專利名稱：包括偏移調節(jié)的圖像傳感器及其相關方法
技術領域：
本發(fā)明涉及傳感器，尤其涉及圖像傳感器及其相關方法。
背景技術：
通常，CMOS圖像傳感器包括單元像素，其中每個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信號來形成圖像。
圖1表示在現(xiàn)有技術的CMOS圖像傳感器中使用的斜坡(ramp)比較模擬-數(shù)字轉換器。參照圖1，斜坡比較模擬-數(shù)字轉換器包括多個像素11、多個相關的雙采樣(CDS)電路15、斜坡信號生成器21、多個比較器17、計數(shù)器23和多個鎖存器19。
每個像素11響應入射光線生成電信號(例如，模擬信號)，電信號通過與像素連接的數(shù)據(jù)線13被輸入到CDS電路15。每個CDS電路15接收電信號，執(zhí)行相關的雙采樣，并且將采樣的信號輸出到對應于CDS電路15的比較器17。
斜坡信號生成器21響應斜坡允許信號(EN1)輸出斜坡信號(OUT)。多個比較器17中的每一個通過(+)極接收斜坡信號，并且通過(-)極接收CDS電路15的輸出信號。比較器17比較接收的信號并且向鎖存器19提供比較信號(COMP)(對應于比較的結果)。
為了響應計數(shù)器允許信號(EN2)，計數(shù)器23開始計數(shù)，并且計數(shù)器23的輸出信號被提供給每個鎖存器19。
圖2是圖1的轉換器的操作時序圖。參照圖1和2，計數(shù)器23和斜坡信號生成器21在同一時間激活，以響應各自的允許信號(EN1，EN2)。因此，計數(shù)器23開始計數(shù)，并且每個鎖存器19鎖存每個計數(shù)的值。
如果斜坡信號(OUT)的電平高于CDS電路15的輸出信號的電平，各比較器17的輸出信號(COMP)從邏輯‘低’電平變換為邏輯‘高’電平。為了響應比較器17的輸出信號(COMP)的狀態(tài)變換，鎖存器19鎖存接收的計數(shù)值。因此，每個像素11生成的模擬信號被轉換為數(shù)字信號。
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‘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‘0’，這是由例如像素11的漏電導致的暗電流、CDS電路15、比較器17和/或斜坡信號生成器21的偏移導致的。
因此，如果CDS電路15、比較器17和/或斜坡信號生成器21的偏移增加，則斜坡比較模擬-數(shù)字轉換器10的動態(tài)范圍可能會降低。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明實施例，圖像傳感器可以包括光敏元件，用于生成對應于照射其上的光線的電信號，和斜坡信號生成器，用于生成斜坡信號。斜坡信號的生成因響應斜坡允許信號的激活而啟動。偏移調節(jié)電路在生成斜坡允許信號和斜坡信號生成后可以生成計數(shù)器允許信號。計數(shù)器響應計數(shù)器允許信號的生成而啟動計數(shù)，并且鎖存器響應斜坡信號和對應于入射到光敏元件上的光線的電信號的比較結果鎖存計數(shù)器的輸出。因此，偏移調節(jié)電路可以延遲激活計數(shù)器允許信號，直到完成啟動斜坡信號的生成。
偏移調節(jié)電路可以將斜坡信號與參考信號進行比較，并且響應比較結果激活計數(shù)器允許信號。當斜坡信號等于參考信號時，偏移調節(jié)電路可以激活計數(shù)器允許信號，并且當斜坡信號的生成被啟動時，斜坡信號和參考信號可以是不同的。參考信號可以是由直流電壓源生成的直流電壓。此外，參考信號可以是由光黑像素生成的電信號，其中光黑像素可以是與光隔絕的第二光敏元件。
此外，對應于入射到光敏元件上的光線的電信號可以在與斜坡信號比較之前接受雙采樣。當斜坡信號等于參考信號時，偏移調節(jié)電路可以激活計數(shù)器允許信號，并且當斜坡信號的生成被啟動時，斜坡信號和參考信號可以是不同的。偏移調節(jié)電路可以比較斜坡信號和參考信號，并且響應比較結果激活計數(shù)器允許信號，其中在與斜坡信號比較之前對參考信號進行相關的雙采樣。參考信號可以是由直流電壓源生成的直流電壓。此外，參考信號可以是由光黑像素生成的電信號，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光敏元件中的一個，并且每個光敏元件可以對應于被檢測的圖像的一個像素。
根據(jù)本發(fā)明的其它實施例，檢測圖像的方法可以包括生成對應于入射到光敏元件上的光線的電信號，以及響應斜坡允許信號的激活啟動斜坡信號的生成。在激活斜坡允許信號和啟動斜坡信號的生成后可以生成計數(shù)器允許信號，并且響應計數(shù)器允許信號的生成而啟動計數(shù)。響應斜坡信號和對應于入射到光敏元件上的光線的電信號的比較結果鎖存計數(shù)值。因此，可以延遲激活計數(shù)器允許信號，直到完成啟動斜坡信號的生成。
生成計數(shù)器允許信號可以包括將斜坡信號與參考信號進行比較，并且響應比較結果激活計數(shù)器允許信號。生成計數(shù)器允許信號還可以包括當斜坡信號等于參考信號時生成計數(shù)器允許信號，當斜坡信號的生成被啟動時，斜坡信號和參考信號可以是不同的，并且參考信號可以是由直流電壓源生成的直流電壓。參考信號可以是由光黑像素生成的電信號，其中光黑像素包括與光隔絕的第二光敏元件。
對應于入射到光敏元件上的光線的電信號可以在與斜坡信號比較之前接受相關的雙采樣。生成計數(shù)器允許信號可以包括當斜坡信號等于參考信號時，激活計數(shù)器允許信號，并且當斜坡信號的生成被啟動時，斜坡信號和參考信號可以不同。生成計數(shù)器允許信號可以包括比較斜坡信號和參考信號，并且響應比較結果激活計數(shù)器允許信號，其中在與斜坡信號比較之前對參考信號進行相關的雙采樣。參考信號可以是直流電壓，和/或參考信號可以是由光黑像素生成的電信號，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光敏元件中的一個，并且每個光敏元件可以對應于被檢測的圖像的一個像素。


圖1是表示在現(xiàn)有技術的CMOS圖像傳感器中使用的斜坡比較模擬-數(shù)字轉換器的圖。
圖2是圖1的轉換器的操作時序圖。
圖3是表示在根據(jù)本發(fā)明第一實施例的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)明實施例的圖像傳感器的操作時序圖。
圖6是表示在根據(jù)本發(fā)明第三實施例的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的電路的一些實施例中使用的確定電路的圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖來詳細說明本發(fā)明，其中示出了本發(fā)明的典型實施例。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式實現(xiàn)，并且不應當僅限于這里提出的實施例。相反，提供這些實施例來使本公開變得連貫和完整，并且向本領域技術人員傳達本發(fā)明的范圍。當指出元件正在被‘耦合’或‘連接’到另一個元件時，應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，當指出元件正在被直接‘耦合’或‘連接’到另一個元件時，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語將使用其通常的意思。
參照圖3，圖像傳感器30包括像素陣列40、轉換電路50、用于生成斜坡信號ROUT的斜坡信號生成器65和偏移調節(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)生的模擬信號轉換為數(shù)字信號。
像素陣列40包括以行和列配置的光敏元件41。每個光敏元件41包括的像素元件可以包括響應輸入光線生成光電(photocharge)或電信號的任何設備。換句話說，每個光敏元件41可以對應于正在被檢測的圖像的一個像素。
因此，每個光敏元件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。因此，每個光敏元件41可以檢測圖像的一部分，并且生成對應于該圖像的電信號。如圖所示，多個光敏元件41(例如一列)可以與一條數(shù)據(jù)線43相連，并且提供切換，以便在某一時刻只有一個光敏元件與數(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與各自的數(shù)據(jù)線43耦合。
轉換電路50包括多個比較器55、多個鎖存器61和一個計數(shù)器63。轉換電路50接收斜坡信號(ROUT)和每個像素41的輸出信號；比較接收的信號；并且，根據(jù)比較結果生成對應于來自光敏元件41的信號的數(shù)字信號。斜坡信號生成器65生成斜坡信號(ROUT)，其響應斜坡允許信號(RM_EN)隨時間改變。
每個比較器55接收斜坡信號(ROUT)和光敏元件41的輸出信號；并且比較接收的信號。根據(jù)比較結果，每個比較器生成具有兩種狀態(tài)之一的比較信號，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))。
計數(shù)器63響應由偏移調節(jié)電路72生成的計數(shù)器允許信號(CNT_EN)開始向上(或向下)計數(shù)。計數(shù)器63的輸出信號被提供到每個鎖存器61中。每個鎖存器61接收計數(shù)器63的輸出信號，并且響應來自各比較器55的輸出信號(COMP)鎖存計數(shù)器63的輸出信號。
偏移調節(jié)電路72可以使用參考比較器73實現(xiàn)。參考比較器73接收并且比較斜坡信號(ROUT)和參考信號，并且響應比較結果生成計數(shù)器允許信號(CNT_EN)。計數(shù)器允許信號被提供到計數(shù)器63。因此，轉換電路50將模擬信號轉換為數(shù)字信號。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)明實施例的諸如圖像傳感器30的信號轉換電路的操作的時序圖。參照圖3和5，將更詳細地描述根據(jù)本發(fā)明的圖像傳感器30的操作。
斜坡信號生成器65響應斜坡允許信號(RM_EN)生成提供到每個比較器55的(+)輸入端的斜坡信號(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(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(ROUT)的電平，參考比較器73生成未激活的計數(shù)器允許信號(CNT_EN)(例如，邏輯‘低’電平)。因此，計數(shù)器63響應未激活的計數(shù)器允許信號(CNT_EN)保持未激活狀態(tài)。換句話說，當計數(shù)器允許信號未激活時計數(shù)器63不計數(shù)。
如果直流電壓的電平等于或小于斜坡信號(ROUT)的電平，參考比較器73的輸出信號(CNT_EN)從邏輯‘低’電平(未激活)變換到邏輯‘高’電平(激活)，并因此向計數(shù)器63提供激活的計數(shù)器允許信號(CNT_EN)。因此，計數(shù)器63響應激活的計數(shù)器允許信號(CNT_EN)向上(或向下)數(shù)字計數(shù)。由于計數(shù)器63的輸出信號被提供到鎖存器61，鎖存器61接收計數(shù)器63的輸出信號。
換句話說，斜坡信號開始與參考信號不同以便參考比較器73初始生成未激活的計數(shù)器允許信號。當斜坡信號等于參考信號時，參考比較器73生成激活的計數(shù)器允許信號。討論當斜坡信號等于參考信號時發(fā)生計數(shù)器允許信號從未激活到激活的轉換，應當理解的是根據(jù)參考比較器的操作和/或其傳播延遲，當斜坡信號等于或大于參考信號時可以發(fā)生變換。
每個比較器55從對應的光敏元件41接收輸出信號和斜坡信號(ROUT)，并且比較接收的信號。如果來自對應的光敏元件41的輸出信號的電平高于斜坡信號(ROUT)的電平，比較器55生成邏輯‘低’電平。然而，當斜坡信號(ROUT)的電平等于或超過光敏元件41的輸出信號的電平時，來自比較器55的輸出信號從邏輯‘低’電平變換到邏輯‘高’電平。因此，鎖存器61響應變換到邏輯‘高’電平的比較信號(COMP)鎖存計數(shù)器63的當前輸出信號(計數(shù)值)。
因此，如果斜坡信號(ROUT)的電平等于光敏元件41的輸出信號的電平，則鎖存器61鎖存計數(shù)器63的輸出信號(計數(shù)值)，從而將光敏元件41的模擬輸出信號轉換為計數(shù)器63的數(shù)字輸出信號(計數(shù)值)。即，鎖存器61接收計數(shù)器63的輸出信號，并且如果斜坡信號(ROUT)的電平等于光敏元件41的輸出信號的電平，則鎖存作為計數(shù)器63的輸出信號的數(shù)字信號。
圖4是表示在根據(jù)本發(fā)明第二實施例的CMOS圖像傳感器中使用的圖像傳感器31的示意圖。參照圖4，圖像傳感器31包括像素陣列40、多個CDS電路51、轉換電路50、斜坡信號生成器65、參考CDS電路71和偏移調節(jié)電路72。偏移調節(jié)電路72可以使用參考比較器73實現(xiàn)。
圖像傳感器31的像素陣列40、轉換電路50、斜坡信號生成器65和偏移調節(jié)電路72的結構和操作與圖3的像素陣列40、轉換電路50、斜坡信號生成器65和偏移調節(jié)電路72的結構和操作相同。下面將描述多個CDS電路51和參考CDS電路71的結構。
多個CDS電路51中的每一個通過數(shù)據(jù)線43接收對應的光敏元件41的輸出信號；執(zhí)行相關的雙采樣；并且生成作為相關的雙采樣的結果的采樣信號。采樣信號被提供到對應于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)行相關的雙采樣，并生成采樣信號。參考CDS電路71的采樣信號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。計數(shù)器63響應由參考比較器73生成的計數(shù)器允許信號(CNT_EN)開始向上(或向下)計數(shù)。計數(shù)器63的輸出被提供到每一個鎖存器61上。
如上所述，圖5是表示根據(jù)本發(fā)明實施例的諸如圖像傳感器31的信號轉換電路的操作時序圖。參照圖4和5，將詳細描述根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像傳感器31的操作。
斜坡信號生成器65響應斜坡允許信號(RM_EN)生成提供到每個比較器55的斜坡信號(ROUT)。參考比較器73接收并且比較參考CDS電路71的輸出信號和斜坡信號(ROUT)。如果參考CDS輸出信號的電平高于斜坡信號(ROUT)的電平，則參考比較器73生成提供給計數(shù)器63的未激活的計數(shù)器允許信號(CNT_EN)。因此，計數(shù)器63響應未激活的計數(shù)器允許信號(CNT_EN)保持未激活狀態(tài)。換句話說，當計數(shù)器允許信號未激活時計數(shù)器63不計數(shù)。
如果CDS輸出信號的電平等于斜坡信號(ROUT)的電平，則參考比較器73的輸出信號(CNT_EN)從邏輯‘低’電平(未激活)變換到邏輯‘高’電平(激活)，并因此向計數(shù)器63提供激活的計數(shù)器允許信號(CNT_EN)。因此，計數(shù)器63響應激活的計數(shù)器允許信號(CNT_EN)向上(或向下)數(shù)字計數(shù)。由于計數(shù)器63的輸出信號被提供到鎖存器61，鎖存器61接收計數(shù)器63的輸出信號。
每個比較器55接收CDS電路51的輸出信號和斜坡信號(ROUT)，并且比較這些信號。如果CDS電路51的輸出信號的電平高于斜坡信號(ROUT)的電平，比較器55保持邏輯‘低’電平輸出。然而，當斜坡信號(ROUT)的電平等于對應的CDS電路51的輸出信號電平時，比較器55的輸出信號從邏輯‘低’電平變換到邏輯‘高’電平。因此，鎖存器61響應變換到邏輯‘高’電平的比較信號(COMP)鎖存對應的計數(shù)器63的當前輸出信號。
因此，如果斜坡信號(ROUT)的電平等于CDS電路51的輸出信號的電平，對應的鎖存器61鎖存計數(shù)器63的輸出信號(計數(shù)值)，從而將CDS電路51的輸出信號轉換為計數(shù)器63的數(shù)字輸出信號(計數(shù)值)。
由于參考比較器73接收參考CDS電路71的輸出信號，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可以對輸入信號‘0’執(zhí)行比較操作。因此，由于計數(shù)器63可以從輸入信號‘0’開始計數(shù)，因此鎖存器61可以輸出數(shù)字信號‘0’。
在這種情況下，如果斜坡信號(ROUT)的電平從稍微低于CDS電路51的輸出信號的電平開始，這可以保證參考比較器73的輸出信號在預定時間后改變。因為在圖像傳感器31中發(fā)生的偏移可以被自動調節(jié)，所以可以降低圖像傳感器31的動態(tài)范圍損失。
圖6是表示在根據(jù)本發(fā)明第三實施例的CMOS圖像傳感器中使用的圖像傳感器100的圖。參照圖6，圖像傳感器100包括像素陣列40、光黑像素陣列90、轉換電路50、斜坡信號生成器65和偏移調節(jié)電路112。像素陣列40包括以二維行和列排列的多個光敏元件41，其中每個光敏元件41對應于像素陣列40的各像素。為了響應入射光線，每個光敏元件41生成各自的電信號，其提供到連接的數(shù)據(jù)線43。
光黑像素陣列90包括多個光黑像素91。光黑像素91可以被安排在一維列中。為了響應入射光線，每個光黑像素91生成各自的向連接的數(shù)據(jù)線93輸出的電信號。每個光黑像素可以包括與光隔絕的光敏元件。
轉換電路50的結構和功能與圖3的轉換電路50的結構和功能相同。即，轉換電路50接收斜坡信號(ROUT)和每個像素41的輸出信號；比較接收的信號；并且，根據(jù)比較結果生成對應于來自光敏元件41的輸出信號的數(shù)字信號。每個比較器55接收并比較斜坡信號(ROUT)，并且輸出對應的光敏元件41的輸出信號，并且生成比較信號(COMP)。偏移調節(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接收輸出信號并通過其(+)輸入端接收斜坡信號(ROUT)。參考比較器113比較接收的信號，并通過其輸出端生成計數(shù)器允許信號(CNT_EN)。計數(shù)器允許信號被提供到計數(shù)器63。
參照圖5和6，將詳細描述根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像傳感器100的操作。斜坡信號生成器65生成斜坡信號(ROUT)，其響應斜坡允許信號(RM_EN)被提供到每個比較器55和參考比較器113。參考比較器113接收并比較斜坡信號(ROUT)和光黑像素91的輸出信號，并且響應比較結果生成計數(shù)器允許信號(CNT_EN)。計數(shù)器允許信號被提供到計數(shù)器63。
如果光黑像素91的輸出信號的電平高于斜坡信號(ROUT)的電平，則參考比較器113生成向計數(shù)器63提供的未激活的計數(shù)器允許信號(CNT_EN)因此，計數(shù)器63響應未激活的計數(shù)器允許信號(CNT_EN)保持未激活狀態(tài)。換句話說，計數(shù)器63響應未激活的計數(shù)器允許信號不計數(shù)。
當光黑像素91的輸出信號的電平等于斜坡信號(ROUT)的電平，參考比較器113生成向計數(shù)器63提供的激活的計數(shù)器允許信號(CNT_EN)。因此，計數(shù)器63響應激活的計數(shù)器允許信號(CNT_EN)向上(或向下)數(shù)字計數(shù)。由于計數(shù)器63的輸出信號被提供到鎖存器61，因此鎖存器61接收計數(shù)器63的輸出信號。
每個比較器55接收各自的光敏元件41的輸出信號和斜坡信號(ROUT)，并且比較這些信號。如果光敏元件41的輸出信號的電平高于斜坡信號(ROUT)的電平，則比較器55生成邏輯‘低’電平。然而，當斜坡信號(ROUT)的電平等于光敏元件41的輸出信號的電平時，比較器55的輸出信號從邏輯‘低’電平變換到邏輯‘高’電平。因此，鎖存器61響應變換到邏輯‘高’電平的比較信號(COMP)鎖存計數(shù)器63的輸出信號(計數(shù)值)。
圖7是表示在根據(jù)本發(fā)明第四實施例的CMOS圖像傳感器中使用的圖像傳感器101的圖。參照圖7，圖像傳感器101包括像素陣列40、光黑像素陣列90、多個CDS電路51、轉換電路50、斜坡信號生成器65、參考CDS電路111和偏移調節(jié)電路112。偏移調節(jié)電路112可以使用參考比較器113實現(xiàn)。
多個CDS電路51中的每一個接收對應的光敏元件41的輸出信號；執(zhí)行相關的雙采樣；并且生成提供到比較器55的采樣信號。參考CDS電路111接收光黑像素91的輸出信號，執(zhí)行相關的雙采樣，并輸出采樣信號。參考比較器113接收并比較來自參考CDS電路111的輸出信號和來自斜坡信號生成器65的斜坡信號(ROUT)，并且生成提供到計數(shù)器63的計數(shù)器允許信號(CNT_EN)。
參考圖5和7，將詳細描述根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像傳感器101的操作。如果參考CDS比較器111的輸出信號的電平高于斜坡信號(ROUT)的電平，則參考比較器113生成提供給計數(shù)器63的未激活的計數(shù)器允許信號(CNT_EN)。如果參考CDS電路111輸出信號的電平等于斜坡信號(ROUT)的電平，則參考比較器113生成提供給計數(shù)器63的激活的計數(shù)器允許信號(CNT_EN)。因此，計數(shù)器63響應激活的計數(shù)器允許信號(CNT_EN)向上或(向下)數(shù)字計數(shù)。由于計數(shù)器63的輸出信號被提供到鎖存器61，鎖存器61接收計數(shù)器63的輸出信號。
每個比較器55接收并且比較對應的CDS電路51的輸出信號和斜坡信號(ROUT)。如果CDS電路51的輸出信號的電平高于斜坡信號(ROUT)的電平，則比較器55生成邏輯‘低’電平。然而，如果斜坡信號(ROUT)的電平等于CDS電路51的輸出信號的電平，則比較器55的輸出信號從邏輯‘低’電平變換到邏輯‘高’電平。因此，鎖存器61響應變換到邏輯‘高’電平的比較信號(COMP)鎖存計數(shù)器63的輸出信號(計數(shù)值)。
圖8是表示在根據(jù)本發(fā)明第五實施例的CMOS圖像傳感器中使用的圖像傳感器130的圖。參照圖8，圖像傳感器130包括像素陣列40、光黑像素陣列140、轉換電路50、斜坡信號生成器65、N個參考比較器157、159和161和確定電路163。
光黑像素陣列140包括多個以二維行和列排列的光黑像素141。為了響應入射光線，每個光黑像素141生成電信號并向連接的數(shù)據(jù)線143輸出該信號。
轉換電路50的功能和結構與圖3的轉換電路50的功能和結構相同。N個參考比較器157、159和161中的每一個從斜坡信號生成器65接收斜坡信號(ROUT)，并且通過連接的數(shù)據(jù)線143接收對應的光黑像素141的輸出信號；比較接收的信號；并且響應比較結果生成比較信號(RCOMP1到RCOMPN)。比較信號被提供到確定電路163。
確定電路163接收輸出信號(RCOMP1到RCOMPN)；確定在第一狀態(tài)(如，邏輯‘低’電平)的輸出信號的數(shù)量和在第二狀態(tài)(如，邏輯‘高’電平)的輸出信號的數(shù)量；并且生成對應于確定結果的計數(shù)器允許信號(CNT_EN)。計數(shù)器允許信號被提供到計數(shù)器63。例如，如果在邏輯‘高’狀態(tài)的輸出信號的數(shù)量等于或大于N/2，則確定電路163生成提供到計數(shù)器63的激活的計數(shù)器允許信號(CNT_EN)。然而，如果在邏輯‘低’狀態(tài)的輸出信號的數(shù)量大于N/2，則確定電路163生成提供到計數(shù)器63的未激活的計數(shù)器允許信號(CNT_EN)。
因此，根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像傳感器130包括以多個列排列的光黑像素141，并且確定多個參考比較器157到161的輸出信號的狀態(tài)，其中每個比較器對應一列。因為根據(jù)比較結果激活計數(shù)器允許信號(CNT_EN)，可以調節(jié)由單個像素生成的偏移的差異。通過考慮多個光黑像素的偏移，可以提供更精確的偏移。參考上述實施例可以進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)明第六實施例的CMOS圖像傳感器中使用的圖像傳感器131的圖。參照圖9，圖像傳感器131包括像素陣列40、光黑像素陣列140、轉換電路50、多個CDS電路51、斜坡信號生成器65、多個參考CDS電路151到155、N個參考比較器157到161和確定電路163。N個參考CDS電路151到155中的每一個接收對應于參考CDS電路的數(shù)據(jù)線143的輸出，執(zhí)行相關的雙采樣，并生成采樣信號。N個參考比較器157到161中的每一個從斜坡信號生成器65接收斜坡信號(ROUT)和對應于參考比較器的參考CDS電路的輸出信號，比較接收的信號，并生成比較信號(RCOMP1到PCOMPN)。比較信號被提供到確定電路163。
確定電路163接收輸出信號(RCOMP1到RCOMPN)；確定在第一狀態(tài)的輸出信號的數(shù)量和在第二狀態(tài)的輸出信號的數(shù)量；并且響應確定結果生成計數(shù)器允許信號(CNT_EN)。計數(shù)器允許信號被提供到計數(shù)器63。例如，如果在第二狀態(tài)的輸出信號的數(shù)量等于或大于N/2，則確定電路163生成提供到計數(shù)器63的激活的計數(shù)器允許信號(CNT_EN)。如果在第一狀態(tài)的輸出信號的數(shù)量大于N/2，確定電路163生成提供到計數(shù)器63的未激活的計數(shù)器允許信號(CNT_EN)。
因此，根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像傳感器131包括以多個列排列的光黑像素141，并且確定多個參考比較器157到161的輸出信號的狀態(tài)，其中每個比較器對應一列。因為根據(jù)比較結果激活計數(shù)器允許信號(CNT_EN)，所以可以調節(jié)由單個像素生成的偏移的差異。參考上述實施例可以進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參考比較器生成比較信號(RCOMP1到RCOMPN)。確定電路163包括多個加法器165到177、與門179和R-S觸發(fā)器181。優(yōu)選的是，多個加法器165到177中的每一個都是半加法器。
加法器165接收比較信號(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輸出進位(C)。加法器167接收加法器165的輸出信號(S)和比較信號(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輸出進位(C)。加法器169接收加法器167的輸出信號(S)和比較信號(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輸出進位(C)。加法器171接收加法器169的輸出信號(S)和比較信號(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輸出進位(C)。
加法器173從加法器165和167接收進位(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(S)，執(zhí)行與操作，并且向R-S觸發(fā)器181的設置端(S)提供該結果。R-S觸發(fā)器181通過設置端(S)接收與門179的輸出信號，通過復位端(R)接收復位信號(RESET)，并且在輸出端(Q)生成計數(shù)器允許信號(CNT_EN)。
例如，當復位信號(RESET)在邏輯‘低’電平時，所有的比較信號RCOMP1到RCOMP3在第二狀態(tài)(邏輯‘高’電平)，并且比較信號RCOMP4和RCOMP5在第一狀態(tài)(邏輯‘低’電平)，確定電路163生成激活的計數(shù)器允許信號(CNT_EN)。然而，當復位信號(RESET)在邏輯‘低’電平時，比較信號RCOMP1和RCOMP2在第二狀態(tài)，并且比較信號RCOMP3到RCOMP5在第一狀態(tài)，確定電路163生成未激活的計數(shù)器允許信號(CNT_EN)。
因此，確定電路163接收N個參考比較器的輸出信號，并且如果在第二狀態(tài)的輸出信號的數(shù)量大于N/2，則確定電路生成激活的計數(shù)器允許信號(CNT_EN)。然而，如果在第一狀態(tài)的輸出信號的數(shù)量大于N/2，則確定電路163生成未激活的計數(shù)器允許信號(CNT_EN)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明實施例的信號轉換電路(如圖像傳感器)和偏移調節(jié)方法可以自動調節(jié)在信號轉換處理中發(fā)生的偏移。根據(jù)本發(fā)明實施例的信號轉換電路(如圖像傳感器)和偏移調節(jié)方法可以自動糾正或調節(jié)CDS電路、比較器和/或斜坡信號生成器的偏移，以便信號轉換電路(如圖像傳感器)可以根據(jù)其分辨率保持動態(tài)范圍。因此，本發(fā)明實施例可以提供能自動調節(jié)在信號轉換中產(chǎn)生的偏移的信號轉換電路(如圖像傳感器)，以保持信號轉換電路(如圖像傳感器)的動態(tài)范圍并提供其方法。
根據(jù)本發(fā)明實施例，信號轉換電路包括光敏元件、轉換電路和偏移調節(jié)電路。光敏元件響應入射光線生成電信號。轉換電路接收并比較斜坡信號和電信號，并且根據(jù)比較結果生成對應于電信號的數(shù)字信號。偏移調節(jié)電路比較參考信號和斜坡信號，并且生成對應于比較結果的允許信號。響應該允許信號而激活轉換電路。
參考信號可以是直流(DC)信號。轉換電路包括比較器、計數(shù)器和鎖存器。比較器接收并比較斜坡信號和電信號，并且根據(jù)比較結果生成具有第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之一的比較信號。計數(shù)器響應該允許信號數(shù)字計數(shù)。鎖存器接收計數(shù)器的輸出信號。為了響應比較信號的狀態(tài)變換，鎖存器鎖存計數(shù)器的輸出信號，并且生成數(shù)字信號。
如果斜坡信號的電平等于電信號的電平，則轉換電路生成對應于電信號的數(shù)字信號。轉換電路包括響應允許信號數(shù)字計數(shù)的計數(shù)器和接收計數(shù)器的輸出信號的鎖存器。如果斜坡信號的電平等于電信號的電平，則轉換電路輸出計數(shù)器的輸出信號作為數(shù)字信號。
根據(jù)本發(fā)明另一個實施例，信號轉換電路包括光敏元件、第一相關雙采樣電路、轉換電路、第二相關雙采樣電路和偏移調節(jié)電路。光敏元件響應入射光線生成電信號。第一相關雙采樣電路接收電信號，執(zhí)行相關的雙采樣，并且輸出第一采樣信號。轉換電路接收并比較斜坡信號和第一采樣信號，并且根據(jù)比較結果生成對應于電信號的數(shù)字信號。第二相關雙采樣電路接收參考電壓，執(zhí)行相關的雙采樣，并且生成第二采樣信號。偏移調節(jié)電路接收并比較第二采樣信號和斜坡信號，并且生成對應于比較結果的允許信號。響應該允許信號而激活轉換電路。
根據(jù)本發(fā)明另一個實施例，信號轉換電路包括像素、光黑像素、轉換電路和偏移調節(jié)電路。像素響應入射光線生成第一電信號。光黑像素響應輸入光線生成第二電信號。轉換電路接收并比較斜坡信號和第一電信號，并且根據(jù)比較結果生成對應于第一電信號的數(shù)字信號。偏移調節(jié)電路比較第二電信號和斜坡信號，并且生成對應于比較結果的允許信號。這里，響應該允許信號而激活轉換電路。
根據(jù)本發(fā)明另一個實施例，提供一種包括像素、光黑像素、第一相關雙采樣電路、轉換電路、第二相關雙采樣電路和偏移調節(jié)電路的信號轉換電路。像素響應入射光線生成電信號。第一相關雙采樣電路接收電信號，執(zhí)行相關的雙采樣，并且輸出第一采樣信號。轉換電路接收并比較斜坡信號和第一采樣信號，并且輸出對應于比較結果的數(shù)字信號。第二相關雙采樣電路接收光黑像素的輸出信號，執(zhí)行相關的雙采樣，并且生成第二采樣信號。偏移調節(jié)電路接收并比較第二采樣信號和斜坡信號，并且生成對應于比較結果的允許信號。響應該允許信號而激活轉換電路。
信號轉換電路包括比較器、計數(shù)器和鎖存器。比較器接收并比較斜坡信號和第一采樣信號，并且對應于比較結果生成具有第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之一的比較信號。計數(shù)器響應允許信號數(shù)字計數(shù)。鎖存器接收計數(shù)器的輸出信號，并且響應比較信號的狀態(tài)變換鎖存計數(shù)器生成的數(shù)字信號。
如果斜坡信號的電平等于第一采樣信號的電平，則轉換電路生成對應于電信號的數(shù)字信號。轉換電路包括響應允許信號數(shù)字計數(shù)的計數(shù)器和接收計數(shù)器的輸出信號的鎖存器。如果斜坡信號的電平等于第一采樣信號的電平，則轉換電路輸出計數(shù)器的輸出信號作為數(shù)字信號。
根據(jù)本發(fā)明另一個實施例，信號轉換電路包括光敏元件、多個光黑像素、轉換電路、多個參考比較器和確定電路。光敏元件響應入射光線生成電信號。多個光黑像素連接到各自的數(shù)據(jù)線。轉換電路接收并比較斜坡信號和電信號，并且生成對應于比較結果的數(shù)字信號。多個參考比較器中的每一個接收斜坡信號和連接的數(shù)據(jù)線的輸出信號，比較這些信號，并且生成對應于比較結果的比較信號。確定電路接收多個參考比較器的輸出信號，確定多個參考比較器中每一個的輸出信號的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)，并且輸出對應于確定結果的允許信號。響應激活的允許信號而激活轉換電路。
根據(jù)本發(fā)明另一個實施例，信號轉換電路包括光敏元件、多個光黑像素、第一相關雙采樣電路、轉換電路、多個第二相關雙采樣電路、多個參考比較器和確定電路。光敏元件響應入射光線生成電信號。多個光黑像素連接到各自的數(shù)據(jù)線。第一相關雙采樣電路接收電信號，執(zhí)行相關的雙采樣，并且生成第一采樣信號。轉換電路接收并比較斜坡信號和第一采樣信號，并且根據(jù)比較結果生成對應于電信號的數(shù)字信號。
多個第二相關雙采樣電路中的每一個接收連接的數(shù)據(jù)線的輸出信號，執(zhí)行相關的雙采樣，并且生成第二采樣信號。多個參考比較器中的每一個接收斜坡信號和對應于參考比較器的第二相關雙采樣電路的輸出信號，比較接收的信號，并且生成對應于比較結果的比較信號。確定電路接收多個參考比較器的輸出信號，確定多個參考比較器中每一個的輸出信號的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)，并且輸出對應于確定結果的允許信號。響應激活的允許信號而激活轉換電路。
根據(jù)本發(fā)明另一實施例，可以提供一種信號轉換電路的偏移調節(jié)方法。響應入射光線生成電信號。接收并比較斜坡信號和電信號，并且根據(jù)比較結果生成對應于電信號的數(shù)字信號。比較參考信號和斜坡信號，并且生成對應于比較結果的允許信號。響應允許信號生成數(shù)字信號。
根據(jù)本發(fā)明另一實施例，可以提供一種信號轉換電路的偏移調節(jié)方法。可以檢測入射光線或圖像，并且生成對應于檢測的圖像的電信號。接收電信號，執(zhí)行相關的雙采樣，生成第一采樣信號。接收參考電壓，執(zhí)行相關的雙采樣，輸出第二采樣信號。接收并比較第一采樣信號和斜坡信號，并且根據(jù)比較結果生成對應于電信號的數(shù)字信號。接收并比較第二采樣信號和斜坡信號，并且生成對應于比較結果的允許信號。響應允許信號生成數(shù)字信號。
根據(jù)本發(fā)明另一實施例，可以提供一種信號轉換電路的偏移調節(jié)方法。響應入射光線生成第一電信號。響應入射光線生成第二電信號。接收并比較斜坡信號和第一電信號，并且根據(jù)比較結果輸出對應于第一電信號的數(shù)字信號。比較第二電信號和斜坡信號，并且生成對應于比較結果的允許信號。響應激活的允許信號生成數(shù)字信號。
根據(jù)本發(fā)明另一實施例，可以提供一種信號轉換電路的偏移調節(jié)方法。響應入射光線生成第一電信號。響應入射光線生成第二電信號。接收第一電信號，執(zhí)行相關的雙采樣，并生成第一采樣信號。接收并比較斜坡信號和第一采樣信號，并且根據(jù)比較結果生成對應于第一電信號的數(shù)字信號。接收第二電信號，執(zhí)行相關的雙采樣，并生成第二采樣信號。接收并比較第二采樣信號和斜坡信號，并且生成對應于比較結果的允許信號。響應激活的允許信號輸出數(shù)字信號。
應當理解的是，可在不背離本發(fā)明原理實質的前提下對上述實施例進行各種修改。所有的修改應當包括在本發(fā)明的權利要求所限定的范圍內。
權利要求
1.一種圖像傳感器包括光敏元件，用于生成對應于照射其上的光線的電信號；斜坡信號生成器，用于生成斜坡信號，其中斜坡信號的生成響應斜坡允許信號的激活而啟動；偏移調節(jié)電路，用于在激活斜坡允許信號和啟動斜坡信號的生成后生成計數(shù)器允許信號；計數(shù)器，用于響應計數(shù)器允許信號的生成而啟動計數(shù)；及鎖存器，用于響應斜坡信號和對應于入射到光敏元件上的光線的電信號的比較結果鎖存計數(shù)器的輸出。
2.根據(jù)權利要求1所述的圖像傳感器，其中偏移調節(jié)電路被設計為響應斜坡信號和參考信號的比較結果激活計數(shù)器允許信號。
3.根據(jù)權利要求2所述的圖像傳感器，其中偏移調節(jié)電路被設計為當斜坡信號等于參考信號時激活計數(shù)器允許信號。
4.根據(jù)權利要求2所述的圖像傳感器，其中當響應激活的斜坡允許信號啟動斜坡信號的生成時，斜坡信號不等于參考信號。
5.根據(jù)權利要求2所述的圖像傳感器，其中參考信號包括直流電壓。
6.根據(jù)權利要求2所述的圖像傳感器，其中參考信號包括由光黑像素生成的電信號。
7.根據(jù)權利要求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)權利要求1所述的圖像傳感器，其中在與斜坡信號比較之前，對應于入射到光敏元件上的光線的電信號經(jīng)受相關雙采樣。
9.根據(jù)權利要求8所述的圖像傳感器，其中偏移調節(jié)電路響應斜坡信號和參考信號的比較結果激活計數(shù)器允許信號。
10.根據(jù)權利要求8所述的圖像傳感器，其中當啟動斜坡信號的生成時，斜坡信號不等于參考信號。
11.根據(jù)權利要求8所述的圖像傳感器，其中偏移調節(jié)電路被設計為比較參考信號和斜坡信號，并且響應該比較結果激活計數(shù)器允許信號，其中在與斜坡信號比較之前對參考信號進行相關雙采樣。
12.根據(jù)權利要求8所述的圖像傳感器，其中參考信號包括直流電壓。
13.根據(jù)權利要求8所述的圖像傳感器，其中參考信號包括由光黑像素生成的電信號。
14.根據(jù)權利要求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光敏元件中的一個。
16.根據(jù)權利要求15所述的圖像傳感器，其中每個光敏元件對應于被檢測的圖像的像素。
17.一種檢測圖像的方法，該方法包括生成對應于入射到光敏元件上的光線的電信號；響應斜坡允許信號的激活而啟動斜坡信號的生成；在激活斜坡允許信號和啟動斜坡信號的生成后生成計數(shù)器允許信號；響應計數(shù)器允許信號的生成而啟動計數(shù)；及響應斜坡信號和對應于入射到光敏元件上的光線的電信號的比較結果鎖存計數(shù)值。
18.根據(jù)權利要求17所述的方法，其中生成計數(shù)器允許信號包括將斜坡信號與參考信號比較，并且響應該比較結果激活計數(shù)器允許信號。
19.根據(jù)權利要求18所述的方法，其中生成計數(shù)器允許信號包括當斜坡信號等于參考信號時生成計數(shù)器允許信號。
20.根據(jù)權利要求18所述的方法，其中當斜坡信號的生成被啟動時，斜坡信號和參考信號是不同的。
21.根據(jù)權利要求18所述的方法，其中參考信號包括直流電壓。
22.根據(jù)權利要求18所述的方法，其中參考信號包括由光黑像素生成的電信號。
23.根據(jù)權利要求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)權利要求17所述的方法，其中對應于入射到光敏元件上的光線的電信號在與斜坡信號比較之前接受相關雙采樣。
25.根據(jù)權利要求24所述的方法，其中生成計數(shù)器允許信號包括當斜坡信號等于參考信號時，激活計數(shù)器允許信號。
26.根據(jù)權利要求24所述的方法，其中當斜坡信號的生成被啟動時，斜坡信號和參考信號是不同的。
27.根據(jù)權利要求24所述的圖像傳感器，其中偏移調節(jié)電路被設計為比較參考信號和斜坡信號，并且響應該比較結果激活計數(shù)器允許信號，其中在與斜坡信號比較之前對參考信號進行相關雙采樣。
28.根據(jù)權利要求24所述的方法，其中參考信號包括直流電壓。
29.根據(jù)權利要求24所述的方法，其中參考信號包括由光黑像素生成的電信號。
30.根據(jù)權利要求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光敏元件中的一個。
32.根據(jù)權利要求31所述的方法，其中每個光敏元件對應于被檢測的圖像的像素。
33.一種信號轉換電路包括光敏元件，用于響應輸入光線生成電信號；轉換電路，用于比較斜坡信號和電信號，生成第一比較結果，并且響應第一比較結果輸出對應于電信號的數(shù)字信號；及偏移調節(jié)電路，用于比較參考信號和斜坡信號，生成第二比較結果并且輸出對應于第二比較結果的允許信號，其中響應允許信號激活轉換電路。
34.如權利要求33所述的信號轉換電路，其中參考信號是直流電(DC)。
35.如權利要求33所述的信號轉換電路，其中轉換電路包括比較器，用于接收并比較斜坡信號和電信號，并且根據(jù)第一比較結果輸出具有第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之一的比較信號；計數(shù)器，用于響應允許信號數(shù)字計數(shù)；及鎖存器，用于響應比較信號的狀態(tài)變換接收計數(shù)器的輸出信號，鎖存計數(shù)器的輸出信號，并且輸出數(shù)字信號。
36.如權利要求33所述的信號轉換電路，其中光敏元件檢測預定的圖像，并且生成對應于檢測的圖像的電信號。
37.如權利要求33所述的信號轉換電路，其中如果斜坡信號的電平等于電信號的電平，則轉換電路輸出對應于電信號的數(shù)字信號。
38.如權利要求33所述的信號轉換電路，其中轉換電路包括計數(shù)器，用于響應允許信號數(shù)字計數(shù)；及鎖存器，用于接收計數(shù)器的輸出信號，并且如果斜坡信號的電平等于電信號的電平，則輸出計數(shù)器的輸出信號作為數(shù)字信號。
39.一種信號轉換電路包括光敏元件，用于響應入射光線生成電信號；第一相關雙采樣電路，用于接收電信號，執(zhí)行相關的雙采樣，并且輸出第一采樣信號；轉換電路，用于接收并比較斜坡信號和第一采樣信號，生成第一比較結果并且根據(jù)第一比較結果輸出對應于電信號的數(shù)字信號；第二相關雙采樣電路，用于接收參考電壓，執(zhí)行相關的雙采樣，并且輸出第二采樣信號；及偏移調節(jié)電路，用于接收并比較第二采樣信號和斜坡信號，生成第二比較結果并且輸出對應于第二比較結果的允許信號，其中響應允許信號激活轉換電路。
40.如權利要求39所述的信號轉換電路，其中參考信號是直流電(DC)。
41.如權利要求39所述的信號轉換電路，其中轉換電路包括比較器，用于接收并比較斜坡信號和第一采樣信號，并且輸出對應于第一比較結果的具有預定狀態(tài)的比較信號；計數(shù)器，用于響應允許信號數(shù)字計數(shù)；及鎖存器，用于接收計數(shù)器的輸出信號，并且響應比較信號的狀態(tài)變換鎖存計數(shù)器輸出的數(shù)字信號。
42.如權利要求39所述的信號轉換電路，其中如果斜坡信號的電平等于第一采樣信號的電平，則轉換電路輸出對應于電信號的數(shù)字信號。
43.如權利要求39所述的信號轉換電路，其中轉換電路包括計數(shù)器，用于響應允許信號數(shù)字計數(shù)；及鎖存器，用于接收計數(shù)器的輸出信號，并且如果斜坡信號的電平等于第一采樣信號的電平，則輸出計數(shù)器的輸出信號作為數(shù)字信號。
44.一種信號轉換電路包括像素，用于響應入射光線生成第一電信號；光黑像素，用于響應輸入光線生成第二電信號；轉換電路，用于接收并比較斜坡信號和第一電信號，生成第一比較結果并且根據(jù)第一比較結果輸出對應于第一電信號的數(shù)字信號；及偏移調節(jié)電路，用于比較第二電信號和斜坡信號，生成第二比較結果，并且輸出對應于第二比較結果的允許信號，其中響應允許信號激活轉換電路。
45.如權利要求44所述的信號轉換電路，其中轉換電路包括比較器，用于接收并比較斜坡信號和電信號，并且輸出對應于第一比較結果的具有預定狀態(tài)的比較信號；計數(shù)器，用于響應允許信號數(shù)字計數(shù)；及鎖存器，用于接收計數(shù)器的輸出信號，并且響應比較信號的狀態(tài)變換鎖存從計數(shù)器輸出的數(shù)字信號。
46.如權利要求44所述的信號轉換電路，其中如果斜坡信號的電平等于第一電信號的電平，則轉換電路輸出對應于第一電信號的數(shù)字信號。
47.如權利要求44所述的信號轉換電路，其中轉換電路包括計數(shù)器，用于響應允許信號數(shù)字計數(shù)；及鎖存器，用于接收計數(shù)器的輸出信號，并且如果斜坡信號的電平等于第一電信號的電平，則輸出計數(shù)器的輸出信號作為數(shù)字信號。
48.一種信號轉換電路包括像素，用于響應入射光線生成電信號；光黑像素；第一相關雙采樣電路，用于接收電信號，執(zhí)行相關的雙采樣，并且輸出第一采樣信號；轉換電路，用于接收并比較斜坡信號和第一采樣信號，生成第一比較結果，并且輸出對應于第一比較結果的數(shù)字信號；第二相關雙采樣電路，用于接收光黑像素的輸出信號，執(zhí)行相關的雙采樣，并且輸出第二采樣信號；偏移調節(jié)電路，用于接收并比較第二采樣信號和斜坡信號，生成第二比較結果，并且輸出對應于第二比較結果的允許信號，其中響應允許信號激活轉換電路。
49.如權利要求48所述的信號轉換電路，其中轉換電路包括比較器，用于接收并比較斜坡信號和第一采樣信號，并且輸出具有對應于第一比較結果的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之一的比較信號；計數(shù)器，用于響應允許信號數(shù)字計數(shù)；及鎖存器，用于接收計數(shù)器的輸出信號，并且響應比較信號的狀態(tài)變換鎖存從計數(shù)器輸出的數(shù)字信號。
50.如權利要求48所述的信號轉換電路，其中如果斜坡信號的電平等于第一采樣信號的電平，則轉換電路輸出對應于電信號的數(shù)字信號。
51.如權利要求48所述的信號轉換電路，其中轉換電路包括計數(shù)器，用于響應允許信號數(shù)字計數(shù)；及鎖存器，用于接收計數(shù)器的輸出信號，并且如果斜坡信號的電平等于第一采樣信號的電平，則輸出計數(shù)器的輸出信號作為數(shù)字信號。
52.一種轉換電路包括光敏元件，用于響應入射光線生成電信號；多個光黑像素，其連接到各自的數(shù)據(jù)線；轉換電路，用于接收并比較斜坡信號和電信號，生成第一比較結果并且輸出對應于第一比較結果的數(shù)字信號；多個參考比較器，其中每一個用于接收斜坡信號和連接的數(shù)據(jù)線的輸出信號，比較這些信號，生成第二比較結果，并且輸出對應于第二比較結果的比較信號；及確定電路，用于接收多個參考比較器的輸出信號，確定多個參考比較器中每一個的輸出信號的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)，并且輸出對應于確定結果的允許信號，其中響應激活的允許信號激活轉換電路。
53.如權利要求52所述的信號轉換電路，其中轉換電路包括比較器，用于接收并比較斜坡信號和電信號，并且輸出對應于第一比較結果的具有第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之一的比較信號；計數(shù)器，用于響應允許信號數(shù)字計數(shù)；及鎖存器，用于接收計數(shù)器的輸出信號，并且響應比較信號的狀態(tài)變換鎖存從計數(shù)器輸出的數(shù)字信號。
54.如權利要求52所述的信號轉換電路，其中如果在第二狀態(tài)的比較信號的數(shù)量大于在第一狀態(tài)的比較信號的數(shù)量，激活允許信號。
55.如權利要求52所述的信號轉換電路，其中如果斜坡信號的電平等于電信號的電平，則轉換電路輸出對應于電信號的數(shù)字信號。
56.如權利要求52所述的信號轉換電路，其中轉換電路包括計數(shù)器，用于響應允許信號數(shù)字計數(shù)；及鎖存器，用于接收計數(shù)器的輸出信號，并且如果斜坡信號的電平等于電信號的電平，則鎖存計數(shù)器的輸出信號。
57.一種信號轉換電路包括光敏元件，用于響應入射光線生成電信號；多個光黑像素，其連接到各自的數(shù)據(jù)線；第一相關雙采樣電路，用于接收電信號，執(zhí)行相關的雙采樣，并且輸出第一采樣信號；轉換電路，用于接收并比較斜坡信號和第一采樣信號，生成第一比較結果，并且根據(jù)第一比較結果輸出對應于電信號的數(shù)字信號；多個第二相關雙采樣電路，其中每一個用于接收連接的數(shù)據(jù)線的輸出信號，執(zhí)行相關的雙采樣，并且輸出第二采樣信號；多個參考比較器，其中每一個用于接收斜坡信號和對應于參考比較器的第二相關雙采樣電路的輸出信號，比較接收的信號，生成第二比較結果，并且輸出對應于第二比較結果的比較信號；及確定電路，用于接收多個參考比較器的輸出信號，確定多個參考比較器中每一個的輸出信號的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)，并且輸出對應于確定結果的允許信號，其中響應激活的允許信號激活轉換電路。
58.如權利要求57所述的信號轉換電路，其中轉換電路包括比較器，用于接收并比較斜坡信號和電信號，并且輸出對應于第一比較結果的具有第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之一的比較信號；計數(shù)器，用于響應允許信號數(shù)字計數(shù)；及鎖存器，用于接收計數(shù)器的輸出信號，并且響應比較信號的狀態(tài)變換鎖存計數(shù)器的輸出信號。
59.如權利要求57所述的信號轉換電路，其中如果在第二狀態(tài)的比較信號的數(shù)量大于在第一狀態(tài)的比較信號的數(shù)量，則激活允許信號。
60.如權利要求57所述的信號轉換電路，其中轉換電路包含鎖存器，用于當斜坡信號的電平等于第一采樣信號的電平時，輸出對應于電信號的數(shù)字信號。
61.如權利要求57所述的信號轉換電路，其中轉換電路包括計數(shù)器，用于響應允許信號數(shù)字計數(shù)；及鎖存器，用于接收計數(shù)器的輸出信號，并且如果斜坡信號的電平等于第一采樣信號的電平，則鎖存計數(shù)器的輸出信號。
62.一種信號轉換電路的偏移調節(jié)方法包括響應入射光線生成電信號；接收并比較斜坡信號和電信號，生成第一比較結果，并且根據(jù)第一比較結果生成對應于電信號的數(shù)字信號；及比較參考信號和斜坡信號，生成第二比較結果，并且輸出對應于第二比較結果的允許信號，其中在輸出數(shù)字信號過程中，響應允許信號生成該數(shù)字信號。
63.根據(jù)權利要求62所述的偏移調節(jié)方法，其中參考信號是直流電壓。
64.根據(jù)權利要求62所述的偏移調節(jié)方法，其中輸出數(shù)字信號包括接收并比較斜坡信號和電信號，并且輸出對應于比較結果的具有邏輯‘高’狀態(tài)或邏輯‘低’狀態(tài)的比較信號；響應允許信號數(shù)字計數(shù)；及接收數(shù)字計數(shù)的信號，并且響應比較信號的狀態(tài)變換鎖存該信號。
65.根據(jù)權利要求62所述的偏移調節(jié)方法，其中輸出數(shù)字信號包括響應允許信號數(shù)字計數(shù)；及接收計數(shù)器的輸出信號，并且如果斜坡信號的電平等于電信號的電平，則鎖存該輸出信號。
66.一種信號轉換電路的偏移調節(jié)方法包括檢測入射光線或圖像，并且生成對應于檢測的圖像的電信號；接收電信號，執(zhí)行相關的雙采樣，并且輸出第一采樣信號；接收參考電壓，執(zhí)行相關的雙采樣，并且輸出第二采樣信號；接收并比較第一采樣信號和斜坡信號，并且生成第一比較結果；根據(jù)第一比較結果輸出對應于電信號的數(shù)字信號；接收并比較第二采樣信號和斜坡信號，并且生成第二比較結果；及輸出對應于第二比較結果的允許信號，其中在輸出數(shù)字信號過程中，響應允許信號生成該數(shù)字信號。
67.根據(jù)權利要求66所述的偏移調節(jié)方法，其中輸出數(shù)字信號包括接收并比較斜坡信號和電信號，并且輸出對應于比較結果的具有邏輯‘高’狀態(tài)或邏輯‘低’狀態(tài)的比較信號；及響應允許信號數(shù)字計數(shù)，并且響應比較信號的狀態(tài)變換鎖存數(shù)字計數(shù)的信號。
68.根據(jù)權利要求66所述的偏移調節(jié)方法，其中輸出數(shù)字信號包括響應允許信號數(shù)字計數(shù)；及接收計數(shù)器的輸出信號，并且如果斜坡信號的電平等于第一采樣信號的電平，則鎖存該輸出信號。
69.一種信號轉換電路的偏移調節(jié)方法包括響應入射光線生成第一電信號；響應入射光線生成第二電信號；接收并比較斜坡信號和第一電信號，并且生成第一比較結果；根據(jù)第一比較結果輸出對應于第一電信號的數(shù)字信號；比較第二電信號和斜坡信號，并且生成第二比較結果；及輸出對應于第二比較結果的允許信號，其中在輸出數(shù)字信號過程中，響應激活的允許信號生成該數(shù)字信號。
70.根據(jù)權利要求69所述的偏移調節(jié)方法，其中輸出數(shù)字信號包括接收并比較斜坡信號和第一電信號，并且輸出對應于比較結果的具有邏輯‘高’狀態(tài)或邏輯‘低’狀態(tài)的比較信號；響應允許信號數(shù)字計數(shù)；及接收數(shù)字計數(shù)的信號，并且響應比較信號的狀態(tài)變換鎖存該信號。
71.根據(jù)權利要求69所述的偏移調節(jié)方法，其中輸出數(shù)字信號包括響應允許信號數(shù)字計數(shù)；及接收計數(shù)器的輸出信號，并且如果斜坡信號的電平等于第一電信號的電平，則鎖存該輸出信號。
72.一種信號轉換電路的偏移調節(jié)方法包括響應入射光線生成第一電信號；響應入射光線生成第二電信號；接收第一電信號，執(zhí)行相關的雙采樣，并輸出第一采樣信號；接收并比較斜坡信號和第一采樣信號，并且生成第一比較結果；根據(jù)第一比較結果輸出對應于第一電信號的數(shù)字信號；接收第二電信號，執(zhí)行相關的雙采樣，并輸出第二采樣信號；接收并比較第二采樣信號和斜坡信號，并且生成第二比較結果；及輸出對應于第二比較結果的允許信號，其中在輸出數(shù)字信號過程中，響應激活的允許信號輸出數(shù)字信號。
73.根據(jù)權利要求72所述的偏移調節(jié)方法，其中輸出數(shù)字信號包括接收并比較斜坡信號和第一電信號，并且輸出對應于比較結果的具有邏輯‘高’狀態(tài)或邏輯‘低’狀態(tài)的比較信號；響應允許信號數(shù)字計數(shù)；及接收數(shù)字計數(shù)的信號，并且響應比較信號的狀態(tài)變換鎖存該信號。
74.一種信號轉換電路包括轉換單元，用于接收并比較對應于檢測的圖像的電信號和斜坡信號，并且如果斜坡信號的電平等于電信號的電平，輸出對應于電信號的數(shù)字信號；及偏移調節(jié)電路，用于比較參考信號和斜坡信號并且生成對應于比較結果的允許信號，其中轉換電路為響應允許信號，將電信號轉換為數(shù)字信號。
75.根據(jù)權利要求74所述的信號轉換電路，其中轉換電路包括比較器，用于接收并比較斜坡信號和電信號，并且根據(jù)比較結果輸出在邏輯‘高’狀態(tài)或邏輯‘低’狀態(tài)的比較信號；計數(shù)器，用于響應允許信號開始計數(shù)；及鎖存器，其連接到計數(shù)器的輸出端，用于接收計數(shù)器的輸出信號，并且響應比較信號的狀態(tài)變換鎖存該計數(shù)器的輸出信號。
76.根據(jù)權利要求75所述的信號轉換電路，其中如果斜坡信號的電平等于電信號的電平，則變換比較信號的狀態(tài)。
全文摘要
一種圖像傳感器包括光敏元件，用于生成對應于照射其上的光線的電信號和斜坡信號生成器，用于生成斜坡信號。斜坡信號的生成響應斜坡允許信號的激活而啟動。偏移調節(jié)電路在激活斜坡允許信號和啟動斜坡信號的生成后生成計數(shù)器允許信號。計數(shù)器響應計數(shù)器允許信號的生成而啟動計數(shù)。鎖存器響應斜坡信號和對應于入射到光敏元件上的光線的電信號的比較結果鎖存計數(shù)器的輸出。也討論了其相關的方法。
文檔編號H04N5/378GK1458792SQ0312331
公開日2003年11月26日 申請日期2003年4月25日 優(yōu)先權日2002年5月14日
發(fā)明者南丁鉉 申請人:三星電子株式會社