[发明专利]减少图像传感器中的噪声的谐波音调的方法及图像感测系统

说明书

技术领域

本发明一般来说涉及图像传感器。更具体来说，本发明的实例涉及从具有电荷泵的图像传感器像素单元读出图像数据的电路。

背景技术

图像传感器已变得普遍存在。其广泛用于数码相机、蜂窝式电话、安全相机以及医学、汽车及其它应用中。用以制造图像传感器且特定来说互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的技术已不断快速地发展。举例来说，对较高分辨率及较低电力消耗的需求已促进了这些图像传感器的进一步小型化及集成。

在常规CMOS像素单元中，从光敏装置(例如，光电二极管)转移图像电荷并在所述像素单元内部在浮动扩散节点上将其转换为电压信号。可将图像电荷从像素单元读出到读出电路中且接着处理所述图像电荷。在图像传感器应用中，电荷泵将经升压电压(即，高于正常V_DD电平)提供到像素单元阵列以便从像素单元中的光电二极管读出图像电荷且通过读出路径将电压信号传递到读出电路。

电荷泵可由系统时钟驱动。电荷泵的充电及放电阶段连同系统时钟一起操作，此可产生显著量的噪声。所产生噪声的谐波音调的功率频谱与系统时钟的功率频谱对准。换句话说，噪声的谐波音调与系统时钟的谐波音调对准，其可贯穿成像系统传播且降低动态范围及因此降低用成像系统获取的图像的图像质量。

发明内容

本发明的一个实施例涉及一种减少图像传感器中的噪声的谐波音调的方法。所述方法包括：产生系统时钟；响应于所述系统时钟而产生随机时钟；借助所述随机时钟对电荷泵进行时控以产生经升压电压；将所述经升压电压提供到所述图像传感器的像素阵列；及使用来自所述电荷泵的所述经升压电压从所述像素阵列的像素单元读出图像电荷。

本发明的另一实施例涉及一种图像感测系统。所述图像感测系统包括：像素单元阵列，其布置成多个行及多个列；电荷泵，其经耦合以将经升压电压提供到所述像素单元阵列；随机时钟产生器，其经耦合以对所述电荷泵进行时控；及读出电路，其耦合到所述像素单元阵列以使用从所述电荷泵提供的所述经升压电压从所述像素单元阵列读出图像电荷。

附图说明

参考以下各图描述本发明的非限制性及非详尽实施例，其中在所有各视图中相似参考编号指代相似部件，除非另有规定。

图1是图解说明根据本发明的教示包含电荷泵的成像系统的一部分的实例的框图，所述电荷泵具有用以减少系统时钟的谐波音调的随机时钟。

图2A是图解说明根据本发明的教示的图像传感器中经耦合以借助随机时钟进行时控的电荷泵的一个实例的示意图。

图2B是图解说明根据本发明的教示的图像传感器中经耦合以对电荷泵进行时控的经同步两相不重叠时钟产生器的一个实例的示意图。

图3A是图解说明根据本发明的教示的图像传感器中耦合到随机时钟产生器的系统时钟的一个实例的框图，所述随机时钟产生器经耦合以产生随机时钟，所述随机时钟经耦合以对电荷泵进行时控。

图3B是图解说明根据本发明的教示经耦合以产生随机时钟的随机时钟产生器的一个实例的框图。

图3C是具有图解说明根据本发明的教示的图像传感器中的随机时钟产生器的一个实例的操作的时序图的状态图，所述随机时钟产生器经耦合以产生用以对电荷泵进行时控的随机时钟。

图4是图解说明根据本发明的教示经耦合以产生随机时钟的随机时钟产生器的另一实例的框图。

在图式的所有数个视图中，对应参考字符指示对应组件。所属领域的技术人员将了解，图中的元件是为简单及清晰起见而图解说明的，且未必按比例绘制。举例来说，为了有助于改进对本发明的各种实施例的理解，图中的元件中的一些元件的尺寸可能相对于其它元件放大。此外，通常未描绘在商业上可行的实施例中有用或必需的常见而众所周知的元件以便促进对本发明的这各种实施例的较不受阻挡的观察。

具体实施方式

在以下描述中，陈述众多特定细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，所属领域的一般技术人员将明了，不需要采用特定细节来实践本发明。在其它实例中，未详细描述众所周知的材料或方法以避免使本发明模糊。