[发明专利]具有流水线化列模数转换器的图像传感器

权利要求书

1.一种图像传感器，包括：

像素阵列，其包括组织成行及列的多个像素单元以用于俘获图像数据；

位线，其耦合至所述像素阵列的一排内的像素单元中的每一个；以及

读出电路，其耦合至所述位线以从所述排内的像素单元读出所述图像数据，所述读出电路包括：

排放大器，其用以放大所述图像数据，且具有耦合至所述位线的输入，以及输出；以及

第一取样及转换电路和第二取样及转换电路，所述第一取样及转换电路和第二取样及转换电路并联地耦合至所述排放大器的输出，以交互地取样图像数据并将图像数据从模拟值转换成数字值，

其中所述第一取样及转换电路被配置成在所述第二取样及转换电路转换第二图像数据时同时取样第一图像数据，且所述第二取样及转换电路被配置成在所述第一取样及转换电路转换所述第一图像数据时同时取样第三图像数据。

2.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述排包括给定列，且所述排放大器包括列放大器。

3.如权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，位线开关耦合于所述图像传感器的位线与列放大器之间，所述位线开关耦合至控制逻辑以在不取样数据时选择性地将所述列放大器与所述位线解除连接。

4.如权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，进一步包括存储器缓冲器，所述存储器缓冲器经耦合以被所述第一取样及转换电路以及所述第二取样及转换电路分时共用以输出所述数字值。

5.如权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，所述第一取样及转换电路以及所述第二取样及转换电路中的每一个包括：

取样开关，其具有耦合至所述列放大器的输出的第一端子，以及耦合至取样节点的第二端子；

取样电容器，其耦合至所述取样节点以取样并保持所述图像数据；以及列模数转换器(“ADC”)，其耦合至所述取样节点。

6.如权利要求5所述的图像传感器，其特征在于，所述列ADC包括斜坡式ADC。

7.如权利要求5所述的图像传感器，其特征在于，所述第一取样及转换电路和所述第二取样及转换电路中的每一个包括：

预先充电电路，其耦合至所述取样节点以将所述取样节点预先充电至固定电压，所述预先充电电路耦合至控制逻辑以在每一取样周期之前选择性地对所述取样节点预先充电。

8.如权利要求5所述的图像传感器，其特征在于，所述第一取样及转换电路和所述第二取样及转换电路中的每一个包括：

驱动器电路，其经耦合以驱动所述取样开关的栅极。

9.如权利要求8所述的图像传感器，其特征在于，所述取样开关小于所述位线开关。

10.如权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，进一步包括分接路径，所述分接路径将所述列放大器的输入耦合至所述列放大器的输出，所述分接路径包括NMOS电容器和开关，所述NMOS电容器的源极与漏极耦合到一起且耦合至所述列放大器的输入，且所述开关与所述分接路径串联地耦合在所述列放大器的输入与输出之间。

11.如权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，进一步包括分接路径，所述分接路径将所述列放大器的输入耦合至所述列放大器的输出，所述分接路径包括串联地耦合在所述分接路径内的传输门电路，其中所述分接路径包括背对背耦合的PMOS晶体管及NMOS晶体管。

12.一种从像素阵列读出图像数据的方法，所述像素阵列包括组织成行及列的多个像素单元以用于俘获所述图像数据，所述方法包括：

在第一取样周期期间取样来自耦合至所述像素阵列的一排内的像素单元中的每一个的位线的第一图像数据，所述第一图像数据由耦合至所述位线的第一像素单元产生；

在所述第一取样周期之后的第一转换周期期间将所述第一图像数据从模拟值转换成数字值；以及

在第二取样周期期间取样来自所述位线的第二图像数据，所述第二图像数据由耦合至所述位线的第二像素单元产生，其中所述第二取样周期出现在所述第一转换周期期间。