[发明专利]一种模数转换电路、模数转换方法及图像处理系统

说明书

技术领域

本发明属于图像信号处理领域，尤其涉及一种模数转换电路、模数转换方法及图像处理系统。

背景技术

随着CMOS图像传感器(CMOS Image Sensor，CIS)像素阵列的规模越来越大，信号处理速度的要求也越来越高；同时由于像素点尺寸的不断缩小，传感器灵敏度和信噪比都在不断下降；逐个像素读出和转换的电路设计越来越难，难以满足大像素阵列和低噪声的要求；因此，基于列模数转换(Column Level，ADC)的信号采集与转换电路产生了。

现有的列模数转换电路是逐行分别对像素点的重置电压(Reset Level)和信号电压(Signal Level)进行采样和转换，转换完成后再将重置电压和信号电压的数字值相减实现数字双采样(Digital CDS)，得到一个亮度值，这样，不利于降低噪声和提高动态范围。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种模数转换电路，旨在解决采用现有的模数转换电路导致随机噪声大的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种模数转换电路，所述模数转换电路包括：

比较器，其具有信号电压输入端口、重置电压输入端口、参考差分电压输入端口，将从多个CIS像素之一输出的信号电压与重置电压组成信号差分电压，并将参考差分电压与所述信号差分电压进行比较，当所述信号差分电压低于所述参考差分电压时输出溢出传感信号；以及

数字转换器，将所述比较器的输出转换为数字数据并储存。

本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述模数转换电路实现的模数转换方法，包括：

比较器将从CIS像素输出的重置电压和信号电压组成一组信号差分电压；

比较参考差分电压与所述信号差分电压，当所述信号差分电压低于所述参考差分电压时，由比较器输出溢出传感信号；

数字转换器输出并存储所述溢出传感信号产生时刻与光电荷相对应的数字数据。

本发明实施例的另一目的还在于提供一种采用上述模数转换电路实现的图像处理系统。

本发明实施例提供的模数转换电路采用全差分比较器，将信号电压与重置电压组成的信号差分电压与参考差分电压进行比较后输出溢出传感信号，降低了随机噪声。

附图说明

图1是本发明实施例提供的模数转换电路的电路图；

图2是本发明实施例提供的模数转换电路的波形图；

图3是本发明实施例提供的采用模数转换电路实现的模数转换方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的模数转换电路采用全差分比较器，将信号电压与重置电压组成的信号差分电压与参考差分电压进行比较后输出溢出传感信号，降低了随机噪声。

本发明实施例提供的模数转换电路主要应用于图像处理系统中，其电路如图1所示，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分，详述如下。

模数转换电路包括：比较器1以及数字转换器3，其中比较器1具有信号电压输入端口IN1、重置电压输入端口IN2、参考差分电压输入端口IN3、IN4，其中，信号电压输入端口IN1和参考差分电压输入端口IN3为比较器1的反相输入端，重置电压输入端口IN2和参考差分电压输入端口IN4为比较器1的同相输入端；比较器1将从多个CIS像素之一输出的信号电压与重置电压组成信号差分电压，并将参考差分电压与上述信号差分电压进行比较，当信号差分电压低于参考差分电压时输出溢出传感信号；数字转换器3将比较器1的输出转换为数字数据并储存。作为本发明的一个实施例，上述多个CIS像素包括在CIS的主动式像素传感器(Active Pixel Sensor，APS)中。

作为本发明的一个实施例，模数转换电路还包括：第一电容C1，连接至比较器1的信号电压输入端口IN1与地之间，用于存储从多个CIS像素之一输出的信号电压；第二电容C2连接至比较器1的重置电压输入端口IN2与地之间，用于存储从CIS像素之一输出的重置电压以及比较器1的失调电压；第一开关S1连接至第一节点10与光电荷输入端口之间，在重置采样时段和信号采样时段中被接通，其中光电荷输入端口接收从CIS像素输出的光电荷信号；第二开关S2连接至第二节点11与比较器1的输出端之间，在重置采样时段被接通。