降低图像传感器失调误差的实现方法

技术领域

本发明涉及一种降低图像传感器失调误差的实现方法。

背景技术

高像素图像传感器的广泛应用对其列并行模数转换器（ADC）提出了更高的要求，列并行ADC的失调误差（offset）是影响图像质量的主要因素之一。为了消除电路失调误差带来的影响，目前通常通过电容隔直采用自清零（Auto-Zero）技术来稳定电路的工作状态，再通过相关双采样（CDS）消除失调误差。

目前业界主流的做法如图1所示，图像传感器比较器的两级电路（包括第一级电路1和第二级电路2）分别通过第一隔直电容Caz1和第二隔直电容Caz2隔直并存储失调误差，也需要两级的自清零操作进行失调误差消除，在第一级自清零AZ1阶段，第一级比较器建立工作点，其失调误差存储在第一隔直电容Caz1上，AZ1结束后，其余相关噪声（即第一级电路的残余失调误差及第二级电路的失调误差）通过第二隔直电容Caz2存储，电路并被第二级自清零AZ2吸收从而建立第二级工作点。

上述现有技术的方法中，由于两级比较器的工作点差异，级间需要通过第二隔直电容Caz2来隔直并且存储第二级电路2的失调误差，两级隔直电容的应用大大增加了ADC的面积，因而占用了较大的电路面积，提高了设计成本，并且增加了转换时间，影响图像传感器的工作效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低图像传感器失调误差的实现方法，节省电路面积，降低设计成本，减少转换时间，提高工作效率，降低失调误差，改善图像传感器性能。

基于以上考虑，本发明提供一种降低图像传感器失调误差的实现方法，包括：图像传感器比较器的第一级电路中，图像传感器产生的像素信号作为比较器的像素输入信号，斜坡发生器产生的斜坡信号作为比较器的斜坡输入信号，对像素输入信号和斜坡输入信号进行比较后输出第一级电路的输出信号；先对第一级电路进行失调误差消除，通过处理模块采样第二级电路的输出信号并进行处理，反馈处理后的信号至第一级电路的输入端,从而补偿第一级电路的残余失调误差及第二级电路的失调误差，完成整体电路的失调校准。

优选的，至少存在一个隔直电容隔离像素输入信号或斜坡输入信号到比较器的第一级电路的直流分量；所述经处理模块处理后的信号，通过反馈电容调节隔直电容的高阻点的电压，实现对第一级电路的残余失调误差补偿及第二级电路的失调误差补偿，完成整体电路的失调校准。

优选的，所述处理模块为信号采样衰减模块，采样第二级电路的输出信号并进行衰减处理，反馈处理后的信号至第一级电路的输入端。

优选的，在斜坡输入信号斜坡上升或下降的同时，动态采样第二级输出信号。

优选的，在斜坡输入信号斜坡上升或下降之前，将第一级输出电压预设为起始电压值。

优选的，所述信号采样衰减模块包括：第一端电性连接至第二级电路输出端的第一开关，所述第一开关的第二端连接至第一采样电容的第一端，第一采样电容的第二端接地；所述第一开关的第二端还电性连接至第二开关的第一端，第二开关的第二端连接至第二采样电容的第一端，第二采样电容的第二端接地，第二开关的第二端还连接至反馈电容的第一端，反馈电容的第二端连接至第一级电路的输入高阻点。

本发明的降低图像传感器失调误差的实现方法，先对第一级电路进行失调误差消除，通过处理模块采样第二级电路的输出信号并进行处理，反馈处理后的信号至第一级电路的输入端，从而补偿第一级电路的残余失调误差及第二级电路的失调误差，完成整体电路的失调校准，节省电路面积，降低设计成本，减少转换时间，提高工作效率，降低失调误差，改善图像质量。

附图说明

通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1为现有技术的图像传感器失调误差校准电路的结构示意图；

图2为本发明的图像传感器失调误差校准电路的结构示意图；

图3为本发明的图像传感器失调误差校准电路中的信号采样衰减模块的一个优选实施例。

在图中，贯穿不同的示图，相同或类似的附图标记表示相同或相似的装置（模块）或步骤。

具体实施方式

为解决上述现有技术中的问题，本发明提供一种降低图像传感器失调误差的实现方法，先对第一级电路进行失调误差消除，通过处理模块采样第二级电路的输出信号并进行处理，反馈处理后的信号至第一级电路的输入端，从而补偿第一级电路的残余失调误差及第二级电路的失调误差，完成整体电路的失调校准，节省电路面积，降低设计成本，减少转换时间，提高工作效率，降低失调误差，改善图像质量。

在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本发明的范围由所附的权利要求所限定。

图2示出本发明的图像传感器失调误差校准电路的结构示意图。其中，图像传感器比较器的第一级电路1中，图像传感器产生的像素信号作为比较器的像素输入信号vin，斜坡发生器产生的斜坡信号作为比较器的斜坡输入信号vip，对像素输入信号vin和斜坡输入信号vip进行比较后输出第一级电路的输出信号vop1，von1。本发明的降低图像传感器失调误差的实现方法，先对第一级电路1进行失调误差消除，即第一级自清零操作AZ1，然后通过处理模块3采样第二级电路2的输出信号vop2，von2并进行处理，反馈处理后的信号至第一级电路1的输入端，从而补偿第一级电路1的残余失调误差及第二级电路2的失调误差，完成整体电路的失调校准。

具体的，至少存在一个隔直电容Caz1用于隔离像素输入信号vin或斜坡输入信号vip到比较器的第一级电路1的直流分量；处理模块3为信号采样衰减模块，采样第二级电路2的输出信号并进行衰减处理，反馈处理后的信号至第一级电路的输入端。如图3所示，所述信号采样衰减模块的一个优选实施例包括：第一端电性连接至第二级电路2输出端的第一开关SW1，所述第一开关SW1的第二端连接至第一采样电容C1的第一端，第一采样电容C1的第二端接地；所述第一开关SW1的第二端还电性连接至第二开关SW2的第一端，第二开关SW2的第二端连接至第二采样电容C2的第一端，第二采样C2电容的第二端接地，第二开关SW2的第二端还连接至反馈电容C3的第一端，反馈电容C3的第二端连接至第一级电路1的输入高阻点。所述经处理模块3处理后的信号，通过反馈电容C3调节隔直电容Caz1的高阻点的电压，实现对第一级电路1的残余失调误差补偿及第二级电路2的失调误差补偿，完成整体电路的失调校准。

也就是说，第一级电路1在AZ1阶段建立工作点，同时将失调误差存储在隔直电容Caz1上，AZ1结束后，相关噪声和失调（包括第一级电路1的残余失调误差及第二级电路2的失调误差）会放大到第二级电路输出，此时通过处理模块3进行一定的处理（例如衰减），将第二级输出反馈到第一级输入点，从而维稳比较器的工作状态，建立比较器工作点，进而完成整体电路的失调校准。

因此，本发明的图像传感器并行ADC电路采用一种全新的失调误差校准设计，在满足A/D转换速率的同时，实现设计成本和图像质量的双重优化。与现有技术相比，由于省略了第一级电路1和第二级电路2之间的级间隔直电容Caz2，节省了电路面积，降低了设计成本，避免了第二级电路的自清零操作AZ2，减少了转换时间，提高了工作效率，实现了失调误差校准，改善了图像质量。

此外优选的，在斜坡输入信号vip斜坡上升或下降之前，将第一级输出电压预设为起始电压值，并且在斜坡输入信号vip斜坡上升或下降的同时，动态采样第二级输出信号。

本发明提供一种降低图像传感器失调误差的实现方法，包括：图像传感器比较器的第一级电路中，图像传感器产生的像素信号作为比较器的像素输入信号，斜坡发生器产生的斜坡信号作为比较器的斜坡输入信号，对像素输入信号和斜坡输入信号进行比较后输出第一级电路的输出信号；先对第一级电路进行失调误差消除，通过处理模块采样第二级电路的输出信号并进行处理，反馈处理后的信号至第一级电路的输入端，从而补偿第一级电路的残余失调误差及第二级电路的失调误差，完成整体电路的失调校准。本发明的降低图像传感器失调误差的实现方法，节省电路面积，降低设计成本，减少转换时间，提高工作效率，降低失调误差，改善图像传感器性能。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论如何来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，明显的，“包括”一词不排除其他元素和步骤，并且措辞“一个”不排除复数。装置权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。