(hào)(計(jì)數(shù)值)，從而將CDS電路51的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)數(shù)器63的數(shù)字輸出信號(hào)(計(jì)數(shù)值)。
由于參考比較器73接收參考CDS電路71的輸出信號(hào)，如果在輸入到參考CDS電路71的直流電壓74中沒有變化，理想地，參考比較器73可以對(duì)輸入信號(hào)‘0’執(zhí)行比較操作。因此，由于計(jì)數(shù)器63可以從輸入信號(hào)‘0’開始計(jì)數(shù)，因此鎖存器61可以輸出數(shù)字信號(hào)‘0’。
在這種情況下，如果斜坡信號(hào)(ROUT)的電平從稍微低于CDS電路51的輸出信號(hào)的電平開始，這可以保證參考比較器73的輸出信號(hào)在預(yù)定時(shí)間后改變。因?yàn)樵趫D像傳感器31中發(fā)生的偏移可以被自動(dòng)調(diào)節(jié)，所以可以降低圖像傳感器31的動(dòng)態(tài)范圍損失。
圖6是表示在根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的CMOS圖像傳感器中使用的圖像傳感器100的圖。參照?qǐng)D6，圖像傳感器100包括像素陣列40、光黑像素陣列90、轉(zhuǎn)換電路50、斜坡信號(hào)生成器65和偏移調(diào)節(jié)電路112。像素陣列40包括以二維行和列排列的多個(gè)光敏元件41，其中每個(gè)光敏元件41對(duì)應(yīng)于像素陣列40的各像素。為了響應(yīng)入射光線，每個(gè)光敏元件41生成各自的電信號(hào)，其提供到連接的數(shù)據(jù)線43。
光黑像素陣列90包括多個(gè)光黑像素91。光黑像素91可以被安排在一維列中。為了響應(yīng)入射光線，每個(gè)光黑像素91生成各自的向連接的數(shù)據(jù)線93輸出的電信號(hào)。每個(gè)光黑像素可以包括與光隔絕的光敏元件。
轉(zhuǎn)換電路50的結(jié)構(gòu)和功能與圖3的轉(zhuǎn)換電路50的結(jié)構(gòu)和功能相同。即，轉(zhuǎn)換電路50接收斜坡信號(hào)(ROUT)和每個(gè)像素41的輸出信號(hào)；比較接收的信號(hào)；并且，根據(jù)比較結(jié)果生成對(duì)應(yīng)于來自光敏元件41的輸出信號(hào)的數(shù)字信號(hào)。每個(gè)比較器55接收并比較斜坡信號(hào)(ROUT)，并且輸出對(duì)應(yīng)的光敏元件41的輸出信號(hào)，并且生成比較信號(hào)(COMP)。偏移調(diào)節(jié)電路112包括參考比較器113。
參考比較器113通過其(-)輸入端從光黑像素91接收輸出信號(hào)并通過其(+)輸入端接收斜坡信號(hào)(ROUT)。參考比較器113比較接收的信號(hào)，并通過其輸出端生成計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)。計(jì)數(shù)器允許信號(hào)被提供到計(jì)數(shù)器63。
參照?qǐng)D5和6，將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像傳感器100的操作。斜坡信號(hào)生成器65生成斜坡信號(hào)(ROUT)，其響應(yīng)斜坡允許信號(hào)(RM_EN)被提供到每個(gè)比較器55和參考比較器113。參考比較器113接收并比較斜坡信號(hào)(ROUT)和光黑像素91的輸出信號(hào)，并且響應(yīng)比較結(jié)果生成計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)。計(jì)數(shù)器允許信號(hào)被提供到計(jì)數(shù)器63。
如果光黑像素91的輸出信號(hào)的電平高于斜坡信號(hào)(ROUT)的電平，則參考比較器113生成向計(jì)數(shù)器63提供的未激活的計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)因此，計(jì)數(shù)器63響應(yīng)未激活的計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)保持未激活狀態(tài)。換句話說，計(jì)數(shù)器63響應(yīng)未激活的計(jì)數(shù)器允許信號(hào)不計(jì)數(shù)。
當(dāng)光黑像素91的輸出信號(hào)的電平等于斜坡信號(hào)(ROUT)的電平，參考比較器113生成向計(jì)數(shù)器63提供的激活的計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)。因此，計(jì)數(shù)器63響應(yīng)激活的計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)向上(或向下)數(shù)字計(jì)數(shù)。由于計(jì)數(shù)器63的輸出信號(hào)被提供到鎖存器61，因此鎖存器61接收計(jì)數(shù)器63的輸出信號(hào)。
每個(gè)比較器55接收各自的光敏元件41的輸出信號(hào)和斜坡信號(hào)(ROUT)，并且比較這些信號(hào)。如果光敏元件41的輸出信號(hào)的電平高于斜坡信號(hào)(ROUT)的電平，則比較器55生成邏輯‘低’電平。然而，當(dāng)斜坡信號(hào)(ROUT)的電平等于光敏元件41的輸出信號(hào)的電平時(shí)，比較器55的輸出信號(hào)從邏輯‘低’電平變換到邏輯‘高’電平。因此，鎖存器61響應(yīng)變換到邏輯‘高’電平的比較信號(hào)(COMP)鎖存計(jì)數(shù)器63的輸出信號(hào)(計(jì)數(shù)值)。
圖7是表示在根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的CMOS圖像傳感器中使用的圖像傳感器101的圖。參照?qǐng)D7，圖像傳感器101包括像素陣列40、光黑像素陣列90、多個(gè)CDS電路51、轉(zhuǎn)換電路50、斜坡信號(hào)生成器65、參考CDS電路111和偏移調(diào)節(jié)電路112。偏移調(diào)節(jié)電路112可以使用參考比較器113實(shí)現(xiàn)。
多個(gè)CDS電路51中的每一個(gè)接收對(duì)應(yīng)的光敏元件41的輸出信號(hào)；執(zhí)行相關(guān)的雙采樣；并且生成提供到比較器55的采樣信號(hào)。參考CDS電路111接收光黑像素91的輸出信號(hào)，執(zhí)行相關(guān)的雙采樣，并輸出采樣信號(hào)。參考比較器113接收并比較來自參考CDS電路111的輸出信號(hào)和來自斜坡信號(hào)生成器65的斜坡信號(hào)(ROUT)，并且生成提供到計(jì)數(shù)器63的計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)。
參考圖5和7，將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像傳感器101的操作。如果參考CDS比較器111的輸出信號(hào)的電平高于斜坡信號(hào)(ROUT)的電平，則參考比較器113生成提供給計(jì)數(shù)器63的未激活的計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)。如果參考CDS電路111輸出信號(hào)的電平等于斜坡信號(hào)(ROUT)的電平，則參考比較器113生成提供給計(jì)數(shù)器63的激活的計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)。因此，計(jì)數(shù)器63響應(yīng)激活的計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)向上或(向下)數(shù)字計(jì)數(shù)。由于計(jì)數(shù)器63的輸出信號(hào)被提供到鎖存器61，鎖存器61接收計(jì)數(shù)器63的輸出信號(hào)。
每個(gè)比較器55接收并且比較對(duì)應(yīng)的CDS電路51的輸出信號(hào)和斜坡信號(hào)(ROUT)。如果CDS電路51的輸出信號(hào)的電平高于斜坡信號(hào)(ROUT)的電平，則比較器55生成邏輯‘低’電平。然而，如果斜坡信號(hào)(ROUT)的電平等于CDS電路51的輸出信號(hào)的電平，則比較器55的輸出信號(hào)從邏輯‘低’電平變換到邏輯‘高’電平。因此，鎖存器61響應(yīng)變換到邏輯‘高’電平的比較信號(hào)(COMP)鎖存計(jì)數(shù)器63的輸出信號(hào)(計(jì)數(shù)值)。
圖8是表示在根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的CMOS圖像傳感器中使用的圖像傳感器130的圖。參照?qǐng)D8，圖像傳感器130包括像素陣列40、光黑像素陣列140、轉(zhuǎn)換電路50、斜坡信號(hào)生成器65、N個(gè)參考比較器157、159和161和確定電路163。
光黑像素陣列140包括多個(gè)以二維行和列排列的光黑像素141。為了響應(yīng)入射光線，每個(gè)光黑像素141生成電信號(hào)并向連接的數(shù)據(jù)線143輸出該信號(hào)。
轉(zhuǎn)換電路50的功能和結(jié)構(gòu)與圖3的轉(zhuǎn)換電路50的功能和結(jié)構(gòu)相同。N個(gè)參考比較器157、159和161中的每一個(gè)從斜坡信號(hào)生成器65接收斜坡信號(hào)(ROUT)，并且通過連接的數(shù)據(jù)線143接收對(duì)應(yīng)的光黑像素141的輸出信號(hào)；比較接收的信號(hào)；并且響應(yīng)比較結(jié)果生成比較信號(hào)(RCOMP1到RCOMPN)。比較信號(hào)被提供到確定電路163。
確定電路163接收輸出信號(hào)(RCOMP1到RCOMPN)；確定在第一狀態(tài)(如，邏輯‘低’電平)的輸出信號(hào)的數(shù)量和在第二狀態(tài)(如，邏輯‘高’電平)的輸出信號(hào)的數(shù)量；并且生成對(duì)應(yīng)于確定結(jié)果的計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)。計(jì)數(shù)器允許信號(hào)被提供到計(jì)數(shù)器63。例如，如果在邏輯‘高’狀態(tài)的輸出信號(hào)的數(shù)量等于或大于N/2，則確定電路163生成提供到計(jì)數(shù)器63的激活的計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)。然而，如果在邏輯‘低’狀態(tài)的輸出信號(hào)的數(shù)量大于N/2，則確定電路163生成提供到計(jì)數(shù)器63的未激活的計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)。
因此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像傳感器130包括以多個(gè)列排列的光黑像素141，并且確定多個(gè)參考比較器157到161的輸出信號(hào)的狀態(tài)，其中每個(gè)比較器對(duì)應(yīng)一列。因?yàn)楦鶕?jù)比較結(jié)果激活計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)，可以調(diào)節(jié)由單個(gè)像素生成的偏移的差異。通過考慮多個(gè)光黑像素的偏移，可以提供更精確的偏移。參考上述實(shí)施例可以進(jìn)一步理解圖像傳感器130的操作。
圖9是表示在根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的CMOS圖像傳感器中使用的圖像傳感器131的圖。參照?qǐng)D9，圖像傳感器131包括像素陣列40、光黑像素陣列140、轉(zhuǎn)換電路50、多個(gè)CDS電路51、斜坡信號(hào)生成器65、多個(gè)參考CDS電路151到155、N個(gè)參考比較器157到161和確定電路163。N個(gè)參考CDS電路151到155中的每一個(gè)接收對(duì)應(yīng)于參考CDS電路的數(shù)據(jù)線143的輸出，執(zhí)行相關(guān)的雙采樣，并生成采樣信號(hào)。N個(gè)參考比較器157到161中的每一個(gè)從斜坡信號(hào)生成器65接收斜坡信號(hào)(ROUT)和對(duì)應(yīng)于參考比較器的參考CDS電路的輸出信號(hào)，比較接收的信號(hào)，并生成比較信號(hào)(RCOMP1到PCOMPN)。比較信號(hào)被提供到確定電路163。
確定電路163接收輸出信號(hào)(RCOMP1到RCOMPN)；確定在第一狀態(tài)的輸出信號(hào)的數(shù)量和在第二狀態(tài)的輸出信號(hào)的數(shù)量；并且響應(yīng)確定結(jié)果生成計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)。計(jì)數(shù)器允許信號(hào)被提供到計(jì)數(shù)器63。例如，如果在第二狀態(tài)的輸出信號(hào)的數(shù)量等于或大于N/2，則確定電路163生成提供到計(jì)數(shù)器63的激活的計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)。如果在第一狀態(tài)的輸出信號(hào)的數(shù)量大于N/2，確定電路163生成提供到計(jì)數(shù)器63的未激活的計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)。
因此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像傳感器131包括以多個(gè)列排列的光黑像素141，并且確定多個(gè)參考比較器157到161的輸出信號(hào)的狀態(tài)，其中每個(gè)比較器對(duì)應(yīng)一列。因?yàn)楦鶕?jù)比較結(jié)果激活計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)，所以可以調(diào)節(jié)由單個(gè)像素生成的偏移的差異。參考上述實(shí)施例可以進(jìn)一步理解圖像傳感器131的操作。
圖10是表示適于在圖8和圖9的圖像傳感器中使用的確定電路163的電路圖。在圖10中作為例子示出的確定電路接收由五個(gè)參考比較器生成比較信號(hào)(RCOMP1到RCOMPN)。確定電路163包括多個(gè)加法器165到177、與門179和R-S觸發(fā)器181。優(yōu)選的是，多個(gè)加法器165到177中的每一個(gè)都是半加法器。
加法器165接收比較信號(hào)(RCOMP1和RCOMP2)，執(zhí)行相加操作，并因此向加法器167輸出相加之和(S)，向加法器173輸出進(jìn)位(C)。加法器167接收加法器165的輸出信號(hào)(S)和比較信號(hào)(RCOMP3)，執(zhí)行相加操作，并因此向加法器169輸出相加之和(S)，向加法器173輸出進(jìn)位(C)。加法器169接收加法器167的輸出信號(hào)(S)和比較信號(hào)(RCOMP4)，執(zhí)行相加操作，并因此向加法器171輸出相加之和(S)，向加法器175輸出進(jìn)位(C)。加法器171接收加法器169的輸出信號(hào)(S)和比較信號(hào)(RCOMP5)，執(zhí)行相加操作，并因此向與門179輸出相加之和(S)，向加法器177輸出進(jìn)位(C)。
加法器173從加法器165和167接收進(jìn)位(C)，執(zhí)行相加操作，并且將相加之和(S)提供到加法器175。加法器175從加法器173接收相加之和(S)，從加法器169接收進(jìn)位(C)，執(zhí)行相加操作，并且將相加之和(S)提供到加法器177。加法器177從加法器175接收相加之和(S)，從加法器171接收進(jìn)位(C)，執(zhí)行相加操作，并且將相加之和(S)提供到與門179。
與門接收加法器171和加法器177的輸出信號(hào)(S)，執(zhí)行與操作，并且向R-S觸發(fā)器181的設(shè)置端(S)提供該結(jié)果。R-S觸發(fā)器181通過設(shè)置端(S)接收與門179的輸出信號(hào)，通過復(fù)位端(R)接收復(fù)位信號(hào)(RESET)，并且在輸出端(Q)生成計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)。
例如，當(dāng)復(fù)位信號(hào)(RESET)在邏輯‘低’電平時(shí)，所有的比較信號(hào)RCOMP1到RCOMP3在第二狀態(tài)(邏輯‘高’電平)，并且比較信號(hào)RCOMP4和RCOMP5在第一狀態(tài)(邏輯‘低’電平)，確定電路163生成激活的計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)。然而，當(dāng)復(fù)位信號(hào)(RESET)在邏輯‘低’電平時(shí)，比較信號(hào)RCOMP1和RCOMP2在第二狀態(tài)，并且比較信號(hào)RCOMP3到RCOMP5在第一狀態(tài)，確定電路163生成未激活的計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)。
因此，確定電路163接收N個(gè)參考比較器的輸出信號(hào)，并且如果在第二狀態(tài)的輸出信號(hào)的數(shù)量大于N/2，則確定電路生成激活的計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)。然而，如果在第一狀態(tài)的輸出信號(hào)的數(shù)量大于N/2，則確定電路163生成未激活的計(jì)數(shù)器允許信號(hào)(CNT_EN)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路(如圖像傳感器)和偏移調(diào)節(jié)方法可以自動(dòng)調(diào)節(jié)在信號(hào)轉(zhuǎn)換處理中發(fā)生的偏移。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路(如圖像傳感器)和偏移調(diào)節(jié)方法可以自動(dòng)糾正或調(diào)節(jié)CDS電路、比較器和/或斜坡信號(hào)生成器的偏移，以便信號(hào)轉(zhuǎn)換電路(如圖像傳感器)可以根據(jù)其分辨率保持動(dòng)態(tài)范圍。因此，本發(fā)明實(shí)施例可以提供能自動(dòng)調(diào)節(jié)在信號(hào)轉(zhuǎn)換中產(chǎn)生的偏移的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路(如圖像傳感器)，以保持信號(hào)轉(zhuǎn)換電路(如圖像傳感器)的動(dòng)態(tài)范圍并提供其方法。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路包括光敏元件、轉(zhuǎn)換電路和偏移調(diào)節(jié)電路。光敏元件響應(yīng)入射光線生成電信號(hào)。轉(zhuǎn)換電路接收并比較斜坡信號(hào)和電信號(hào)，并且根據(jù)比較結(jié)果生成對(duì)應(yīng)于電信號(hào)的數(shù)字信號(hào)。偏移調(diào)節(jié)電路比較參考信號(hào)和斜坡信號(hào)，并且生成對(duì)應(yīng)于比較結(jié)果的允許信號(hào)。響應(yīng)該允許信號(hào)而激活轉(zhuǎn)換電路。
參考信號(hào)可以是直流(DC)信號(hào)。轉(zhuǎn)換電路包括比較器、計(jì)數(shù)器和鎖存器。比較器接收并比較斜坡信號(hào)和電信號(hào)，并且根據(jù)比較結(jié)果生成具有第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之一的比較信號(hào)。計(jì)數(shù)器響應(yīng)該允許信號(hào)數(shù)字計(jì)數(shù)。鎖存器接收計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)。為了響應(yīng)比較信號(hào)的狀態(tài)變換，鎖存器鎖存計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)，并且生成數(shù)字信號(hào)。
如果斜坡信號(hào)的電平等于電信號(hào)的電平，則轉(zhuǎn)換電路生成對(duì)應(yīng)于電信號(hào)的數(shù)字信號(hào)。轉(zhuǎn)換電路包括響應(yīng)允許信號(hào)數(shù)字計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器和接收計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)的鎖存器。如果斜坡信號(hào)的電平等于電信號(hào)的電平，則轉(zhuǎn)換電路輸出計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)作為數(shù)字信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路包括光敏元件、第一相關(guān)雙采樣電路、轉(zhuǎn)換電路、第二相關(guān)雙采樣電路和偏移調(diào)節(jié)電路。光敏元件響應(yīng)入射光線生成電信號(hào)。第一相關(guān)雙采樣電路接收電信號(hào)，執(zhí)行相關(guān)的雙采樣，并且輸出第一采樣信號(hào)。轉(zhuǎn)換電路接收并比較斜坡信號(hào)和第一采樣信號(hào)，并且根據(jù)比較結(jié)果生成對(duì)應(yīng)于電信號(hào)的數(shù)字信號(hào)。第二相關(guān)雙采樣電路接收參考電壓，執(zhí)行相關(guān)的雙采樣，并且生成第二采樣信號(hào)。偏移調(diào)節(jié)電路接收并比較第二采樣信號(hào)和斜坡信號(hào)，并且生成對(duì)應(yīng)于比較結(jié)果的允許信號(hào)。響應(yīng)該允許信號(hào)而激活轉(zhuǎn)換電路。
根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路包括像素、光黑像素、轉(zhuǎn)換電路和偏移調(diào)節(jié)電路。像素響應(yīng)入射光線生成第一電信號(hào)。光黑像素響應(yīng)輸入光線生成第二電信號(hào)。轉(zhuǎn)換電路接收并比較斜坡信號(hào)和第一電信號(hào)，并且根據(jù)比較結(jié)果生成對(duì)應(yīng)于第一電信號(hào)的數(shù)字信號(hào)。偏移調(diào)節(jié)電路比較第二電信號(hào)和斜坡信號(hào)，并且生成對(duì)應(yīng)于比較結(jié)果的允許信號(hào)。這里，響應(yīng)該允許信號(hào)而激活轉(zhuǎn)換電路。
根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例，提供一種包括像素、光黑像素、第一相關(guān)雙采樣電路、轉(zhuǎn)換電路、第二相關(guān)雙采樣電路和偏移調(diào)節(jié)電路的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路。像素響應(yīng)入射光線生成電信號(hào)。第一相關(guān)雙采樣電路接收電信號(hào)，執(zhí)行相關(guān)的雙采樣，并且輸出第一采樣信號(hào)。轉(zhuǎn)換電路接收并比較斜坡信號(hào)和第一采樣信號(hào)，并且輸出對(duì)應(yīng)于比較結(jié)果的數(shù)字信號(hào)。第二相關(guān)雙采樣電路接收光黑像素的輸出信號(hào)，執(zhí)行相關(guān)的雙采樣，并且生成第二采樣信號(hào)。偏移調(diào)節(jié)電路接收并比較第二采樣信號(hào)和斜坡信號(hào)，并且生成對(duì)應(yīng)于比較結(jié)果的允許信號(hào)。響應(yīng)該允許信號(hào)而激活轉(zhuǎn)換電路。
信號(hào)轉(zhuǎn)換電路包括比較器、計(jì)數(shù)器和鎖存器。比較器接收并比較斜坡信號(hào)和第一采樣信號(hào)，并且對(duì)應(yīng)于比較結(jié)果生成具有第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之一的比較信號(hào)。計(jì)數(shù)器響應(yīng)允許信號(hào)數(shù)字計(jì)數(shù)。鎖存器接收計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)，并且響應(yīng)比較信號(hào)的狀態(tài)變換鎖存計(jì)數(shù)器生成的數(shù)字信號(hào)。
如果斜坡信號(hào)的電平等于第一采樣信號(hào)的電平，則轉(zhuǎn)換電路生成對(duì)應(yīng)于電信號(hào)的數(shù)字信號(hào)。轉(zhuǎn)換電路包括響應(yīng)允許信號(hào)數(shù)字計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器和接收計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)的鎖存器。如果斜坡信號(hào)的電平等于第一采樣信號(hào)的電平，則轉(zhuǎn)換電路輸出計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)作為數(shù)字信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路包括光敏元件、多個(gè)光黑像素、轉(zhuǎn)換電路、多個(gè)參考比較器和確定電路。光敏元件響應(yīng)入射光線生成電信號(hào)。多個(gè)光黑像素連接到各自的數(shù)據(jù)線。轉(zhuǎn)換電路接收并比較斜坡信號(hào)和電信號(hào)，并且生成對(duì)應(yīng)于比較結(jié)果的數(shù)字信號(hào)。多個(gè)參考比較器中的每一個(gè)接收斜坡信號(hào)和連接的數(shù)據(jù)線的輸出信號(hào)，比較這些信號(hào)，并且生成對(duì)應(yīng)于比較結(jié)果的比較信號(hào)。確定電路接收多個(gè)參考比較器的輸出信號(hào)，確定多個(gè)參考比較器中每一個(gè)的輸出信號(hào)的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)，并且輸出對(duì)應(yīng)于確定結(jié)果的允許信號(hào)。響應(yīng)激活的允許信號(hào)而激活轉(zhuǎn)換電路。
根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路包括光敏元件、多個(gè)光黑像素、第一相關(guān)雙采樣電路、轉(zhuǎn)換電路、多個(gè)第二相關(guān)雙采樣電路、多個(gè)參考比較器和確定電路。光敏元件響應(yīng)入射光線生成電信號(hào)。多個(gè)光黑像素連接到各自的數(shù)據(jù)線。第一相關(guān)雙采樣電路接收電信號(hào)，執(zhí)行相關(guān)的雙采樣，并且生成第一采樣信號(hào)。轉(zhuǎn)換電路接收并比較斜坡信號(hào)和第一采樣信號(hào)，并且根據(jù)比較結(jié)果生成對(duì)應(yīng)于電信號(hào)的數(shù)字信號(hào)。
多個(gè)第二相關(guān)雙采樣電路中的每一個(gè)接收連接的數(shù)據(jù)線的輸出信號(hào)，執(zhí)行相關(guān)的雙采樣，并且生成第二采樣信號(hào)。多個(gè)參考比較器中的每一個(gè)接收斜坡信號(hào)和對(duì)應(yīng)于參考比較器的第二相關(guān)雙采樣電路的輸出信號(hào)，比較接收的信號(hào)，并且生成對(duì)應(yīng)于比較結(jié)果的比較信號(hào)。確定電路接收多個(gè)參考比較器的輸出信號(hào)，確定多個(gè)參考比較器中每一個(gè)的輸出信號(hào)的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)，并且輸出對(duì)應(yīng)于確定結(jié)果的允許信號(hào)。響應(yīng)激活的允許信號(hào)而激活轉(zhuǎn)換電路。
根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，可以提供一種信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的偏移調(diào)節(jié)方法。響應(yīng)入射光線生成電信號(hào)。接收并比較斜坡信號(hào)和電信號(hào)，并且根據(jù)比較結(jié)果生成對(duì)應(yīng)于電信號(hào)的數(shù)字信號(hào)。比較參考信號(hào)和斜坡信號(hào)，并且生成對(duì)應(yīng)于比較結(jié)果的允許信號(hào)。響應(yīng)允許信號(hào)生成數(shù)字信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，可以提供一種信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的偏移調(diào)節(jié)方法。可以檢測(cè)入射光線或圖像，并且生成對(duì)應(yīng)于檢測(cè)的圖像的電信號(hào)。接收電信號(hào)，執(zhí)行相關(guān)的雙采樣，生成第一采樣信號(hào)。接收參考電壓，執(zhí)行相關(guān)的雙采樣，輸出第二采樣信號(hào)。接收并比較第一采樣信號(hào)和斜坡信號(hào)，并且根據(jù)比較結(jié)果生成對(duì)應(yīng)于電信號(hào)的數(shù)字信號(hào)。接收并比較第二采樣信號(hào)和斜坡信號(hào)，并且生成對(duì)應(yīng)于比較結(jié)果的允許信號(hào)。響應(yīng)允許信號(hào)生成數(shù)字信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，可以提供一種信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的偏移調(diào)節(jié)方法。響應(yīng)入射光線生成第一電信號(hào)。響應(yīng)入射光線生成第二電信號(hào)。接收并比較斜坡信號(hào)和第一電信號(hào)，并且根據(jù)比較結(jié)果輸出對(duì)應(yīng)于第一電信號(hào)的數(shù)字信號(hào)。比較第二電信號(hào)和斜坡信號(hào)，并且生成對(duì)應(yīng)于比較結(jié)果的允許信號(hào)。響應(yīng)激活的允許信號(hào)生成數(shù)字信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，可以提供一種信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的偏移調(diào)節(jié)方法。響應(yīng)入射光線生成第一電信號(hào)。響應(yīng)入射光線生成第二電信號(hào)。接收第一電信號(hào)，執(zhí)行相關(guān)的雙采樣，并生成第一采樣信號(hào)。接收并比較斜坡信號(hào)和第一采樣信號(hào)，并且根據(jù)比較結(jié)果生成對(duì)應(yīng)于第一電信號(hào)的數(shù)字信號(hào)。接收第二電信號(hào)，執(zhí)行相關(guān)的雙采樣，并生成第二采樣信號(hào)。接收并比較第二采樣信號(hào)和斜坡信號(hào)，并且生成對(duì)應(yīng)于比較結(jié)果的允許信號(hào)。響應(yīng)激活的允許信號(hào)輸出數(shù)字信號(hào)。
應(yīng)當(dāng)理解的是，可在不背離本發(fā)明原理實(shí)質(zhì)的前提下對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行各種修改。所有的修改應(yīng)當(dāng)包括在本發(fā)明的權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種圖像傳感器包括光敏元件，用于生成對(duì)應(yīng)于照射其上的光線的電信號(hào)；斜坡信號(hào)生成器，用于生成斜坡信號(hào)，其中斜坡信號(hào)的生成響應(yīng)斜坡允許信號(hào)的激活而啟動(dòng)；偏移調(diào)節(jié)電路，用于在激活斜坡允許信號(hào)和啟動(dòng)斜坡信號(hào)的生成后生成計(jì)數(shù)器允許信號(hào)；計(jì)數(shù)器，用于響應(yīng)計(jì)數(shù)器允許信號(hào)的生成而啟動(dòng)計(jì)數(shù)；及鎖存器，用于響應(yīng)斜坡信號(hào)和對(duì)應(yīng)于入射到光敏元件上的光線的電信號(hào)的比較結(jié)果鎖存計(jì)數(shù)器的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中偏移調(diào)節(jié)電路被設(shè)計(jì)為響應(yīng)斜坡信號(hào)和參考信號(hào)的比較結(jié)果激活計(jì)數(shù)器允許信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像傳感器，其中偏移調(diào)節(jié)電路被設(shè)計(jì)為當(dāng)斜坡信號(hào)等于參考信號(hào)時(shí)激活計(jì)數(shù)器允許信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像傳感器，其中當(dāng)響應(yīng)激活的斜坡允許信號(hào)啟動(dòng)斜坡信號(hào)的生成時(shí)，斜坡信號(hào)不等于參考信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像傳感器，其中參考信號(hào)包括直流電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像傳感器，其中參考信號(hào)包括由光黑像素生成的電信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像傳感器，其中光黑像素包括與光隔絕的第二光敏元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中在與斜坡信號(hào)比較之前，對(duì)應(yīng)于入射到光敏元件上的光線的電信號(hào)經(jīng)受相關(guān)雙采樣。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像傳感器，其中偏移調(diào)節(jié)電路響應(yīng)斜坡信號(hào)和參考信號(hào)的比較結(jié)果激活計(jì)數(shù)器允許信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像傳感器，其中當(dāng)啟動(dòng)斜坡信號(hào)的生成時(shí)，斜坡信號(hào)不等于參考信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像傳感器，其中偏移調(diào)節(jié)電路被設(shè)計(jì)為比較參考信號(hào)和斜坡信號(hào)，并且響應(yīng)該比較結(jié)果激活計(jì)數(shù)器允許信號(hào)，其中在與斜坡信號(hào)比較之前對(duì)參考信號(hào)進(jìn)行相關(guān)雙采樣。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像傳感器，其中參考信號(hào)包括直流電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像傳感器，其中參考信號(hào)包括由光黑像素生成的電信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的圖像傳感器，其中光黑像素包括與光隔絕的第二光敏元件。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器，其中光敏元件包括以行和列排列的多個(gè)光敏元件中的一個(gè)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的圖像傳感器，其中每個(gè)光敏元件對(duì)應(yīng)于被檢測(cè)的圖像的像素。
17.一種檢測(cè)圖像的方法，該方法包括生成對(duì)應(yīng)于入射到光敏元件上的光線的電信號(hào)；響應(yīng)斜坡允許信號(hào)的激活而啟動(dòng)斜坡信號(hào)的生成；在激活斜坡允許信號(hào)和啟動(dòng)斜坡信號(hào)的生成后生成計(jì)數(shù)器允許信號(hào)；響應(yīng)計(jì)數(shù)器允許信號(hào)的生成而啟動(dòng)計(jì)數(shù)；及響應(yīng)斜坡信號(hào)和對(duì)應(yīng)于入射到光敏元件上的光線的電信號(hào)的比較結(jié)果鎖存計(jì)數(shù)值。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中生成計(jì)數(shù)器允許信號(hào)包括將斜坡信號(hào)與參考信號(hào)比較，并且響應(yīng)該比較結(jié)果激活計(jì)數(shù)器允許信號(hào)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中生成計(jì)數(shù)器允許信號(hào)包括當(dāng)斜坡信號(hào)等于參考信號(hào)時(shí)生成計(jì)數(shù)器允許信號(hào)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中當(dāng)斜坡信號(hào)的生成被啟動(dòng)時(shí)，斜坡信號(hào)和參考信號(hào)是不同的。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中參考信號(hào)包括直流電壓。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中參考信號(hào)包括由光黑像素生成的電信號(hào)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中光黑像素包括與光隔絕的第二光敏元件。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中對(duì)應(yīng)于入射到光敏元件上的光線的電信號(hào)在與斜坡信號(hào)比較之前接受相關(guān)雙采樣。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中生成計(jì)數(shù)器允許信號(hào)包括當(dāng)斜坡信號(hào)等于參考信號(hào)時(shí)，激活計(jì)數(shù)器允許信號(hào)。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中當(dāng)斜坡信號(hào)的生成被啟動(dòng)時(shí)，斜坡信號(hào)和參考信號(hào)是不同的。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的圖像傳感器，其中偏移調(diào)節(jié)電路被設(shè)計(jì)為比較參考信號(hào)和斜坡信號(hào)，并且響應(yīng)該比較結(jié)果激活計(jì)數(shù)器允許信號(hào)，其中在與斜坡信號(hào)比較之前對(duì)參考信號(hào)進(jìn)行相關(guān)雙采樣。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中參考信號(hào)包括直流電壓。
29.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中參考信號(hào)包括由光黑像素生成的電信號(hào)。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中光黑像素包括與光隔絕的第二光敏元件。
31.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中光敏元件包括以行和列排列的多個(gè)光敏元件中的一個(gè)。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中每個(gè)光敏元件對(duì)應(yīng)于被檢測(cè)的圖像的像素。
33.一種信號(hào)轉(zhuǎn)換電路包括光敏元件，用于響應(yīng)輸入光線生成電信號(hào)；轉(zhuǎn)換電路，用于比較斜坡信號(hào)和電信號(hào)，生成第一比較結(jié)果，并且響應(yīng)第一比較結(jié)果輸出對(duì)應(yīng)于電信號(hào)的數(shù)字信號(hào)；及偏移調(diào)節(jié)電路，用于比較參考信號(hào)和斜坡信號(hào)，生成第二比較結(jié)果并且輸出對(duì)應(yīng)于第二比較結(jié)果的允許信號(hào)，其中響應(yīng)允許信號(hào)激活轉(zhuǎn)換電路。
34.如權(quán)利要求33所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，其中參考信號(hào)是直流電(DC)。
35.如權(quán)利要求33所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，其中轉(zhuǎn)換電路包括比較器，用于接收并比較斜坡信號(hào)和電信號(hào)，并且根據(jù)第一比較結(jié)果輸出具有第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之一的比較信號(hào)；計(jì)數(shù)器，用于響應(yīng)允許信號(hào)數(shù)字計(jì)數(shù)；及鎖存器，用于響應(yīng)比較信號(hào)的狀態(tài)變換接收計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)，鎖存計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)，并且輸出數(shù)字信號(hào)。
36.如權(quán)利要求33所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，其中光敏元件檢測(cè)預(yù)定的圖像，并且生成對(duì)應(yīng)于檢測(cè)的圖像的電信號(hào)。
37.如權(quán)利要求33所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，其中如果斜坡信號(hào)的電平等于電信號(hào)的電平，則轉(zhuǎn)換電路輸出對(duì)應(yīng)于電信號(hào)的數(shù)字信號(hào)。
38.如權(quán)利要求33所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，其中轉(zhuǎn)換電路包括計(jì)數(shù)器，用于響應(yīng)允許信號(hào)數(shù)字計(jì)數(shù)；及鎖存器，用于接收計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)，并且如果斜坡信號(hào)的電平等于電信號(hào)的電平，則輸出計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)作為數(shù)字信號(hào)。
39.一種信號(hào)轉(zhuǎn)換電路包括光敏元件，用于響應(yīng)入射光線生成電信號(hào)；第一相關(guān)雙采樣電路，用于接收電信號(hào)，執(zhí)行相關(guān)的雙采樣，并且輸出第一采樣信號(hào)；轉(zhuǎn)換電路，用于接收并比較斜坡信號(hào)和第一采樣信號(hào)，生成第一比較結(jié)果并且根據(jù)第一比較結(jié)果輸出對(duì)應(yīng)于電信號(hào)的數(shù)字信號(hào)；第二相關(guān)雙采樣電路，用于接收參考電壓，執(zhí)行相關(guān)的雙采樣，并且輸出第二采樣信號(hào)；及偏移調(diào)節(jié)電路，用于接收并比較第二采樣信號(hào)和斜坡信號(hào)，生成第二比較結(jié)果并且輸出對(duì)應(yīng)于第二比較結(jié)果的允許信號(hào)，其中響應(yīng)允許信號(hào)激活轉(zhuǎn)換電路。
40.如權(quán)利要求39所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，其中參考信號(hào)是直流電(DC)。
41.如權(quán)利要求39所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，其中轉(zhuǎn)換電路包括比較器，用于接收并比較斜坡信號(hào)和第一采樣信號(hào)，并且輸出對(duì)應(yīng)于第一比較結(jié)果的具有預(yù)定狀態(tài)的比較信號(hào)；計(jì)數(shù)器，用于響應(yīng)允許信號(hào)數(shù)字計(jì)數(shù)；及鎖存器，用于接收計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)，并且響應(yīng)比較信號(hào)的狀態(tài)變換鎖存計(jì)數(shù)器輸出的數(shù)字信號(hào)。
42.如權(quán)利要求39所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，其中如果斜坡信號(hào)的電平等于第一采樣信號(hào)的電平，則轉(zhuǎn)換電路輸出對(duì)應(yīng)于電信號(hào)的數(shù)字信號(hào)。
43.如權(quán)利要求39所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，其中轉(zhuǎn)換電路包括計(jì)數(shù)器，用于響應(yīng)允許信號(hào)數(shù)字計(jì)數(shù)；及鎖存器，用于接收計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)，并且如果斜坡信號(hào)的電平等于第一采樣信號(hào)的電平，則輸出計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)作為數(shù)字信號(hào)。
44.一種信號(hào)轉(zhuǎn)換電路包括像素，用于響應(yīng)入射光線生成第一電信號(hào)；光黑像素，用于響應(yīng)輸入光線生成第二電信號(hào)；轉(zhuǎn)換電路，用于接收并比較斜坡信號(hào)和第一電信號(hào)，生成第一比較結(jié)果并且根據(jù)第一比較結(jié)果輸出對(duì)應(yīng)于第一電信號(hào)的數(shù)字信號(hào)；及偏移調(diào)節(jié)電路，用于比較第二電信號(hào)和斜坡信號(hào)，生成第二比較結(jié)果，并且輸出對(duì)應(yīng)于第二比較結(jié)果的允許信號(hào)，其中響應(yīng)允許信號(hào)激活轉(zhuǎn)換電路。
45.如權(quán)利要求44所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，其中轉(zhuǎn)換電路包括比較器，用于接收并比較斜坡信號(hào)和電信號(hào)，并且輸出對(duì)應(yīng)于第一比較結(jié)果的具有預(yù)定狀態(tài)的比較信號(hào)；計(jì)數(shù)器，用于響應(yīng)允許信號(hào)數(shù)字計(jì)數(shù)；及鎖存器，用于接收計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)，并且響應(yīng)比較信號(hào)的狀態(tài)變換鎖存從計(jì)數(shù)器輸出的數(shù)字信號(hào)。
46.如權(quán)利要求44所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，其中如果斜坡信號(hào)的電平等于第一電信號(hào)的電平，則轉(zhuǎn)換電路輸出對(duì)應(yīng)于第一電信號(hào)的數(shù)字信號(hào)。
47.如權(quán)利要求44所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，其中轉(zhuǎn)換電路包括計(jì)數(shù)器，用于響應(yīng)允許信號(hào)數(shù)字計(jì)數(shù)；及鎖存器，用于接收計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)，并且如果斜坡信號(hào)的電平等于第一電信號(hào)的電平，則輸出計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)作為數(shù)字信號(hào)。
48.一種信號(hào)轉(zhuǎn)換電路包括像素，用于響應(yīng)入射光線生成電信號(hào)；光黑像素；第一相關(guān)雙采樣電路，用于接收電信號(hào)，執(zhí)行相關(guān)的雙采樣，并且輸出第一采樣信號(hào)；轉(zhuǎn)換電路，用于接收并比較斜坡信號(hào)和第一采樣信號(hào)，生成第一比較結(jié)果，并且輸出對(duì)應(yīng)于第一比較結(jié)果的數(shù)字信號(hào)；第二相關(guān)雙采樣電路，用于接收光黑像素的輸出信號(hào)，執(zhí)行相關(guān)的雙采樣，并且輸出第二采樣信號(hào)；偏移調(diào)節(jié)電路，用于接收并比較第二采樣信號(hào)和斜坡信號(hào)，生成第二比較結(jié)果，并且輸出對(duì)應(yīng)于第二比較結(jié)果的允許信號(hào)，其中響應(yīng)允許信號(hào)激活轉(zhuǎn)換電路。
49.如權(quán)利要求48所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，其中轉(zhuǎn)換電路包括比較器，用于接收并比較斜坡信號(hào)和第一采樣信號(hào)，并且輸出具有對(duì)應(yīng)于第一比較結(jié)果的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之一的比較信號(hào)；計(jì)數(shù)器，用于響應(yīng)允許信號(hào)數(shù)字計(jì)數(shù)；及鎖存器，用于接收計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)，并且響應(yīng)比較信號(hào)的狀態(tài)變換鎖存從計(jì)數(shù)器輸出的數(shù)字信號(hào)。
50.如權(quán)利要求48所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，其中如果斜坡信號(hào)的電平等于第一采樣信號(hào)的電平，則轉(zhuǎn)換電路輸出對(duì)應(yīng)于電信號(hào)的數(shù)字信號(hào)。
51.如權(quán)利要求48所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，其中轉(zhuǎn)換電路包括計(jì)數(shù)器，用于響應(yīng)允許信號(hào)數(shù)字計(jì)數(shù)；及鎖存器，用于接收計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)，并且如果斜坡信號(hào)的電平等于第一采樣信號(hào)的電平，則輸出計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)作為數(shù)字信號(hào)。
52.一種轉(zhuǎn)換電路包括光敏元件，用于響應(yīng)入射光線生成電信號(hào)；多個(gè)光黑像素，其連接到各自的數(shù)據(jù)線；轉(zhuǎn)換電路，用于接收并比較斜坡信號(hào)和電信號(hào)，生成第一比較結(jié)果并且輸出對(duì)應(yīng)于第一比較結(jié)果的數(shù)字信號(hào)；多個(gè)參考比較器，其中每一個(gè)用于接收斜坡信號(hào)和連接的數(shù)據(jù)線的輸出信號(hào)，比較這些信號(hào)，生成第二比較結(jié)果，并且輸出對(duì)應(yīng)于第二比較結(jié)果的比較信號(hào)；及確定電路，用于接收多個(gè)參考比較器的輸出信號(hào)，確定多個(gè)參考比較器中每一個(gè)的輸出信號(hào)的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)，并且輸出對(duì)應(yīng)于確定結(jié)果的允許信號(hào)，其中響應(yīng)激活的允許信號(hào)激活轉(zhuǎn)換電路。
53.如權(quán)利要求52所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，其中轉(zhuǎn)換電路包括比較器，用于接收并比較斜坡信號(hào)和電信號(hào)，并且輸出對(duì)應(yīng)于第一比較結(jié)果的具有第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之一的比較信號(hào)；計(jì)數(shù)器，用于響應(yīng)允許信號(hào)數(shù)字計(jì)數(shù)；及鎖存器，用于接收計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)，并且響應(yīng)比較信號(hào)的狀態(tài)變換鎖存從計(jì)數(shù)器輸出的數(shù)字信號(hào)。
54.如權(quán)利要求52所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，其中如果在第二狀態(tài)的比較信號(hào)的數(shù)量大于在第一狀態(tài)的比較信號(hào)的數(shù)量，激活允許信號(hào)。
55.如權(quán)利要求52所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，其中如果斜坡信號(hào)的電平等于電信號(hào)的電平，則轉(zhuǎn)換電路輸出對(duì)應(yīng)于電信號(hào)的數(shù)字信號(hào)。
56.如權(quán)利要求52所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，其中轉(zhuǎn)換電路包括計(jì)數(shù)器，用于響應(yīng)允許信號(hào)數(shù)字計(jì)數(shù)；及鎖存器，用于接收計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)，并且如果斜坡信號(hào)的電平等于電信號(hào)的電平，則鎖存計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)。
57.一種信號(hào)轉(zhuǎn)換電路包括光敏元件，用于響應(yīng)入射光線生成電信號(hào)；多個(gè)光黑像素，其連接到各自的數(shù)據(jù)線；第一相關(guān)雙采樣電路，用于接收電信號(hào)，執(zhí)行相關(guān)的雙采樣，并且輸出第一采樣信號(hào)；轉(zhuǎn)換電路，用于接收并比較斜坡信號(hào)和第一采樣信號(hào)，生成第一比較結(jié)果，并且根據(jù)第一比較結(jié)果輸出對(duì)應(yīng)于電信號(hào)的數(shù)字信號(hào)；多個(gè)第二相關(guān)雙采樣電路，其中每一個(gè)用于接收連接的數(shù)據(jù)線的輸出信號(hào)，執(zhí)行相關(guān)的雙采樣，并且輸出第二采樣信號(hào)；多個(gè)參考比較器，其中每一個(gè)用于接收斜坡信號(hào)和對(duì)應(yīng)于參考比較器的第二相關(guān)雙采樣電路的輸出信號(hào)，比較接收的信號(hào)，生成第二比較結(jié)果，并且輸出對(duì)應(yīng)于第二比較結(jié)果的比較信號(hào)；及確定電路，用于接收多個(gè)參考比較器的輸出信號(hào)，確定多個(gè)參考比較器中每一個(gè)的輸出信號(hào)的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)，并且輸出對(duì)應(yīng)于確定結(jié)果的允許信號(hào)，其中響應(yīng)激活的允許信號(hào)激活轉(zhuǎn)換電路。
58.如權(quán)利要求57所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，其中轉(zhuǎn)換電路包括比較器，用于接收并比較斜坡信號(hào)和電信號(hào)，并且輸出對(duì)應(yīng)于第一比較結(jié)果的具有第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之一的比較信號(hào)；計(jì)數(shù)器，用于響應(yīng)允許信號(hào)數(shù)字計(jì)數(shù)；及鎖存器，用于接收計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)，并且響應(yīng)比較信號(hào)的狀態(tài)變換鎖存計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)。
59.如權(quán)利要求57所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，其中如果在第二狀態(tài)的比較信號(hào)的數(shù)量大于在第一狀態(tài)的比較信號(hào)的數(shù)量，則激活允許信號(hào)。
60.如權(quán)利要求57所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，其中轉(zhuǎn)換電路包含鎖存器，用于當(dāng)斜坡信號(hào)的電平等于第一采樣信號(hào)的電平時(shí)，輸出對(duì)應(yīng)于電信號(hào)的數(shù)字信號(hào)。
61.如權(quán)利要求57所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，其中轉(zhuǎn)換電路包括計(jì)數(shù)器，用于響應(yīng)允許信號(hào)數(shù)字計(jì)數(shù)；及鎖存器，用于接收計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)，并且如果斜坡信號(hào)的電平等于第一采樣信號(hào)的電平，則鎖存計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)。
62.一種信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的偏移調(diào)節(jié)方法包括響應(yīng)入射光線生成電信號(hào)；接收并比較斜坡信號(hào)和電信號(hào)，生成第一比較結(jié)果，并且根據(jù)第一比較結(jié)果生成對(duì)應(yīng)于電信號(hào)的數(shù)字信號(hào)；及比較參考信號(hào)和斜坡信號(hào)，生成第二比較結(jié)果，并且輸出對(duì)應(yīng)于第二比較結(jié)果的允許信號(hào)，其中在輸出數(shù)字信號(hào)過程中，響應(yīng)允許信號(hào)生成該數(shù)字信號(hào)。
63.根據(jù)權(quán)利要求62所述的偏移調(diào)節(jié)方法，其中參考信號(hào)是直流電壓。
64.根據(jù)權(quán)利要求62所述的偏移調(diào)節(jié)方法，其中輸出數(shù)字信號(hào)包括接收并比較斜坡信號(hào)和電信號(hào)，并且輸出對(duì)應(yīng)于比較結(jié)果的具有邏輯‘高’狀態(tài)或邏輯‘低’狀態(tài)的比較信號(hào)；響應(yīng)允許信號(hào)數(shù)字計(jì)數(shù)；及接收數(shù)字計(jì)數(shù)的信號(hào)，并且響應(yīng)比較信號(hào)的狀態(tài)變換鎖存該信號(hào)。
65.根據(jù)權(quán)利要求62所述的偏移調(diào)節(jié)方法，其中輸出數(shù)字信號(hào)包括響應(yīng)允許信號(hào)數(shù)字計(jì)數(shù)；及接收計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)，并且如果斜坡信號(hào)的電平等于電信號(hào)的電平，則鎖存該輸出信號(hào)。
66.一種信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的偏移調(diào)節(jié)方法包括檢測(cè)入射光線或圖像，并且生成對(duì)應(yīng)于檢測(cè)的圖像的電信號(hào)；接收電信號(hào)，執(zhí)行相關(guān)的雙采樣，并且輸出第一采樣信號(hào)；接收參考電壓，執(zhí)行相關(guān)的雙采樣，并且輸出第二采樣信號(hào)；接收并比較第一采樣信號(hào)和斜坡信號(hào)，并且生成第一比較結(jié)果；根據(jù)第一比較結(jié)果輸出對(duì)應(yīng)于電信號(hào)的數(shù)字信號(hào)；接收并比較第二采樣信號(hào)和斜坡信號(hào)，并且生成第二比較結(jié)果；及輸出對(duì)應(yīng)于第二比較結(jié)果的允許信號(hào)，其中在輸出數(shù)字信號(hào)過程中，響應(yīng)允許信號(hào)生成該數(shù)字信號(hào)。
67.根據(jù)權(quán)利要求66所述的偏移調(diào)節(jié)方法，其中輸出數(shù)字信號(hào)包括接收并比較斜坡信號(hào)和電信號(hào)，并且輸出對(duì)應(yīng)于比較結(jié)果的具有邏輯‘高’狀態(tài)或邏輯‘低’狀態(tài)的比較信號(hào)；及響應(yīng)允許信號(hào)數(shù)字計(jì)數(shù)，并且響應(yīng)比較信號(hào)的狀態(tài)變換鎖存數(shù)字計(jì)數(shù)的信號(hào)。
68.根據(jù)權(quán)利要求66所述的偏移調(diào)節(jié)方法，其中輸出數(shù)字信號(hào)包括響應(yīng)允許信號(hào)數(shù)字計(jì)數(shù)；及接收計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)，并且如果斜坡信號(hào)的電平等于第一采樣信號(hào)的電平，則鎖存該輸出信號(hào)。
69.一種信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的偏移調(diào)節(jié)方法包括響應(yīng)入射光線生成第一電信號(hào)；響應(yīng)入射光線生成第二電信號(hào)；接收并比較斜坡信號(hào)和第一電信號(hào)，并且生成第一比較結(jié)果；根據(jù)第一比較結(jié)果輸出對(duì)應(yīng)于第一電信號(hào)的數(shù)字信號(hào)；比較第二電信號(hào)和斜坡信號(hào)，并且生成第二比較結(jié)果；及輸出對(duì)應(yīng)于第二比較結(jié)果的允許信號(hào)，其中在輸出數(shù)字信號(hào)過程中，響應(yīng)激活的允許信號(hào)生成該數(shù)字信號(hào)。
70.根據(jù)權(quán)利要求69所述的偏移調(diào)節(jié)方法，其中輸出數(shù)字信號(hào)包括接收并比較斜坡信號(hào)和第一電信號(hào)，并且輸出對(duì)應(yīng)于比較結(jié)果的具有邏輯‘高’狀態(tài)或邏輯‘低’狀態(tài)的比較信號(hào)；響應(yīng)允許信號(hào)數(shù)字計(jì)數(shù)；及接收數(shù)字計(jì)數(shù)的信號(hào)，并且響應(yīng)比較信號(hào)的狀態(tài)變換鎖存該信號(hào)。
71.根據(jù)權(quán)利要求69所述的偏移調(diào)節(jié)方法，其中輸出數(shù)字信號(hào)包括響應(yīng)允許信號(hào)數(shù)字計(jì)數(shù)；及接收計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)，并且如果斜坡信號(hào)的電平等于第一電信號(hào)的電平，則鎖存該輸出信號(hào)。
72.一種信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的偏移調(diào)節(jié)方法包括響應(yīng)入射光線生成第一電信號(hào)；響應(yīng)入射光線生成第二電信號(hào)；接收第一電信號(hào)，執(zhí)行相關(guān)的雙采樣，并輸出第一采樣信號(hào)；接收并比較斜坡信號(hào)和第一采樣信號(hào)，并且生成第一比較結(jié)果；根據(jù)第一比較結(jié)果輸出對(duì)應(yīng)于第一電信號(hào)的數(shù)字信號(hào)；接收第二電信號(hào)，執(zhí)行相關(guān)的雙采樣，并輸出第二采樣信號(hào)；接收并比較第二采樣信號(hào)和斜坡信號(hào)，并且生成第二比較結(jié)果；及輸出對(duì)應(yīng)于第二比較結(jié)果的允許信號(hào)，其中在輸出數(shù)字信號(hào)過程中，響應(yīng)激活的允許信號(hào)輸出數(shù)字信號(hào)。
73.根據(jù)權(quán)利要求72所述的偏移調(diào)節(jié)方法，其中輸出數(shù)字信號(hào)包括接收并比較斜坡信號(hào)和第一電信號(hào)，并且輸出對(duì)應(yīng)于比較結(jié)果的具有邏輯‘高’狀態(tài)或邏輯‘低’狀態(tài)的比較信號(hào)；響應(yīng)允許信號(hào)數(shù)字計(jì)數(shù)；及接收數(shù)字計(jì)數(shù)的信號(hào)，并且響應(yīng)比較信號(hào)的狀態(tài)變換鎖存該信號(hào)。
74.一種信號(hào)轉(zhuǎn)換電路包括轉(zhuǎn)換單元，用于接收并比較對(duì)應(yīng)于檢測(cè)的圖像的電信號(hào)和斜坡信號(hào)，并且如果斜坡信號(hào)的電平等于電信號(hào)的電平，輸出對(duì)應(yīng)于電信號(hào)的數(shù)字信號(hào)；及偏移調(diào)節(jié)電路，用于比較參考信號(hào)和斜坡信號(hào)并且生成對(duì)應(yīng)于比較結(jié)果的允許信號(hào)，其中轉(zhuǎn)換電路為響應(yīng)允許信號(hào)，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
75.根據(jù)權(quán)利要求74所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，其中轉(zhuǎn)換電路包括比較器，用于接收并比較斜坡信號(hào)和電信號(hào)，并且根據(jù)比較結(jié)果輸出在邏輯‘高’狀態(tài)或邏輯‘低’狀態(tài)的比較信號(hào)；計(jì)數(shù)器，用于響應(yīng)允許信號(hào)開始計(jì)數(shù)；及鎖存器，其連接到計(jì)數(shù)器的輸出端，用于接收計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)，并且響應(yīng)比較信號(hào)的狀態(tài)變換鎖存該計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)。
76.根據(jù)權(quán)利要求75所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，其中如果斜坡信號(hào)的電平等于電信號(hào)的電平，則變換比較信號(hào)的狀態(tài)。
全文摘要
一種圖像傳感器包括光敏元件，用于生成對(duì)應(yīng)于照射其上的光線的電信號(hào)和斜坡信號(hào)生成器，用于生成斜坡信號(hào)。斜坡信號(hào)的生成響應(yīng)斜坡允許信號(hào)的激活而啟動(dòng)。偏移調(diào)節(jié)電路在激活斜坡允許信號(hào)和啟動(dòng)斜坡信號(hào)的生成后生成計(jì)數(shù)器允許信號(hào)。計(jì)數(shù)器響應(yīng)計(jì)數(shù)器允許信號(hào)的生成而啟動(dòng)計(jì)數(shù)。鎖存器響應(yīng)斜坡信號(hào)和對(duì)應(yīng)于入射到光敏元件上的光線的電信號(hào)的比較結(jié)果鎖存計(jì)數(shù)器的輸出。也討論了其相關(guān)的方法。
文檔編號(hào)H04N5/378GK1458792SQ0312331
公開日2003年11月26日 申請(qǐng)日期2003年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月14日
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