[发明专利]并发相关双采样和模数转换

说明书

本申请基于35 USC§119，要求2006年9月5日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.2006-84910的优先权，其全部内容合并在此，以作参考。

技术领域

本发明总体上涉及相关双采样(CDS)和模数转换(ADC)，更具体地涉及诸如图像传感器中用于提高频率性能的并发的CDS和ADC。

背景技术

相关双采样(CDS)广泛用来在例如图像传感器之类的器件中通过从由单元像素输出的信号中去除例如固定模式噪声(FPN)，仅检测所需信号分量。针对CDS，确定复位信号与图像信号之间的差别。复位信号是采用施加在单元像素上的预定电压电平而产生的。图像信号代表由单元像素感应到的光强度。因此，在减小单元像素中固有的FPN和由单元像素之间的特性差别所引起的噪声方面，CDS是有效的。

图1是常规CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器中的常规单元块1的方框图，用于串联顺序地执行CDS和模数转换(ADS)。参照图1，单元块1包括像素10和单元CDS块13。为了清楚描述，图像信号处理器(ISP)19与单元块1一起示出。CMOS图像传感器的像素阵列包括多个像素和具有多个单元CDS块的CDS阵列，每个单元CDS块具有与单元CDS块13类似的组成。

像素10包括：传感器(例如，光电二极管)，用于通过光电转换检测光强度；以及光电转换器(例如，四个晶体管)，用于根据这种光电转换输出电图像信号A(S)和根据所施加的复位电压输出复位信号A(R)，这两个信号均作为模拟信号。

单元CDS块13包括：CDS电路15，用于使用CDS，产生来自像素10的复位信号A(R)与图像信号A(S)之间的差A(R-S)。此外，单元CDS块13包括：ADC单元17，用于将作为来自CDS电路15的模拟信号的差信号A(R-S)转换为数字信号D(R-S)。ISP 19对来自ADC单元17的数字信号D(R-S)执行不同的信号处理操作。

单元CDS块13依次执行CDS和ADC，在执行CDS之后继续执行ADC，或在执行CDS之后经过预定时间段后再执行ADC。这里，假设单元CDS块13依次连续地执行CDS和ADC。

图2是图1的单元CDS块13执行CDS和ADC时的信号时序图。参照图2，当各个单元CDS块13与每一列像素耦合时，以每一条线(即，行)为单元，按照顺序扫描的方式，对模拟的复位和图像信号进行采样并从像素10输出所述信号。在图2中，扫描时间“1H时间”指示对于单条线(即，行)，完成CDS和ADC所允许的时间。

在执行CDS的时间T_CDS中，顺序地执行复位信号采样和图像信号采样。这一时间T_CDS确定CMOS图像传感器的工作速度和其他特性。因此，应该独立并绝对地保持时间T_CDS。可以比时间T_CDS更灵活地保持执行ADC的时间T_ADC。但是，时间T_ADC也确定工作频率，并限制CMOS图像传感器的帧率。

发明内容

由此，为了增强图像传感器之类的器件的速度性能，并发地执行相关双采样和模数转换。

对于根据本发明方案的信号处理，CDS(相关双采样)单元根据在预定节点处产生的第一输入信号集，产生第一CDS信号。此外，当CDS单元产生第一CDS信号时，转换单元并发地将第二CDS信号转换为各个转换信号。第二CDS信号已根据在预定节点处产生的第二输入信号集而确定。

在本发明的另一实施例中，CDS存储单元存储在CDS单元产生第一CDS信号之前由CDS单元产生的第二CDS信号。此外，传输控制单元包括开关，用于在CDS单元产生第一CDS信号时并发地将第二CDS信号从CDS存储单元传输至转换单元。当将第一CDS信号存储到CDS存储单元中时，传输控制单元也并发地将第二CDS信号从CDS存储单元传输至转换单元。

在本发明的另一实施例中，比较和数字化单元接收来自传输控制单元的模拟CDS信号，以将参考信号与模拟CDS信号的比较结果数字化。参考信号是本发明典型实施例中的斜坡信号(ramp signal)或DC(直流)信号之一。

在本发明的另一典型实施例中，CDS存储单元包括用于存储第一CDS信号的第一电容器，并包括用于存储第二CDS信号的第二电容器。