[发明专利]用于减少像素阵列读出时间的转换电路

说明书

技术领域

本发明大体上涉及光学器件，且更特定来说，但不排他地，涉及图像传感器。

背景技术

图像传感器用于许多应用中，举例来说，数码相机、蜂窝电话、摄像头，以及各种其它医疗、汽车、军事及其它应用。随着图像传感器在日常生活中变得普遍，消费者及行业需要较快、较小及较低功率的图像传感器。在一些应用中，图像传感器必须依次且优选地以高帧速率捕获图像。然而，常规图像传感器受到多种因素的限制而不能以高帧速率产生高质量图像。

限制给定图像传感器的帧速率的因素中的一者为将来自像素阵列的模拟像素信号转换成数字图像值的转换电路的速度。在转换电路内，一些图像传感器依赖逐次逼近寄存器(“SAR”)模/数转换器(“ADC”)来将模拟像素信号转换成数字图像值。因此，提高转换电路内的SAR ADC的速度将为有利的。

发明内容

一种图像传感器，其包含：像素阵列，其具有以行及列布置的像素；第一逐次逼近寄存器(“SAR”)模/数转换器(“ADC”)，其经耦合以将第一模拟像素信号转换成第一数字数据，所述第一SAR ADC包括具有二进制加权值的第一电容器阵列(“FCA”)，其中所述FCA的顶板共用耦合到第一比较器输入的第一共用端子且所述FCA的底板经耦合以从低参考电压切换到高参考电压，且其中所述第一共用端子可选择性地经耦合以接收由所述像素阵列的第一列产生的所述第一模拟像素信号；第二SAR ADC，其经耦合以将第二模拟像素信号转换成第二数字数据，所述第二SAR ADC包括具有二进制加权值的第二电容器阵列(“SCA”)，其中所述SCA的顶板共用耦合到第二比较器输入的第二共用端子且所述SCA的底板经耦合以从所述高参考电压切换到所述低参考电压，且其中所述第二共用端子可选择性地耦合到使由所述像素阵列的第二列产生的所述第二模拟像素信号反相的反相器的反相器输出；且所述第一SAR ADC的第一控制电路经耦合以响应于控制信号在实质上与所述第二SAR ADC的第二控制电路响应于所述控制信号可选择性地将所述SCA的所述底板从所述高参考电压切换到所述低参考电压相同的时间，可选择性地将所述FCA的所述底板从所述低参考电压切换到所述高参考电压。

一种读出像素阵列的方法，所述方法包含：将第一模拟像素信号取样到耦合到第一比较器的第一电容器阵列(“FCA”)的第一共用端子上，其中所述第一模拟像素信号由所述像素阵列的第一列产生；将第二模拟像素信号取样到耦合到第二比较器的第二电容器阵列(“SCA”)的第二共用端子上，其中所述第二模拟像素信号由所述像素的第二列产生；将所述FCA的最高有效位(“MSB”)电容器的第一底板从低参考电压切换到高参考电压以起始用于确定所述第一模拟像素信号的第一数字值的第一二进制搜索序列；及将所述SCA的第二MSB电容器的第二底板从所述高参考电压切换到所述低参考电压以起始用于确定所述第二模拟像素信号的第二数字值的第二二进制搜索序列，其中所述第一底板及所述第二底板分别与所述第一及第二共用端子相对，且其中在实质上与将所述第二底板从所述高参考电压切换到所述低参考电压相同的时间将所述第一底板从所述低参考电压切换到所述高参考，以在所述FCA与所述SCA之间再分配电荷以减少从所述低电压参考及所述高电压参考汲取的额外电荷量。

一种提供指令的非暂时性机器可存取存储媒体，当由机器执行时，所述指令将引起所述机器执行包含以下操作的操作：将第一模拟像素信号取样到耦合到第一比较器的第一电容器阵列(“FCA”)的第一共用端子上，其中所述第一模拟像素信号由所述像素阵列的第一列产生；

将第二模拟像素信号取样到耦合到第二比较器的第二电容器阵列(“SCA”)的第二共用端子上，其中所述第二模拟像素信号由所述像素的第二列产生；将所述FCA的最高有效位(“MSB”)电容器的第一底板从低参考电压切换到高参考电压以起始用于确定所述第一模拟像素信号的第一数字值的第一二进制搜索序列；及将所述SCA的第二MSB电容器的第二底板从所述高参考电压切换到所述低参考电压以起始用于确定所述第二模拟像素信号的第二数字值的第二二进制搜索序列，其中所述第一底板及所述第二底板分别与所述第一及第二共用端子相对，且其中在实质上与将所述第二底板从所述高参考电压切换到所述低参考电压相同的时间将所述第一底板从所述低参考电压切换到所述高参考，以在所述FCA与所述SCA之间再分配电荷以减少从所述低电压参考及所述高电压参考汲取的额外电荷量。

附图说明

参考以下图式描述本发明的非限制及非详尽实施例，其中除非另有明确指示，否则相同参考数字在所有各种视图中指代相同部件。