專利名稱：成像裝置及其成像方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及成像領(lǐng)域，特別地涉及一種成像裝置及其成像方法。
背景技術(shù)：
CMOS圖像傳感器已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在許多產(chǎn)品中。這些產(chǎn)品包括手機(jī)、平板電腦、汽車以及安防監(jiān)控系統(tǒng)等。很多應(yīng)用對圖像傳感器都提出了很高的要求，例如在功耗、噪聲以及幀率三項(xiàng)指標(biāo)上都達(dá)到令人滿意的結(jié)果。然而，目前常用的串行讀取架構(gòu)無法在CMOS圖像傳感器中實(shí)現(xiàn)對以上三項(xiàng)指標(biāo)很好的優(yōu)化，因此，限制了 CMOS圖像傳感器在高端產(chǎn)品中的應(yīng)用，例如在大陣列高端5M、8M、以及更高分辨率的傳感器上的采用。對于這一問題的傳統(tǒng)解決方法是采用多通道串行結(jié)構(gòu)。然而，由于多通道之間的系統(tǒng)偏差會(huì)對圖像質(zhì)量造成很大的影響。多通道串行結(jié)構(gòu)在圖像質(zhì)量上無法令人滿意。目前，針對這一技術(shù)問題尚沒有好的解決方法。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出一種成像裝置，包括:像素陣列，其包括排列成行和列的多個(gè)像素；以及多個(gè)列電路，其中每個(gè)所述列電路與所述像素陣列中的一列像素對應(yīng)，其中所述列電路包括:比較器，其將來自對應(yīng)列像素的信號與斜坡信號比較；以及反碼計(jì)數(shù)器，其對所述比較器的輸出信號進(jìn)行計(jì)數(shù)和反碼運(yùn)算。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提出一種像素列電路，包括:比較器，其將來自對應(yīng)列像素的信號與斜坡信號比較；以及反碼計(jì)數(shù)器，其對所述比較器的輸出信號進(jìn)行計(jì)數(shù)和反碼運(yùn)算。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提出一種像素信號處理方法，包括:通過比較器將所述像素信號與來自斜坡信號發(fā)生器的斜坡信號進(jìn)行比較；通過“與”門將比較器的輸出信號與時(shí)鐘信號進(jìn)行邏輯“與”的運(yùn)算，輸出時(shí)鐘脈沖信號序列；通過反碼計(jì)數(shù)器對經(jīng)過“與”門后的時(shí)鐘脈沖信號序列進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且在下一個(gè)時(shí)鐘脈沖信號序列到來之前，利用反碼計(jì)數(shù)器對計(jì)數(shù)的結(jié)果進(jìn)行反碼運(yùn)算。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提出一種成像方法，包括:像素中的存儲(chǔ)區(qū)域被重置，產(chǎn)生重置采樣信號；將重置采樣信號與來自斜坡信號發(fā)生器的斜坡信號進(jìn)行比較，輸出第一脈沖信號，其中脈沖信號的寬度代表了信號的強(qiáng)度；將第一脈沖信號與時(shí)鐘信號進(jìn)行邏輯“與”的運(yùn)算，輸出第一時(shí)鐘脈沖信號序列，其中第一序列中時(shí)鐘脈沖信號的個(gè)數(shù)代表了重置采樣信號的強(qiáng)度；對第一時(shí)鐘脈沖信號序列進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且對計(jì)數(shù)的結(jié)果進(jìn)行反碼運(yùn)算；像素中的光電二極管被重置，產(chǎn)生圖像采樣信號；將圖像采樣信號與來自斜坡信號發(fā)生器的斜坡信號進(jìn)行比較，輸出第二脈沖信號，其中脈沖信號的寬度代表了信號的強(qiáng)度；將第二脈沖信號與時(shí)鐘信號進(jìn)行邏輯“與”的運(yùn)算，輸出第二時(shí)鐘脈沖信號序列，其中第二序列中時(shí)鐘脈沖信號的個(gè)數(shù)代表了圖像采樣信號的強(qiáng)度；對第二時(shí)鐘脈沖信號序列進(jìn)行計(jì)數(shù)，并累加到所述第一時(shí)鐘脈沖信號序列經(jīng)過反碼運(yùn)算后的結(jié)果上，并且對計(jì)數(shù)的結(jié)果再次進(jìn)行反碼運(yùn)算，從而得出所述重置采樣信號與所述圖像采樣信號之間的差值。


下面，將結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中:圖1是一種成像裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2是表示了一種代表性像素結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3是表示了一種代表性像素結(jié)構(gòu)的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例基于列并行讀取架構(gòu)的讀出電路示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的反碼計(jì)數(shù)器的電路示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的JK觸發(fā)器的電路圖；圖7是圖5所示的實(shí)施例的反碼計(jì)數(shù)器處于“計(jì)數(shù)”狀態(tài)的等效電路圖；圖8是圖5所示的實(shí)施例的反碼計(jì)數(shù)器處于“反碼”狀態(tài)的等效電路圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例采用向上計(jì)數(shù)器的列電路的控制時(shí)序圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例采用向下計(jì)數(shù)器的列電路的控制時(shí)序圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖像信號處理流程示意圖；以及圖12是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的成像方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。在以下的詳細(xì)描述中，可以參看作為本申請一部分用來說明本申請的特定實(shí)施例的各個(gè)說明書附圖。在附圖中，相似的附圖標(biāo)記在不同圖式中描述大體上類似的組件。本申請的各個(gè)特定實(shí)施例在以下進(jìn)行了足夠詳細(xì)的描述，使得具備本領(lǐng)域相關(guān)知識和技術(shù)的普通技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍旧暾埖募夹g(shù)方案。應(yīng)當(dāng)理解，還可以利用其它實(shí)施例或者對本申請的實(shí)施例進(jìn)行結(jié)構(gòu)、邏輯或者電性的改變。術(shù)語“像素” 一詞指含有感光器件或用于將電磁信號轉(zhuǎn)換成電信號的其他器件的電子元件。為了說明的目的，圖1描述了一種代表性成像裝置，其包含一個(gè)像素陣列。圖2中描述一種代表性的像素，并且像素陣列中的所有像素通常都將以類似的方式制造。圖1表示了一種成像裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖1所示的成像裝置100，例如CMOS成像裝置，包括像素陣列110。像素陣列110包含排列成行和列的多個(gè)像素。像素陣列110中每一列像素由列選擇線全部同時(shí)接通，且每一行像素分別由行選擇線選擇性地輸出。每一像素具有行地址和列地址。像素的列地址對應(yīng)于由列解碼和驅(qū)動(dòng)電路120驅(qū)動(dòng)的行選擇線，而像素的行地址對應(yīng)于由行解碼和驅(qū)動(dòng)電路130驅(qū)動(dòng)的行選擇線?？刂齐娐?40控制列解碼和驅(qū)動(dòng)電路120和行解碼和驅(qū)動(dòng)電路130以選擇地讀出像素陣列中適當(dāng)?shù)男泻土袑?yīng)的像素輸出信號。像素輸出信號包括像素重設(shè)信號Vret和像素圖像信號Vsig。像素重設(shè)信號Vret代表重設(shè)感光器件(如光電二極管)的浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域時(shí)從浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域獲得的信號。像素圖像信號Vsig代表由感光器件所獲取的代表圖像的電荷轉(zhuǎn)移到浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域后所獲得的信號。像素重設(shè)信號Vrst和像素圖像信號Vsig均由行采樣和保持電路150讀取，并經(jīng)過差動(dòng)放大器160相減。差動(dòng)放大器160所輸出的Vrst-Vsig信號即表不感光器件所獲取的圖像信號。該圖像信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC170后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后由圖像處理器180進(jìn)行進(jìn)一步處理，以輸出數(shù)字化的圖像。圖2是表示了一種代表性像素結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2的像素200包括光電二極管202，轉(zhuǎn)移晶體管204，重設(shè)晶體管206，源極跟隨晶體管208和行選擇晶體管210。光電二極管202連接到轉(zhuǎn)移晶體管204的源極。轉(zhuǎn)移晶體管204由信號TX控制。當(dāng)TX控制轉(zhuǎn)移晶體管至“on”狀態(tài)時(shí)，光電二極管中積累的電荷被轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)區(qū)域21中。同時(shí)，光電二極管202被重設(shè)。源極跟隨晶體管208的柵極連接到存儲(chǔ)區(qū)域21。源極跟隨晶體管208放大從存儲(chǔ)區(qū)域21接收的信號。重設(shè)晶體管206源極也連接到存儲(chǔ)區(qū)域21。重設(shè)晶體管206由信號RST控制，用來重設(shè)存儲(chǔ)區(qū)域21。像素200還進(jìn)一步包括由行選擇晶體管210。行選擇晶體管210由信號RowSel控制，將源極跟隨晶體管208放大的信號輸出到輸出線Vout。圖3也是表示了一種代表性像素結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3并不是抽象的電路邏輯關(guān)系示意圖，而是具體的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖。圖3所述的像素300包括了光電二極管302作為感光器件。像素300包括轉(zhuǎn)移柵極303，其與光電二極管302和存儲(chǔ)區(qū)域，即浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域304 一起形成轉(zhuǎn)移晶體管。像素300還包括重設(shè)柵極305，其連接在浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域304和有源區(qū)域306之間，以重設(shè)浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域304。有源區(qū)域306連接到電極源Vaa。像素300還包括源極跟隨柵極307，其連接在有源區(qū)域306和308之間，形成源極跟隨晶體管，并且源極跟隨柵極307通過電連接347電耦合到浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域304。像素300進(jìn)一步包括行選擇晶體管柵極309，其連接在有源區(qū)域308和作為像素輸出端的有源區(qū)域310之間，形成行選擇晶體管。上述晶體管的源極區(qū)/漏極區(qū)、浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)、在柵極下一級在源極/漏極區(qū)之間的溝道區(qū)、和光電二極管因其摻雜性而定義為有源區(qū)域，其與柵極結(jié)構(gòu)相結(jié)合而定義有源電
子裝置。針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種基于列并行讀取架構(gòu)的電路結(jié)構(gòu)。圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的基于列并行讀取架構(gòu)的讀出電路示意圖。如圖所示的列電路400是一像素陣列的中某一列像素的讀取和處理電路。列電路400包括放大電路401、比較電路402、轉(zhuǎn)換電路403和存儲(chǔ)電路404。放大電路401的輸入連接到列輸出線410。比較電路402和轉(zhuǎn)換電路403共同完成模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。存儲(chǔ)電路404用來轉(zhuǎn)換電路403的輸出。雖然圖4中僅示例性地示出一個(gè)像素連接到列輸出線410，該像素陣列中該列的所有像素的輸出都連接到列輸出線410。如圖4所示，放大電路401是一個(gè)閉環(huán)運(yùn)算放大電路，包括積分電容COl和運(yùn)算放大器4011。運(yùn)算放大器4011的第一輸入端通過積分電容COl連接到列輸出線；而運(yùn)算放大器的第二輸出端連接到參考電壓Vref。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，運(yùn)算放大器4011的第一輸入端與運(yùn)算放大器4011的輸出之間連接有濾波電容C02。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，運(yùn)算放大器4011的第一輸入端與運(yùn)算放大器4011的輸出之間連接列運(yùn)放重置開關(guān)4012，用來對運(yùn)算放大器4011進(jìn)行重置。通過上述設(shè)置，放大電路401在實(shí)現(xiàn)對信號的放大的同時(shí)，采用子清零功能實(shí)現(xiàn)了對噪聲的抑制。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，放大電路401是可選的。根據(jù)不同的應(yīng)用，列電路中可以不包括放大電路或者不包括列運(yùn)算放大器以節(jié)約功耗和版圖面積。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，比較電路402包括比較器4021。比較器4021的第一輸入端通過電容C02連接到放大電路401的運(yùn)算放大器4011的輸出。比較器4021的第二輸入連接到斜坡發(fā)生器4022的輸出。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，比較器4021的第一輸入與比較器4021的輸出之間連接有重置開關(guān)4023，用來對比較器進(jìn)行重置。比較器4023也采用了子清零技術(shù)去消除系統(tǒng)偏差。通過比較電路402，輸入信號被轉(zhuǎn)換成一個(gè)脈沖信號，其中脈沖信號的寬度代表了信號的強(qiáng)弱。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，轉(zhuǎn)換電路403包括一個(gè)N比特的計(jì)數(shù)器4031。計(jì)數(shù)器4031的輸入與比較電路402的比較器4021的輸出連接。計(jì)數(shù)器4031的另一個(gè)輸入是時(shí)鐘信號4032。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在圖4所示的列并行讀取架構(gòu)中采用了 “反碼雙相關(guān)采樣(ICXDS)”來消除前級電路帶來的系統(tǒng)偏差和比較器的延遲誤差。ICXDS功能可以實(shí)現(xiàn)在計(jì)數(shù)器中，利用“反碼”來產(chǎn)生減法的運(yùn)算以實(shí)現(xiàn)雙相關(guān)采樣。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，存儲(chǔ)電路404是一個(gè)靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(StaticRandomAccess Memory, SRAM)。轉(zhuǎn)換電路403中的計(jì)數(shù)器4031的輸出被輸入到SRAM中存儲(chǔ)，然后再通過讀出放大器(SenseAmplifier)逐列讀出。在如圖1所示的成像裝置中，為了減少由于不同像素之間的差異，采用了雙相關(guān)采樣技術(shù)來減少系統(tǒng)誤差。也就是說，在一次成像中進(jìn)行像素重設(shè)信號Vist和像素圖像信號Vsig兩次采樣。而兩次采樣的結(jié)果之差，即Vist-Vsig才表示所獲得的圖像信號。由于每個(gè)像素的系統(tǒng)差異都包括在兩次采樣的結(jié)果中，通過將兩次采樣的結(jié)果相減，也可以去除這部分系統(tǒng)差異的影響。在傳統(tǒng)的成像裝置中利用差動(dòng)放大器等模擬電子器件完成雙相關(guān)采樣中重置信號與圖像信號之間的相減。但是，模擬器件的反應(yīng)時(shí)間較長而且本身精度上也有限制。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，通過數(shù)字信號的處理實(shí)現(xiàn)雙相關(guān)采樣。在數(shù)字電壓域下進(jìn)行信號處理，實(shí)現(xiàn)雙相關(guān)采樣，可以達(dá)到很快的速度，而且功率也比較小。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在轉(zhuǎn)換電路中的N比特的計(jì)數(shù)器利用反碼雙相關(guān)采樣(inverse codingcorrelated double sampling, I(XDS)技術(shù)實(shí)現(xiàn)雙相關(guān)采樣,有效的消除系統(tǒng)噪聲。圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的反碼計(jì)數(shù)器的電路示意圖。圖5的反碼計(jì)數(shù)器500可以應(yīng)用到圖4所示的電路中。如圖5所示，反碼計(jì)數(shù)器500包括多個(gè)級。圖5中只示出了 4級。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所能夠理解的，反碼計(jì)數(shù)器500可以包括多于4級的更多級。如圖5所示，反碼計(jì)數(shù)器500的每一級都包括一個(gè)數(shù)字開關(guān)和一個(gè)JK觸發(fā)器。例如，反碼計(jì)數(shù)器500的第一級501包括數(shù)字開關(guān)5011和JK觸發(fā)器5012。更進(jìn)一步地，第一級501還包括一個(gè)“與”門5013?！芭c”門5013的第一輸入端與比較器的輸出端連接，第二輸入端與時(shí)鐘信號連接。數(shù)字開關(guān)5011的第一輸入連接到反碼信號，數(shù)字開關(guān)5011的第二輸入連接到比較器的輸出信號與時(shí)鐘信號邏輯“與”之后的輸出。數(shù)字開關(guān)5011在反碼啟動(dòng)信號的控制下可以切換到不同的狀態(tài)。數(shù)字開關(guān)5011的輸出連接到JK觸發(fā)器5012的CK端。如圖5所示，JK觸發(fā)器5012的J輸入端連接到觸發(fā)(Toggle)信號，KB輸入端連接到保持(Ke印)信號上，并且復(fù)位輸入端(CLR輸入端)連接到復(fù)位(CLR)信號上。JK觸發(fā)器5012包括兩個(gè)輸出端:Q端和QB端，其中Q端輸出計(jì)數(shù)結(jié)果的第〈0>位，QB端的輸出連接到下一級，即第二級502中的數(shù)字開關(guān)5021的第二輸入。與第一級501類似，第二級502也包括數(shù)字開關(guān)5021和JK觸發(fā)器5022。同樣地，數(shù)字開關(guān)5021的第一輸入連接到反碼信號。數(shù)字開關(guān)5021在反碼啟動(dòng)信號的控制下也同樣可以切換到不同的狀態(tài)。數(shù)字開關(guān)5021的輸出連接到JK觸發(fā)器5022的CK端。JK觸發(fā)器5022的J輸入端連接到觸發(fā)(Toggle)信號，KB輸入端連接到保持(Ke印)信號上，并且復(fù)位輸入端(CLR輸入端)連接到復(fù)位(CLR)信號上。JK觸發(fā)器5022包括兩個(gè)輸出端:Q端和QB端，其中Q端輸出計(jì)數(shù)結(jié)果的第〈1>位，QB端的輸出連接到下一級，即第三級503中的數(shù)字開關(guān)5031的第二輸入。以此類推，就可以得出整個(gè)反碼計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，每一級的JK觸發(fā)器都有2個(gè)狀態(tài):保持(Keep)和觸發(fā)(Toggle)。JK觸發(fā)器可以在兩個(gè)不同的狀態(tài)之間切換。圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的JK觸發(fā)器的電路圖。如圖6所示，JK觸發(fā)器具有如下的真值表:
權(quán)利要求
1.種成像裝置，包括: 像素陣列，其包括排列成行和列的多個(gè)像素；以及 多個(gè)列電路，其中每個(gè)所述列電路與所述像素陣列中的一列像素對應(yīng)，其中所述列電路包括: 比較器，其將來自對應(yīng)列像素的信號與斜坡信號比較；以及 反碼計(jì)數(shù)器，其對所述比較器的輸出信號進(jìn)行計(jì)數(shù)和反碼運(yùn)算。
2.權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中所述反碼計(jì)數(shù)器包括“與”門，其用來對所述比較器的輸出信號和時(shí)鐘信號邏輯“與”運(yùn)算。
3.權(quán)利要求2所述的成像裝置，其中所述反碼計(jì)數(shù)器包括多個(gè)級，其中每個(gè)級包括數(shù)字觸發(fā)開關(guān)和JK觸發(fā)器，其中所述反碼計(jì)數(shù)器的第一級還包括所述“與”門。
4.權(quán)利要求3所述的成像裝置，其中所述反碼計(jì)數(shù)器的多個(gè)級的所述JK觸發(fā)器包括兩種工作狀態(tài):在計(jì)數(shù)狀態(tài)下對輸入的時(shí)鐘信號序列進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且在反碼狀態(tài)下對所存儲(chǔ)的值進(jìn)行反碼運(yùn)算。
5.權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中對應(yīng)列像素的信號包括來自同一像素的一組重置采樣信號和圖像采樣信號，所述反碼計(jì)數(shù)器經(jīng)配置在對所述重置采樣信號進(jìn)行計(jì)數(shù)和反碼運(yùn)算的基礎(chǔ)上對所述圖像采樣信號進(jìn)行計(jì)數(shù)和反碼運(yùn)算，得出所述重置采樣信號和圖像采樣信號的差值。
6.權(quán)利要求5所述的成像裝置，其中所述反碼計(jì)數(shù)器包括一個(gè)預(yù)定的數(shù)字偏差，以防止數(shù)據(jù)溢出。
7.權(quán)利要求6所述的成像裝 置，其中所述列電路進(jìn)一步包括存儲(chǔ)電路，其用來對所述重置采樣信號和圖像采樣信號的差值進(jìn)行存儲(chǔ)。
8.權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中所述列電路進(jìn)一步包括運(yùn)算放大器，其用來對所述來自對應(yīng)列像素的信號進(jìn)行放大。
9.權(quán)利要求8所述的成像裝置，其中所述放大器和所述比較都包括清零功能。
10.種像素列電路，包括: 比較器，其將來自對應(yīng)列像素的信號與斜坡信號比較；以及 反碼計(jì)數(shù)器，其對所述比較器的輸出信號進(jìn)行計(jì)數(shù)和反碼運(yùn)算。
11.權(quán)利要求10所述的列電路，其中所述反碼計(jì)數(shù)器包括多個(gè)級，其中每個(gè)級包括數(shù)字觸發(fā)開關(guān)和JK觸發(fā)器，其中所述反碼計(jì)數(shù)器的第一級還包括所述“與”門，用來對所述比較器的輸出信號和時(shí)鐘信號邏輯“與”運(yùn)算。
12.權(quán)利要求11所述的成像裝置，其中所述反碼計(jì)數(shù)器的多個(gè)級的所述JK觸發(fā)器包括兩種工作狀態(tài):在計(jì)數(shù)狀態(tài)下對輸入的時(shí)鐘信號序列進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且在反碼狀態(tài)下對所存儲(chǔ)的值進(jìn)行反碼運(yùn)算。
13.權(quán)利要求10所述的成像裝置，其中所述列電路進(jìn)一步包括存儲(chǔ)電路，其用來對所述重置采樣信號和圖像采樣信號的差值進(jìn)行存儲(chǔ)。
14.權(quán)利要求10所述的成像裝置，其中所述列電路進(jìn)一步包括運(yùn)算放大器，其用來對所述來自對應(yīng)列像素的信號進(jìn)行放大。
15.種像素信號處理方法,包括: 通過比較器將所述像素信號與來自斜坡信號發(fā)生器的斜坡信號進(jìn)行比較；通過“與”門將比較器的輸出信號與時(shí)鐘信號進(jìn)行邏輯“與”的運(yùn)算，輸出時(shí)鐘脈沖信號序列； 通過反碼計(jì)數(shù)器對經(jīng)過“與”門后的時(shí)鐘脈沖信號序列進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且在下一個(gè)時(shí)鐘脈沖信號序列到來之前，利用反碼計(jì)數(shù)器對計(jì)數(shù)的結(jié)果進(jìn)行反碼運(yùn)算。
16.權(quán)利要求15所述的處理方法,其中進(jìn)一步包括:對下一個(gè)時(shí)鐘脈沖信號序列進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且利用反碼計(jì)數(shù)器對計(jì)數(shù)的結(jié)果進(jìn)行反碼運(yùn)算。
17.權(quán)利要求16所述的處理方法，其中進(jìn)一步包括:在下一個(gè)時(shí)鐘脈沖信號序列到來之前將反碼計(jì)數(shù)器清零。
18.權(quán)利要求17所述的處理方法，其中進(jìn)一步包括:反碼計(jì)數(shù)器在清零后，加入一個(gè)預(yù)定的數(shù)字偏差，以防止數(shù)據(jù)溢出。
19.權(quán)利要求16所述的處理方法，其中進(jìn)一步包括:通過運(yùn)算放大器將像素信號進(jìn)行放大。
20.權(quán)利要求19所述的處理方法，其中進(jìn)一步包括:將運(yùn)算放大器和比較器清零。
21.種成像方法，包括: 像素中的存儲(chǔ)區(qū)域被重置，產(chǎn)生重置采樣信號； 將重置采樣信號與來自斜坡信號發(fā)生器的斜坡信號進(jìn)行比較，輸出第一脈沖信號，其中脈沖信號的寬度代表了信號的強(qiáng)度； 將第一脈沖信號與時(shí)鐘信號進(jìn)行邏輯“與”的運(yùn)算，輸出第一時(shí)鐘脈沖信號序列，其中第一序列中時(shí)鐘脈沖信號的個(gè)數(shù)代表了重置采樣信號的強(qiáng)度； 對第一時(shí)鐘脈沖信號序列進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且對計(jì)數(shù)的結(jié)果進(jìn)行反碼運(yùn)算； 像素中的光電二極管被重置，產(chǎn)生圖像采樣信號； 將圖像采樣信號與來自斜坡信號發(fā)生器的斜坡信號進(jìn)行比較，輸出第二脈沖信號，其中脈沖信號的寬度代表了信號的強(qiáng)度； 將第二脈沖信號與時(shí)鐘信號進(jìn)行邏輯“與”的運(yùn)算，輸出第二時(shí)鐘脈沖信號序列，其中第二序列中時(shí)鐘脈沖信號的個(gè)數(shù)代表了圖像采樣信號的強(qiáng)度； 對第二時(shí)鐘脈沖信號序列進(jìn)行計(jì)數(shù)，并累加到所述第一時(shí)鐘脈沖信號序列經(jīng)過反碼運(yùn)算后的結(jié)果上，并且對計(jì)數(shù)的結(jié)果再次進(jìn)行反碼運(yùn)算，從而得出所述重置采樣信號與所述圖像采樣信號之間的差值。
22.權(quán)利要求21所述的成像方法，其中進(jìn)一步包括將重置采樣信號和圖像采樣信號進(jìn)行放大。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種成像裝置，包括像素陣列，其包括排列成行和列的多個(gè)像素；以及多個(gè)列電路，其中每個(gè)所述列電路與所述像素陣列中的一列像素對應(yīng)，其中所述列電路包括比較器，其將來自對應(yīng)列像素的信號與斜坡信號比較；以及反碼計(jì)數(shù)器，其對所述比較器的輸出信號進(jìn)行計(jì)數(shù)和反碼運(yùn)算。
文檔編號H04N5/378GK103096003SQ20131004979
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月7日
發(fā)明者陳碧, 徐辰, 邵澤旭, 楊小龍 申請人:江蘇思特威電子科技有限公司