[发明专利]图像传感器读出电路

说明书

本发明提供了一种图像传感器读出电路，包括：第一模数转换单元，用于对采集的像素数据进行逐次逼近式高位模数转换后得到高位转换数据和余量像素数据；第二模数转换单元，与所述第一模数转换单元电连接，用于对所述余量像素数据进行单斜低位模数转换后得到低位转换数据；其中，所述第一模数转换单元的第一转换精度和所述第二模数转换单元的第二转换精度之和等于所述像素数据的预设转换精度。本发明能够以较低功耗和电路面积实现像素数据较高的图像转换帧率，有效缩短了像素数据转换周期。

技术领域

本发明涉及集成电路设计技术领域，尤其涉及一种图像传感器读出电路。

背景技术

CMOS图像传感器(Image Sensor，CIS)是一种以互补金属氧化物半导体制作的图像传感器，目前已广泛应用于视频、监控、工业制造、汽车、家电等成像领域。随着近年来，CIS的应用需求的不断升级，CIS分辨率、帧率和图像质量的要求不断提高。如何在较短的时间内完成高质量的图像数据转换和传输已成为一个热门研究课题。CIS主流读出电路结构是以列级单斜模数转换器(SS-ADC)为主的读出电路，以保证CIS在合理的面积、功耗开销下具有足够的转换精度和速度。但是一个12位的SS-ADC需要至少4095个转换周期，在高帧率高分辨率应用下，需要ADC计数器具有很高的时钟频率才能满足短转换时间的要求，当频率提高时功耗也会相应提高，这对一些低功耗应用来说是不允许的。而一些应用采用逐次逼近模数转换器(successive approximation register Analog to digital converter，SAR-ADC)替代SS-ADC，虽然解决了高转换帧率的问题，但是由于每一列SAR-ADC均需要一个开关电容阵列组成的DAC，CIS分辨率较高时电容阵列会占用很大的面积。

因此，有必要提供一种新型的图像传感器读出电路以解决现有技术中存在的上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种图像传感器读出电路，能够以较低功耗和电路面积实现像素数据较高的图像转换帧率，有效缩短了像素数据转换周期。

为实现上述目的，本发明的所述一种图像传感器读出电路，包括：

第一模数转换单元，用于对采集的像素数据进行逐次逼近式高位模数转换后得到高位转换数据和余量像素数据；

第二模数转换单元，与所述第一模数转换单元电连接，用于对所述余量像素数据进行单斜低位模数转换后得到低位转换数据；

其中，所述第一模数转换单元的第一转换精度和所述第二模数转换单元的第二转换精度之和等于所述像素数据的预设转换精度。

本发明所述图像传感器读出电路的有益效果在于：在预设转换精度内，先通过第一模数转换单元对采集的像素数据进行逐次逼近的高位转换后得到高位转换数据和余量像素数据，之后通过第二模数转换单元对余量像素数据进行单斜低位模数转换后得到低位转换数据，从而完成像素数据的模数转换过程，采用逐次逼近转换和单斜转换方式相结合，与传统的单斜转换相比，数据转换周期大大缩短，便于高分辨率下实现高输出帧率，而且有效降低了电路功耗和电路面积。

可选的，所述第一模数转换单元包括开关电容阵列、比较模块和控制逻辑模块，所述比较模块的第一输入端与所述开关电容阵列电连接，所述控制逻辑模块与所述开关电容阵列电连接以控制所述开关电容阵列的极板电压，所述比较模块的第二输入端输入比较基准电压，以对所述比较基准电压和所述第一输入端输入的电压信号进行比较，且所述比较模块的输出端与所述控制逻辑模块电连接，以通过所述控制逻辑模块输出所述高位转换数据。

可选的，所述开关电容阵列包括第一电容、K个第二电容和K个切换开关，K为正整数，所述第一电容和K个所述第二电容的一端均与所述第一输入端连接，所述第一电容的另一端输入斜波信号，每个所述第二电容的另一端均与一个所述切换开关的固定端电连接，所述切换开关具有至少两个切换端，两个所述切换端分别输入第一基准电压和第二基准电压，且所述控制逻辑模块与所述切换开关电连接，以切换所述切换开关输入的电压信号。