图像传感器及其操作方法、摄像装置、摄像方法和电子设备的制造方法

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图像传感器及其操作方法、摄像装置、摄像方法和电子设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及图像传感器及图像传感器的操作方法、摄像装置及摄像方法和电子设备,特别地,本发明涉及在具有列模拟数字转换器(ADC)构造的图像传感器中,在存在多个ADC组的情况下能够校正ADC组之间的特性差异的图像传感器及图像传感器的操作方法、摄像装置及摄像方法和电子设备。
【背景技术】
[0002]在具有包括两个ADC组的列ADC构造的图像传感器中,存在着各个ADC组的寄生电容因图像传感器内的布局等而变化的情况,并且各个ADC组的特征发生变化,ADC组之间产生了特性的差异(特性差异)。
[0003]当通过使用具有如上所述的不同特性的多个ADC组将包含模拟信号的像素信号转换成数字信号时,即使将同一模拟信号转换成数字信号,该模拟信号也会被转换成不同的数字信号。因此,当将包含模拟信号的像素信号转换成数字信号时,将无法以适当的颜色进行显色,且因此,担心不能实现适当的显色。
[0004]于是,已经提出了校正ADC组的特性并且将模拟信号恰当地转换成数字信号的技术(例如,参照专利文献WO 2000057634A)。

【发明内容】

[0005]与此同时,在WO 2000057634A的技术中,尽管该技术在两个ADC组的情况下是有效的,但是存在着在四个或八个ADC组的情况下不能实施充分的校正的担心。
[0006]本发明是鉴于上述情况而进行的,且特别地,即使在使用两个以上ADC组的情况下,本发明也能够通过校正ADC组之间的特性差异来实现适当的数字模拟转换。
[0007]根据本发明实施例的一种图像传感器具有列ADC构造,所述列ADC构造包括针对每一个像素行的模拟数字转换器(ADC),所述ADC将通过光电转换生成的包含模拟信号的像素信号转换成包含数字信号的输出信号。所述图像传感器包括:多个钳位运算单元,所述钳位运算单元分别被构造用来基于多个ADC组的各输出信号计算基准电平;和参考电压输出单元,所述参考电压输出单元被构造用来将通过所述钳位运算单元计算出的所述基准电平的数字信号转换成包含模拟信号的参考电压,并且将所述参考电压供给至构成所述ADC组的各所述ADC。
[0008]当多个所述ADC组的各输出信号是遮光像素的输出信号时,所述钳位运算单元可以计算所述基准电平,并且所述参考电压输出单元可以将通过所述钳位运算单元计算出的基准电平的数字信号转换成包含模拟信号的参考电压,并且将所述参考电压供给至构成所述ADC组的各所述ADC。
[0009]所述钳位运算单元可以计算所述多个ADC组的各自输出信号与应当是所述基准电平的输出信号之间的差作为偏移,并且计算与所述偏移相对应的基准电平。
[0010]所述图像传感器还可以包括特性差异存储单元,所述特性差异存储单元被构造用来测量并存储多个所述ADC组中的各者的输出信号的差作为特性差异。所述参考电压输出单元可以以用于校正由所述特性差异测量存储单元存储的所述特性差异的增益将参考电压输出至所述ADC。
[0011]在以规定的增益将所述参考电压供给至所有所述ADC组时,所述特性差异测量存储单元可以测量多个所述ADC组之间的输出信号的差作为特性差异。
[0012]根据本发明实施例的一种图像传感器的操作方法,所述图像传感器具有列ADC构造,所述列ADC构造包括针对每一个像素行的模拟数字转换器(ADC),所述ADC将通过光电转换生成的包含模拟信号的像素信号转换成包含数字信号的输出信号,所述操作方法包括下述步骤:基于多个ADC组的各输出信号计算基准电平;并且将计算出的所述基准电平的数字信号转换成包含模拟信号的参考电压,并且将所述参考电压供给至构成所述ADC组的各所述ADC。
[0013]根据本发明实施例的一种摄像装置,其包括图像传感器,所述图像传感器具有列ADC构造,所述列ADC构造包括针对每一个像素行的模拟数字转换器(ADC),所述ADC将通过光电转换生成的包含模拟信号的像素信号转换成包含数字信号的输出信号。所述摄像装置包括:多个钳位运算单元,所述钳位运算单元分别被构造用来基于多个ADC组的各输出信号计算基准电平;和参考电压输出单元,所述参考电压输出单元被构造用来将通过所述钳位运算单元计算出的所述基准电平的数字信号转换成包含模拟信号的参考电压,并且将所述参考电压供给至构成所述ADC组的各所述ADC。
[0014]根据本发明实施例的摄像方法是摄像装置的摄像方法,所述摄像装置包括图像传感器,所述图像传感器具有列ADC构造,所述列ADC构造包括针对每一个像素行的模拟数字转换器(ADC),所述ADC将通过光电转换生成的包含模拟信号的像素信号转换成包含数字信号的输出信号。所述摄像方法包括下述步骤:基于多个ADC组的各输出信号计算基准电平;并且将计算出的所述基准电平的数字信号转换成包含模拟信号的参考电压,并且将所述参考电压供给至构成所述ADC组的各所述ADC。
[0015]根据本发明实施例的一种电子设备,其包括图像传感器,所述图像传感器具有列ADC构造,所述列ADC构造包括针对每一个像素行的模拟数字转换器(ADC),所述ADC将通过光电转换生成的包含模拟信号的像素信号转换成包含数字信号的输出信号。所述电子设备包括:多个钳位运算单元,所述钳位运算单元被分别构造用来基于多个ADC组的各输出信号计算基准电平;和参考电压输出单元,所述参考电压输出单元被构造用来将通过所述钳位运算单元计算出的所述基准电平的数字信号转换成包含模拟信号的参考电压,并且将所述参考电压供给至构成所述ADC组的各所述ADC。
[0016]在本发明的实施例中,在图像传感器(该图像传感器具有列ADC构造,所述列ADC构造包括针对每一个像素行的模拟数字转换器(ADC),所述ADC将通过光电转换生成的包含模拟信号的像素信号转换成包含数字信号的输出信号)中,或在图像传感器和包含该图像传感器的摄像装置及电子设备中,多个钳位运算单元基于多个ADC组的各输出信号计算基准电平,并且计算出的基准电平的数字信号被转换成包含模拟信号的参考电压,该参考电压被供给至构成所述ADC组的各所述ADC。
[0017]根据本发明的实施例,能够校正由多个列ADC构成的图像传感器中的ADC组之间的特性差异。
【附图说明】
[0018]图1图示了下述电气构造:该构造示出了应用了本发明的图像传感器的第一实施例的构造示例;
[0019]图2说明了图1的图像传感器的像素区域和ADC的布局;
[0020]图3是说明ADC组的特性差异校正处理的流程图;
[0021]图4是说明特性差异存储处理的流程图;
[0022]图5说明了图1的图像传感器的像素区域和ADC的布局;
[0023]图6说明了图1的图像传感器的像素区域和ADC的布局;
[0024]图7图示了下述电气构造:该构造示出了应用了本发明的图像传感器的第二实施例的构造例;
[0025]图8说明了图7的图像传感器的像素区域和ADC的布局;并且
[0026]图9说明了图7的图像传感器的像素区域和ADC的布局。
【具体实施方式】
[0027]注意,将以下面的顺序进行说明。
[0028]1.第一实施例(使用四个ADC的情况下的构造示例)
[0029]2.第一实施例的变型例
[0030]3.第二实施例(使用八个ADC的情况下的构造示例)
[0031]4.第二实施例的变型例
[0032]1.第一实施例
[0033](使用四个ADC的情况下的构造示例)
[0034]图1和图2图示了应用了本发明的图像传感器的实施例的构造示例。更加详细地,图1图示了图像传感器的电气构造,图2图示了图像传感器的像素区域和模拟数字转换器(ADC)的布局示例。
[0035]图1的图像传感器将包含模拟信号的像素信号(该像素信号由构成布置在像素区域的各像素的光电二极管根据入射光的量通过光电转换而生成的)转换成数字信号并输出数字信号,并且通过输出的像素信号来生成图像。这样的图像传感器例如用于照相机和摄像机等摄像装置,并且也用于以智能手机等为代表的便携式终端等电子设备。
[0036]更加具体地,图1和图2的图像传感器包括像素区域10、ADC 11-1至11_4、钳位运算(clamp operat1n)单元12-1和12-2、数字模拟转换器(DAC) 13-1和13-2、特性差异存储单元14、并行串行转换单元15和输出电路41-1和41-2。注意,在图2的上部,图示了像素区域10和ADC 11-1至11-4设置在同一晶片31上的情况下的布局示例。此外,在图2的下部,图示了图2上部的像素区域10中的第一像素组Tl和第二像素组T2中的各像素的均包含模拟信号的像素信号被供给至ADC 11-1至11-4中的哪一个。S卩,图2的下部图示了图2上部的像素区域10的放大图。
[0037]此外,当不特别必要区别时,ADC 11-1至11_4、钳位运算单元12_1和12_2以及DAC 13-1和13-2分别仅被称为ADC 11、钳位运算单元12和DAC 13,其它的部件也类似地称谓。
[0038]模拟数字转换器(ADC) 11-1至11_4布置在与图2中的像素区域10垂直相邻的区域。更加详细地,在图2中的像素区域10的下方的相邻区域中,从更接近于像素区域10的区域起依次布置有ADC 11-1和11-3 ;且在像素区域10的上方的相邻区域中,从更接近于像素区域10的区域起依次布置有ADC 11-2和11-4。ADC 11-1至11_4将包含模拟信号的像素信号转换成根据参考电压和分辨率的量子化单位的数字信号,所述像素信号是从设置于像素区域10中的含有光电二极管的多个像素顺序地传输来的。ADC 11-1至11-4将被转换成数字信号的像素信号作为并行信号输出至钳位运算单元12-1和12-2、特性差异存储单元14和并行串行转换单元15。
[0039]更加详细地,在图2
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