用于圖像傳感器的多斜率列并行模/數(shù)轉(zhuǎn)換中的校準的制作方法
【專利摘要】本申請案涉及用于圖像傳感器的多斜率列并行模/數(shù)轉(zhuǎn)換中的校準。一方面的方法包含用像素陣列獲取模擬圖像數(shù)據(jù)，且從所述像素陣列讀出所述模擬圖像數(shù)據(jù)。通過使用多斜率電壓斜坡執(zhí)行模/數(shù)A/D轉(zhuǎn)換將所述模擬圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。用校準數(shù)據(jù)調(diào)整所述數(shù)字圖像數(shù)據(jù)中的至少一些。還揭示其它方法、設備和系統(tǒng)。
【專利說明】用于圖像傳感器的多斜率列并行模/數(shù)轉(zhuǎn)換中的校準
[0001 ] 分案申請的相關信息
[0002]本案是分案申請。該分案的母案是申請日為2013年3月18日、申請?zhí)枮?01310086281.2、發(fā)明名稱為“用于圖像傳感器的多斜率列并行模/數(shù)轉(zhuǎn)換中的校準”的發(fā)明專利申請案。
技術領域
[0003]本發(fā)明的實施例涉及圖像傳感器的領域，且更特定來說，涉及用于圖像傳感器的多斜率列并行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。
【背景技術】
[0004]圖像傳感器隨處可見。它們廣泛用于數(shù)字靜態(tài)相機、數(shù)字視頻相機、蜂窩式電話、安全相機、醫(yī)療裝置、汽車和其它應用中。
[0005]許多圖像傳感器應用受益于快速處理速度。一種實現(xiàn)快速處理速度的方式是增加圖像傳感器能夠讀出所俘獲的圖像的速度。圖像傳感器的讀出電路通常包含將來自像素陣列的模擬電壓輸出轉(zhuǎn)換為用于構(gòu)建數(shù)字圖像的數(shù)字值的模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器。已經(jīng)使用列并行A/D轉(zhuǎn)換架構(gòu)(其中每一列讀出線或位線電耦合到對應的A/D轉(zhuǎn)換器)來增加圖像傳感器的讀出速度。
[0006]—種類型的讀出使用單坡單斜率(SRSS)列并行A/D轉(zhuǎn)換。術語單坡意味著參考電壓斜坡信號在整個參考電壓斜坡范圍內(nèi)僅作單一回合。術語單斜率意味著參考電壓斜坡信號在整個參考電壓斜坡范圍上僅具有單一恒定斜率。
[0007]圖1是具有列并行A/D轉(zhuǎn)換架構(gòu)的圖像傳感器100的框圖。所述圖像傳感器包含控制電路102、像素陣列104、讀出電路120和數(shù)字處理邏輯128。出于說明簡單起見，所說明的像素陣列僅包含具有四個像素單元108的第一列106-1，和具有四個像素單元108的第二列106-2。將理解，實際的圖像傳感器通常包含數(shù)百上千列，且每一列通常包含數(shù)百上千像素。
[0008]在使用期間，在每一像素單元已獲取其圖像數(shù)據(jù)或電荷之后，可將圖像數(shù)據(jù)或電荷從像素單元讀出到列讀出線或位線110-1、110-2上的讀出電路120。像素陣列的每一列可存在一根位線，且可使用用于所有列的位線一次讀出一行像素單元。讀出電路可包含單獨的A/D轉(zhuǎn)換器114-1、114-2來用于像素陣列的對應的位線和/或列。也就是說，每一列可共享讀出電路的包含對應的A/D轉(zhuǎn)換器114的一部分。如圖所示，每一位線和/或列還可具有對應的列放大器112-1、112-2來放大圖像數(shù)據(jù)或電荷。
[0009]每一A/D轉(zhuǎn)換器包含對應的比較器116-1、116-2和鎖存器118-1、118-2。所述比較器中的每一者具有兩個輸入端子?？蓪碜粤蟹糯笃鞯慕?jīng)放大的圖像數(shù)據(jù)提供給所述比較器的非反相輸入端子(即，圖解說明中的“+”端子)。讀出電路還包含電壓斜坡產(chǎn)生器122。所述電壓斜坡產(chǎn)生器可產(chǎn)生且輸出電壓斜坡信號(VRAMP)。所述電壓斜坡信號可與比較器的反相輸入端子(即，圖解說明中的端子)進行耦合。所述電壓斜坡信號可例如在鋸齒形電壓斜坡中從初始電壓(例如，0V)斜升到最終的全刻度電壓(Vfs)。在另一實施方案中，+和-端子可互換。在一些實施方案中，可使用單端比較器，其采用等于VRAMP與列放大器輸出之間的差的單一輸入。
[0010]讀出電路還包含計數(shù)器124。在施加電壓斜坡信號(VRAMP)時，計數(shù)器遞增。舉例來說，所述計數(shù)器可為N位計數(shù)器，其中N表示A/D轉(zhuǎn)換器的以位計的分辨率，和/或數(shù)字輸出值中的位的數(shù)目。通常，N的范圍為從6位到12位，或更多。在每一A/D轉(zhuǎn)換期間，N位計數(shù)器可從O遞增到2N-1。舉例來說，在8位的特定情況下，計數(shù)器可從O計數(shù)到255，其中每一不同計數(shù)可表示在A/D轉(zhuǎn)換期間來自像素單元的模擬電壓將被映射到的不同數(shù)字電平。計數(shù)器可在時鐘循環(huán)期間遞增，使得N位A/D轉(zhuǎn)換可花費大約2N個時鐘循環(huán)來完成。計數(shù)器經(jīng)耦合以將計數(shù)信號126提供給用于對應列的每一鎖存器118-1、118-2。
[0011]所述比較器可將輸入電壓斜坡信號(VRAMP)與來自(例如，正輸出的行的)像素單元的輸入經(jīng)放大模擬輸入電壓進行比較。比較器的輸出耦合到對應鎖存器的輸入。當比較器確定輸入電壓斜坡信號(VRAMP)與來自對應列中的對應像素單元的經(jīng)放大模擬輸入電壓匹配時，對應的鎖存器可鎖存輸出計數(shù)信號126。經(jīng)鎖存的計數(shù)信號可表示在A/D轉(zhuǎn)換期間來自像素單元的經(jīng)放大模擬輸入電壓已被映射到的數(shù)字電平。當電壓斜坡信號不與來自對應列中的對應像素單元的經(jīng)放大模擬輸入電壓匹配時，那么對應的鎖存器不鎖存輸出計數(shù)信號(例如，允許VRAMP在計數(shù)器繼續(xù)計數(shù)時進一步增加，直到某時值匹配為止)。在一替代實施例中，除了全局計數(shù)器和局部鎖存器之外，可使用局部計數(shù)器，且當比較器觸發(fā)時，對應的局部計數(shù)器可停止計數(shù)?？蓮逆i存器將經(jīng)鎖存的計數(shù)信號值輸出到數(shù)字處理邏輯128。在需要時，可與緩沖器(例如，隨機存取存儲器緩沖器)并行地傳送值，且隨后按序輸出到數(shù)字處理邏輯。
[0012]此SRSSA/D轉(zhuǎn)換通常用于讀出圖像傳感器的圖像數(shù)據(jù)。然而，使用此SRSS A/D轉(zhuǎn)換一般傾向于提供相對慢的轉(zhuǎn)換時間(例如，2N個時鐘循環(huán))。在各種應用中，此些較慢的轉(zhuǎn)換時間往往具有缺陷，尤其在使用相對高的分辨率時。減少轉(zhuǎn)換時間將提供某些優(yōu)點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明提供一種方法，其包括:用像素陣列獲取模擬圖像數(shù)據(jù);從所述像素陣列讀出所述模擬圖像數(shù)據(jù);通過使用多斜率電壓斜坡執(zhí)行模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換將所述模擬圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)；以及用校準數(shù)據(jù)調(diào)整所述數(shù)字圖像數(shù)據(jù)中的至少一些。
[0014]本發(fā)明還提供一種方法，其包括:將第一組模擬數(shù)據(jù)施加到圖像傳感器的一組列模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器，所述圖像傳感器具有包含對應于所述組列模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的一組像素列的像素陣列;產(chǎn)生多斜率電壓斜坡;使用所述多斜率電壓斜坡用所述組列A/D轉(zhuǎn)換器將所述第一組所述模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為第一組數(shù)字數(shù)據(jù);將第二組模擬數(shù)據(jù)施加到所述組列模/數(shù)轉(zhuǎn)換器;產(chǎn)生單斜率電壓斜坡；以及使用所述單斜率電壓斜坡用所述組列模/數(shù)轉(zhuǎn)換器將所述第二組所述模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為第二組數(shù)字數(shù)據(jù)。
[0015]本發(fā)明還提供一種設備，其包括:像素陣列，其具有一組像素列;模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換電路，其與所述像素陣列耦合，所述A/D轉(zhuǎn)換電路可操作以將來自所述像素陣列的模擬圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，所述A/D轉(zhuǎn)換電路包括:電壓斜坡產(chǎn)生器，其可在第一狀態(tài)中操作以產(chǎn)生單斜率電壓斜坡，且可在第二狀態(tài)中操作以產(chǎn)生多斜率電壓斜坡;一組列A/D轉(zhuǎn)換電路，其與所述電壓斜坡產(chǎn)生器耦合，所述列A/D轉(zhuǎn)換電路中的每一者對應于所述像素列中的一者；以及至少一個計數(shù)器，其與所述組列A/D轉(zhuǎn)換電路耦合；以及校準電路，其與所述組列A/D轉(zhuǎn)換電路耦合，所述校準電路可操作以確定數(shù)字校準數(shù)據(jù)來調(diào)整所述數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，所述校準電路可操作以將橫跨校準范圍的模擬校準數(shù)據(jù)提供給所述組列A/D轉(zhuǎn)換電路，而不是將來自所述像素陣列的所述模擬圖像數(shù)據(jù)提供給所述組列A/D轉(zhuǎn)換電路。
【附圖說明】
[0016]通過參看用于說明本發(fā)明的實施例的以下描述和附圖，可最佳地理解本發(fā)明。在圖式中:
[0017]圖1是具有列并行模/數(shù)轉(zhuǎn)換架構(gòu)的圖像傳感器的實例的框圖；
[0018]圖2是說明單斜率電壓斜坡信號和多斜率電壓斜坡信號的實例的圖表。
[0019]圖3是使用校準數(shù)據(jù)來調(diào)整圖像傳感器中的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的方法的實例性實施例的方框流程圖。
[0020]圖4是具有校準電路的實例性實施例的圖像傳感器的實例性實施例的框圖。
[0021 ]圖5是獲得校準數(shù)據(jù)的方法的實例性實施例的方框流程圖。
[0022]圖6是說明使用單斜率電壓斜坡和多斜率電壓斜坡模數(shù)轉(zhuǎn)換獲得模擬校準電壓的實例性數(shù)字值的圖表。
[0023]圖7是說明校準數(shù)據(jù)的實例性實施例的圖表。
【具體實施方式】
[0024]在以下描述中，陳述了眾多特定細節(jié)，例如特定讀出電路、電壓斜坡信號、校準電路、操作次序等。然而，將理解，可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下實踐本發(fā)明的多個實施例。在其它例子中，尚未詳細展示眾所周知的電路、結(jié)構(gòu)和技術，以便不使對此描述的理解模糊不清。
[0025]如先前所提及，SRSSA/D轉(zhuǎn)換往往具有相對慢的轉(zhuǎn)換時間。在一些實施例中，可通過使用多斜率電壓斜坡執(zhí)行模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換(例如，單坡多斜率(SRMS)方法)來將模擬圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。在SRMS方法中，對于將要轉(zhuǎn)換的每一組模擬輸入值(例如，每一行像素)，電壓斜坡信號可在模擬輸入電壓范圍內(nèi)通過一次，且電壓斜坡信號對時間的斜率可至少改變一次(即，電壓斜坡信號具有至少兩個不同斜率)ARMS方法的一個優(yōu)點是，可潛在地實現(xiàn)較快速的轉(zhuǎn)換時間(例如，當斜率增加時)。然而，使用多斜率電壓斜坡(SRMS方法)的一個挑戰(zhàn)是，當實施多斜率電壓斜坡時可能遇到非理想情況。在一些實施例中，可使用校準來至少部分考慮這些非理想情況且/或提高圖像質(zhì)量。
[0026]圖2是說明單斜率(SS)電壓斜坡信號(VRAMP)和多斜率(MS)電壓斜坡信號的圖表。在所述圖表中，在水平軸上繪制時間，且在垂直軸上繪制電壓斜坡信號。SS線230展示電壓斜坡針對SS電壓斜坡信號隨著時間從OV增加到全刻度電壓(Vfs )。在SS電壓斜坡信號下，完整的電壓斜坡信號和/或每一 A/D轉(zhuǎn)換花費時間Tss C3MS線232展不電壓斜坡信號針對MS電壓斜坡信號隨著時間從OV增加到全刻度電壓(Vfs)。在所說明的實例中，起初SS和MS電壓斜坡具有由從時間O到時間Tt的區(qū)段233展示的相同的斜率。在時間Tt處，MS電壓斜坡信號的斜率改變(例如，在此情況下增加)。在時間Tt之后，MS電壓斜坡信號具有由區(qū)段234展示的不同于SS電壓斜坡信號的斜率的斜率。增加MS電壓斜坡信號的斜率提供每單位時間電壓斜坡信號的更大增加，其減少了達到全刻度電壓(Vfs)所需的時間量。如圖所示，在MS電壓斜坡信號下，達到全刻度電壓(Vfs )的時間和/或A/D轉(zhuǎn)換花費時間Tms，其少于SS電壓斜坡信號下的時間Tss。有利的是，此可有助于減少讀出模擬圖像數(shù)據(jù)所需的時間。
[0027]通常，可在不顯著增加圖像噪聲的情況下實現(xiàn)減少的讀出時間。隨著圖像傳感器中的信號量值增加，信號相關噪聲往往也增加(例如，光子散粒噪聲)。光子散粒噪聲往往與輸入電壓的平方根大致成正比。隨著輸入電壓增加，散粒噪聲變得比包含量化噪聲的其它噪聲源具支配性。因此，對于相對大的輸入電壓，可在不顯著降低整體信噪比(SNR)的情況下增加量化噪聲的量。在MS電壓斜坡下，當電壓斜坡的斜率在更大的輸入信號下增加時，量化臺階和量化噪聲也可增加。
[0028]回想到A/D轉(zhuǎn)換器中的比較器將電壓斜坡信號與從像素陣列讀出的模擬輸入電壓進行比較，且將在兩個電壓相等時的計數(shù)器的值取作模擬輸入電壓的數(shù)字表示(將理解，此涵蓋與實際的比較器相關聯(lián)的偏移和延遲)。當電壓斜坡的斜率改變時，在所述斜坡實現(xiàn)給定電壓之前(例如，在鎖存電壓之前)，實現(xiàn)給定計數(shù)所花費的時間也改變。因此，當電壓斜坡達到全刻度電壓(Vfs )所需的時間減少時，完成A/D轉(zhuǎn)換所需的時間也減少。如圖2中所示，用于SRMS A/D轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換時間是Tms，而對于SRSS A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時間是更大的Tss。計數(shù)器可以恒定速率從其初始值計數(shù)到其最大值，甚至在電壓斜坡的斜率改變之后也如此?；蛘?，如先前所提及，可使用局部計數(shù)器架構(gòu)，其中每一計數(shù)器在對應的比較器觸發(fā)之前一直計數(shù)。如果在電壓斜坡信號的斜率在MS電壓斜坡中增加時計數(shù)器的速度(S卩，其計數(shù)的速度)不增加，那么計數(shù)器不會計數(shù)或遞增到在電壓斜坡信號與模擬輸入電壓匹配時使用SS電壓斜坡的情況下的相同高值。因為對于給定的模擬輸入電壓，數(shù)字輸出將取決于是使用單斜坡還是多斜坡A/D轉(zhuǎn)換而不同。因此，在MS電壓斜坡信號的斜率改變之后，由SS和MS電壓斜坡A/D轉(zhuǎn)換確定的計數(shù)器值可不同。
[0029]為了解譯SRMSA/D轉(zhuǎn)換的輸出，準確地知道尤其在斜率改變時以及附近的MS電壓斜坡信號的形狀(即，特定時間處的電壓)一般是有利的。SRMS A/D轉(zhuǎn)換的輸出通常被轉(zhuǎn)變?yōu)镾RSS A/D轉(zhuǎn)換的輸出。雖然可在精確時間處(例如，圖2中的時間Ττ)觸發(fā)電壓斜坡信號的斜率中的改變，但非理想情況可使得難以準確地知道在斜率改變時以及附近的MS電壓斜坡信號的形狀。在不希望被理論束縛的情況下，此類非理想情況可部分歸因于電路變化、斜坡產(chǎn)生器中的延遲、列比較器中的延遲，或此些因素的某一組合。當解譯從SRMS A/D轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字數(shù)據(jù)時，不考慮此類非理想情況可能傾向于導致圖像假影(例如，圖像中所存在的大量數(shù)字代碼的直方圖中的下降、折曲或其它失真)。本文中所揭示的校準有助于將由SRMSA/D轉(zhuǎn)換確定的數(shù)字值轉(zhuǎn)換為由SRSS A/D轉(zhuǎn)換確定的數(shù)字值或使其相關。本文中所揭示的校準還有助于考慮到與SRMS A/D轉(zhuǎn)換相關聯(lián)的非理想情況以便減少圖像假影且/或提高圖像質(zhì)量。
[0030]圖3是使用校準數(shù)據(jù)來調(diào)整圖像傳感器中的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的方法340的實例性實施例的方框流程圖。所述方法包含在方框341處，用像素陣列獲取模擬圖像數(shù)據(jù)。在方框332處，從所述像素陣列讀出模擬圖像數(shù)據(jù)。舉例來說，可在一組每列位線上從像素陣列讀出用于一行像素的模擬圖像數(shù)據(jù)。在方框343處，可通過使用多斜率電壓斜坡執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換將所述模擬圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。在一些實施例中，可使用單坡多斜率(SRMS)電壓斜坡。在方框344處，可用校準數(shù)據(jù)調(diào)整數(shù)字圖像數(shù)據(jù)中的至少一些。舉例來說，可用數(shù)字校準數(shù)據(jù)調(diào)整靠近SRMS電壓斜坡的斜率改變點的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的至少一部分(例如，可用校準數(shù)據(jù)調(diào)整緊接在斜率改變之前且在斜率改變之后某一時間量的數(shù)據(jù))。在一些實施例中，可使用數(shù)字校準數(shù)據(jù)來使SRMS A/D轉(zhuǎn)換的輸出與SRSS A/D轉(zhuǎn)換的輸出相關，或?qū)RMS A/D轉(zhuǎn)換的輸出轉(zhuǎn)換為SRSS A/D轉(zhuǎn)換的輸出。在一些實施例中，數(shù)字校準數(shù)據(jù)可使使用多斜率電壓斜坡從模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的數(shù)字數(shù)據(jù)與使用單斜率電壓斜坡從模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的數(shù)字數(shù)據(jù)相關。
[0031]圖4是具有校準電路450的實例性實施例的圖像傳感器400的實例性實施例的框圖。圖像傳感器包含像素陣列404、讀出電路420和校準電路450。在所述說明中，使用多條線來展示組件的耦合。除非另有指定，或從本發(fā)明顯而易見，且尤其除了由于并入校準電路而更改的方面之外，否則圖4中所示的組件可具有與圖1的對應命名的組件類似或相同的特性和操作。雖然未圖示，但所述圖像傳感器還可包含控制電路、數(shù)字處理邏輯以及其它常規(guī)組件。
[0032]所述像素陣列包含M列406-1到406-MJ的范圍一般是從數(shù)百到數(shù)千，但本發(fā)明的范圍不限于M的任何已知值。所述列中的每一者可包含若干行像素單元。通常，行的數(shù)目的范圍也從數(shù)百到數(shù)千，但本發(fā)明不受如此限制。使用對應數(shù)目M個位線410-1到410-M來將模擬電壓從像素陣列的列讀取到讀出電路中(例如，一次一行像素單元)。
[0033]所述讀出電路包含對應的一組M個讀出電路部分。針對像素陣列中的M列中的每一者包含一個讀出電路部分。如圖所示，M個讀出電路部分中的每一者可包含一組相同組件。具體來說，M個讀出電路部分中的每一者可包含對應的任選的列放大器412-1到412-M(統(tǒng)稱為列放大器412)以及對應的列A/D轉(zhuǎn)換器或轉(zhuǎn)換電路414-1到414-M。在另一實施例中，可任選地省略列放大器。在另一實施例中，可將取樣和保持電路(未圖示)與列放大器的輸出耦合。列A/D轉(zhuǎn)換電路各自可操作以將來自像素陣列的模擬圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。如圖所示，列A/D轉(zhuǎn)換電路中的每一者可包含對應的比較器電路416-1到416-M或比較器(統(tǒng)稱為比較器416)以及對應的鎖存器418-1到418-M(統(tǒng)稱為鎖存器418)。讀出電路還包含電壓斜坡產(chǎn)生器423和計數(shù)器424。在一些實施例中，所述計數(shù)器可為N位計數(shù)器，且鎖存器中的每一者可為N位鎖存器，其中N是數(shù)字輸出數(shù)據(jù)的以位計的分辨率(例如，通常為6位到12位，或更多)。雖然所說明的實施例包含全局計數(shù)器，但在另一實施例中，可使用列層級計數(shù)器，或可使用全局計數(shù)器與一個或一個以上列層級計數(shù)器的組合。在一些實施例中，電壓斜坡產(chǎn)生器可能夠交替地在第一狀態(tài)中(例如，在第一控制下)產(chǎn)生單斜率電壓斜坡(例如，其可用于確定校準數(shù)據(jù))，且在第二狀態(tài)中(例如，在第二控制下)產(chǎn)生多斜率電壓斜坡(例如，其可用于確定校準數(shù)據(jù)且在模擬圖像數(shù)據(jù)的A/D轉(zhuǎn)換期間)。
[0034]再次查看圖4，圖像傳感器還包含校準電路450的實例性實施例。A/D轉(zhuǎn)換電路可切換地與讀出電路或校準電路耦合。校準電路能夠測量或確定數(shù)字校準數(shù)據(jù)，數(shù)字校準數(shù)據(jù)對于調(diào)整使用多斜率電壓斜坡通過A/D轉(zhuǎn)換確定的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)是有用的。在一些實施例中，校準電路能夠?qū)⒛M校準數(shù)據(jù)(其橫跨校準范圍)提供給一組列A/D轉(zhuǎn)換電路。在校準階段期間，將模擬校準數(shù)據(jù)提供給所述組列A/D轉(zhuǎn)換電路，而不是將來自像素陣列的模擬圖像數(shù)據(jù)提供給所述組列A/D轉(zhuǎn)換電路。
[0035]校準電路包含電阻性階梯452、低電壓源454-L和高電壓源454-H。所述低電壓源可操作以提供第一低校準電壓(Va)。所述高校準電壓源可操作以提供第二高校準電壓(Vch)。常規(guī)類型的電壓源是合適的。所述低校準電壓和高校準電壓橫跨用于校準的電壓范圍。電阻性階梯的第一端與低電壓源耦合以接收低校準電壓(Va)。電阻性階梯的第二端與高電壓源耦合以接收高校準電壓(VCH)。所述電阻性階梯包含串聯(lián)耦合在低電壓源與高電壓源之間的一組電阻器452-1到452-M。
[0036]所述電阻器在低電壓源與高電壓源之間提供一組固定電阻、阻抗或電壓降，以沿著電阻性階梯在不同點處產(chǎn)生一組固定電壓。不同的電壓可存在于每一電阻器的每一側(cè)上。這可在低電壓源與高電壓源之間產(chǎn)生跨越校準電壓范圍的一系列單調(diào)增加的電壓。在所說明的實施例中，提供給比較器的固定校準電壓從最左列A/D轉(zhuǎn)換電路到最右列A/D轉(zhuǎn)換電路增加。在另一實施例中，低電壓源和高電壓源可經(jīng)切換以使得提供給比較器的固定校準電壓從最左列A/D轉(zhuǎn)換電路到最右列A/D轉(zhuǎn)換電路減小。在一個實施例中，電阻器中的每一者可具有大體上相同的阻抗(例如，其被設計成是相同的，而不是不同的，但其可歸因于制造變化而略有不同)，以在鄰近列A/D轉(zhuǎn)換電路之間提供校準電壓的大體上均勻的間隔?；蛘?，電阻器可具有不同的阻抗以在鄰近列A/D轉(zhuǎn)換電路之間改變校準電壓的間隔。
[0037]取決于所需的校準數(shù)據(jù)點的量，電阻性階梯中所包含的電阻器的數(shù)據(jù)可在實施例之間變化。一般來說，更多的電阻器能夠提供更多且更精細粒度的校準數(shù)據(jù)。如圖所示，在一個實施例中，對于M列像素陣列，電阻器階梯可包含大約M個電阻器(例如，M個電阻器、M-1個電阻器或M+1個電阻器)，從而在每一對鄰近列讀出電路和/或列A/D轉(zhuǎn)換電路之間提供一電阻器?；蛘?，在其它實施例中，所述電阻性階梯可包含更少或更多的電阻器。舉例來說，在若干對鄰近列讀出電路和/或列A/D轉(zhuǎn)換電路之間可包含兩個或兩個以上電阻器，可僅在若干對鄰近列讀出電路和/或列A/D轉(zhuǎn)換電路的子集之間包含電阻器，或其組合(例如，每隔鄰近對)。在各種實施例中，對于M列像素陣列，可存在至少M/8、至少M/4，或至少M/2個電阻器。包含少于M個電阻器可傾向于減少校準數(shù)據(jù)的量和/或粒度，但可有助于降低功率、電路面積或電路成本。
[0038]在此些情況下，兩個鄰近電阻器之間的若干組鄰近列將傾向于具有幾乎相等的輸出，但可存在一些噪聲。在需要時，來自此些組鄰近列的輸出可被平均、過濾或以其它方式處理以減少噪聲量。在又一實施例中，所述電阻器階梯可在階梯的每一梯級之間包含兩個或兩個以上可選擇的或可編程的電阻器。此可允許對電阻進行選擇、定制或制造后細調(diào)。
[0039]在各種實施例中，用于校準的電壓范圍的范圍可從相對大(例如，從OV到Vfs的全多斜率電壓斜坡)到相對小(例如，全多斜率電壓斜坡的小部分)。通常，用于校準的電壓范圍應包含其中多斜率電壓斜坡的斜率發(fā)生改變的至少一個點，以便提供校準數(shù)據(jù)來有助于考慮到可能尤其在斜率改變時以及附近發(fā)生的非理想情況。在一個實施例中，可將低校準電壓選擇為恰好在電壓斜坡的斜率改變點下方、改變點處或恰好在改變點上方的電壓。在各種實施例中，高校準電壓可為恰好足夠遠離低校準電壓的點以使非理想情況穩(wěn)定，或可為全刻度電壓(Vfs)。
[0040]電阻性階梯是產(chǎn)生橫跨校準范圍的不同電壓以供輸入到A/D轉(zhuǎn)換電路的僅一種可能方式。在其它實施例中，具有若干電壓降的其它電路可用于提供不同電壓。舉例來說，可任選地使用除了電阻器之外但具有一電阻且/或能夠產(chǎn)生電壓梯度的其它電路元件。作為一個實例，可使用在線性區(qū)中操作以便提供電阻的一系列晶體管。
[0041]再次參看圖解說明，對于將用于校準的每一不同電壓，校準電路還包含一組一個或一個以上開關。在所說明的實施例中，存在M組開關，像素陣列的M列中的每一者一個開關，且在每一組內(nèi)有兩個開關。所述兩個開關包含取樣開關456-1到456-M(統(tǒng)稱為取樣開關456)和校準開關458-1到458-M(統(tǒng)稱為校準開關458)。
[0042]所述取樣開關可操作以將來自圖像陣列的讀出模擬圖像數(shù)據(jù)(例如，從列放大器輸出的經(jīng)放大數(shù)據(jù))可切換地、可控制地或選擇性地耦合到對應比較器的非反相輸入端子(在圖解說明中展示為“+”端子)。或者，在另一實施例中，比較器的+和-端子可互換。所述校準開關可操作以將由電阻性階梯產(chǎn)生且/或從電阻性階梯輸出的固定電壓可切換地、可控制地或選擇性地耦合到對應比較器的非反相輸入端子。在使用中，在給定時間，取樣開關和校準開關中的僅一者與對應比較器的非反相輸入端子耦合。舉例來說，在校準期間，校準開關經(jīng)配置到一狀態(tài)以將來自電阻性階梯的固定電壓耦合到列A/D轉(zhuǎn)換電路的對應比較器的非反相輸入端子，而在從像素陣列讀出圖像數(shù)據(jù)期間，取樣開關經(jīng)配置到一狀態(tài)以將來自像素陣列的任選經(jīng)放大模擬圖像數(shù)據(jù)耦合到列A/D轉(zhuǎn)換電路的對應比較器的非反相輸入端子。在另一實施例中，每一組內(nèi)的兩個開關可被可操作以執(zhí)行相同切換功能的其它切換電路取代。
[0043]在使用期間，在像素陣列404已獲取其模擬圖像數(shù)據(jù)之后，可在位線410上從像素陣列讀出模擬圖像數(shù)據(jù)。模擬圖像數(shù)據(jù)可由任選的列放大器412放大。取樣開關456可經(jīng)控制以將經(jīng)放大模擬圖像數(shù)據(jù)提供給比較器416的非反相輸入端子。電壓斜坡產(chǎn)生器423可將電壓斜坡信號(VRAMP)提供給比較器的反相輸入端子。在另一實施方案中，反相和非反相端子可互換。電壓斜坡信號可跟隨多斜率(MS)電壓斜坡(例如，從OV到全刻度電壓的鋸齒形電壓斜坡)。在正施加電壓斜坡信號時，計數(shù)器(例如，N位計數(shù)器)424可將計數(shù)器信號提供給每一鎖存器418。比較器可將輸入電壓斜坡信號與輸入模擬圖像數(shù)據(jù)進行比較。鎖存器(例如，N位鎖存器)418可在比較器確定電壓斜坡信號與模擬圖像數(shù)據(jù)電壓匹配時鎖存計數(shù)器信號。經(jīng)鎖存的計數(shù)器信號可表示在用校準數(shù)據(jù)調(diào)整之前的從模擬圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。
[0044]現(xiàn)在將描述獲得校準數(shù)據(jù)?？稍谛孰A段期間使用校準電路來測量或以其它方式獲得校準數(shù)據(jù)。在校準階段期間，不是將來自像素陣列的輸出耦合到比較器，校準開關可經(jīng)控制以將由電阻性階梯產(chǎn)生的固定電壓與比較器的非反相輸入端子耦合。在所說明的實施例中，電阻性階梯的每一分支經(jīng)耦合以通過校準開關將不同的固定校準電壓提供給每一對應列A/D轉(zhuǎn)換電路。
[0045]在一些實施例中，對來自電阻性階梯的同一組固定校準電壓執(zhí)行兩種不同類型的A/D轉(zhuǎn)換。在一些實施例中，使用用于A/D轉(zhuǎn)換的單斜率電壓斜坡對來自電阻性階梯的一組固定校準電壓執(zhí)行一個A/D轉(zhuǎn)換，且使用用于A/D轉(zhuǎn)換的多斜率電壓斜坡對來自電阻性階梯的同一組固定校準電壓執(zhí)行另一 A/D轉(zhuǎn)換?？梢匀我淮涡驁?zhí)行這些轉(zhuǎn)換。優(yōu)選的是，所述多斜率電壓斜坡是將在對來自像素陣列的模擬圖像數(shù)據(jù)進行A/D轉(zhuǎn)換期間所使用的同一多斜率電壓斜坡。
[0046]圖像傳感器可包含與校準電路和電壓斜坡產(chǎn)生器耦合的校準控制器(未圖示)。在校準的一個階段中，所述校準控制器可為可操作的，以控制所述電壓斜坡產(chǎn)生器產(chǎn)生多斜率電壓斜坡，且同時控制所述校準電路將來自電阻性階梯的一組固定校準電壓的第一實例(即，表示第一組模擬校準數(shù)據(jù))提供給列A/D轉(zhuǎn)換電路?？墒褂盟龆嘈甭孰妷盒逼掠盟鼋M列A/D轉(zhuǎn)換器將來自電阻性階梯的一組固定校準電壓的第一實例轉(zhuǎn)換為第一組數(shù)字數(shù)據(jù)(例如，N位數(shù)字代碼或值)。此校準階段中的所述列A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出可表示如由所述多斜率電壓斜坡(B卩，一組多斜率(MS)代碼)確定的對應于所述組固定校準電壓的第一組數(shù)字數(shù)據(jù)。
[0047]在校準的另一階段中，所述校準控制器可為可操作的，以控制所述電壓斜坡產(chǎn)生器產(chǎn)生單斜率電壓斜坡，且同時控制所述校準電路將來自電阻性階梯的同一組固定校準電壓的第二實例(即，表示第二組模擬校準數(shù)據(jù))提供給列A/D轉(zhuǎn)換電路。可使用所述單斜率電壓斜坡用所述組列A/D轉(zhuǎn)換器將來自電阻性階梯的同一組固定校準電壓的第二實例轉(zhuǎn)換為第二組數(shù)字數(shù)據(jù)(例如，N位數(shù)字代碼或值)。此另一校準階段中的所述列A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出可表示如由所述單斜率電壓斜坡(即，一組單斜率(SS)代碼)確定的對應于所述同一組固定校準電壓的第二組數(shù)字數(shù)據(jù)。
[0048]在一些實施例中，像素陣列可包含將用于校準的兩行非成像或“虛設”的像素(未圖示)。在一些實施例中，可在將讀出信號施加到所述兩行非成像的像素時期間獲得所述校準數(shù)據(jù)。舉例來說，可在將讀出信號施加到所述兩行非成像的像素中的第一者時執(zhí)行使用多斜率電壓斜坡進行的校準階段，且可在將讀出信號施加到所述兩行非成像的像素中的第二者時執(zhí)行使用單斜率電壓斜坡進行的校準階段。所述讀出信號可表示在對一行進行讀出期間所傳輸?shù)目刂菩盘?例如，復位和傳送門的脈沖等)。使用此些非成像行來獲得校準數(shù)據(jù)可有助于維持時序?qū)ΨQ，但并不作要求。在一些實施例中，可通過圖像傳感器芯片上的硬件在圖像獲取期間在運行中獲得校準數(shù)據(jù)。對于存儲整個線并隨后進行后處理并沒有要求。
[0049]在一些實施例中，校準階段可在其中獲取圖像數(shù)據(jù)的每個幀發(fā)生一次，但并不要求這樣。舉例來說，可在其中獲取圖像數(shù)據(jù)的幀的消隱周期期間執(zhí)行校準階段。在一個方面中，校準階段可大致等于讀出兩行像素且完成兩組對應的A/D轉(zhuǎn)換的時間。因此，只要消隱周期大于此時間量，圖像傳感器的幀速率將不會降低?；蛘撸恍枰恳粠紙?zhí)行校準。可在一個幀中獲得校準數(shù)據(jù)且再次用于多個或許多幀。通常，校準數(shù)據(jù)可(例如)歸因于操作溫度、電源電壓或其它操作條件的改變而在獲取之后的持續(xù)周期內(nèi)變得陳舊。對此些操作條件在其上改變的時間幀上的校準數(shù)據(jù)的周期性刷新傾向于是有益的。這一方面中，校準的頻率可為可調(diào)整的，例如，通過用戶、數(shù)字控制邏輯等來調(diào)整。
[0050]圖5是獲得校準數(shù)據(jù)的方法562的實例性實施例的方框流程圖。在一些實施例中，可使用圖4的圖像傳感器和校準電路來執(zhí)行所述方法?；蛘?，可完全通過另一圖像傳感器來執(zhí)行所述方法。另外，圖4的圖像傳感器可執(zhí)行完全不同的方法。
[0051]所述方法包含:在方框563處，將第一組模擬數(shù)據(jù)施加到圖像傳感器的一組列A/D轉(zhuǎn)換器。在一些實施例中，所述第一組模擬數(shù)據(jù)是來自電阻性階梯的一組固定電壓的第一實例。所述圖像傳感器具有包含對應于所述組列A/D轉(zhuǎn)換器的一組像素列的像素陣列。在方框564處，產(chǎn)生多斜率電壓斜坡。在方框565處，使用多斜率電壓斜坡用所述組列A/D轉(zhuǎn)換器將所述第一組模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為第一組數(shù)字數(shù)據(jù)。
[0052]在方框566處，將第二組模擬數(shù)據(jù)施加到所述組列A/D轉(zhuǎn)換器。在一些實施例中，所述第二組模擬數(shù)據(jù)是來自電阻性階梯的同一組固定電壓的第二實例。在方框567處，產(chǎn)生單斜率電壓斜坡。在方框568處，使用單斜率電壓斜坡用所述組列A/D轉(zhuǎn)換器將所述第二組模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為第二組數(shù)字數(shù)據(jù)。在一些實施例中，所述第一組和第二組數(shù)字數(shù)據(jù)可被存儲或以其它方式保留以作為校準數(shù)據(jù)。在其它實施例中，可將所述第一組和第二組數(shù)字數(shù)據(jù)處理(例如，回歸、擬合曲線或等式、在統(tǒng)計上進行處理、進行平均、進行外插等)為可被存儲或以其它方式保留的校準數(shù)據(jù)。
[0053]上文所描述的方法是呈基本形式，但可將若干操作任選地添加到所述方法且/或從所述方法移除。另外，雖然圖展示根據(jù)一實施例的操作的特定次序，但應理解，所述特定次序是示范性的。替代實施例可任選地以不同次序執(zhí)行所述操作，組合某些操作，疊加某些操作等。舉例來說，可在上文所描述的方法中顛倒產(chǎn)生單斜率電壓斜坡和多斜率電壓斜坡的次序。而且，方框564到565的操作可重疊，且方框567到568的操作可重疊。
[0054]圖6是說明使用單斜率電壓斜坡(即，SRSS)和多斜率電壓斜坡(即，SRMS)A/D轉(zhuǎn)換獲得模擬校準電壓的數(shù)字值的圖表。在所述圖表中，在水平軸上繪制模擬電壓，且在垂直軸上繪制對應的數(shù)字值(計數(shù)器輸出)。在電壓斜坡產(chǎn)生器輸出單斜率電壓斜坡時，單斜率
[55]線繪制列A/D轉(zhuǎn)換電路中的每一者的輸出。此SS線表示針對對應的模擬電壓而確定的數(shù)字SS代碼。在電壓斜坡產(chǎn)生器輸出多斜率電壓斜坡時，多斜率(MS)線繪制列A/D轉(zhuǎn)換電路中的每一者的輸出。此MS線表示針對對應的模擬電壓而確定的數(shù)字MS代碼。所述SS線和MS線在圖表的其中斜坡電壓重疊的左側(cè)上重合。所有數(shù)字代碼從O到DT，其中Dt表示在多斜率斜坡的斜率改變處的電壓下的列A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出，SS和MS代碼是相同的。當MS線和SS線分叉時，MS代碼變得越來越小于SS代碼，這是因為針對多斜率電壓斜坡的校準代碼中的每一增量涉及更大的電壓改變。舉例來說，對于相同的固定模擬校準電壓X，SS代碼是Dxs，其大于作為Dxm的MS代碼。所繪制的數(shù)據(jù)表示校準數(shù)據(jù)的實例性實施例。
[0055]使用多斜率電壓斜坡(例如，SRMSA/D轉(zhuǎn)換)針對模擬數(shù)據(jù)所確定的第一組數(shù)字數(shù)據(jù)，以及使用單斜率電壓斜坡(例如，SRSS A/D轉(zhuǎn)換)的對應于模擬數(shù)據(jù)的第二組數(shù)字數(shù)據(jù)可允許將由多斜率電壓斜坡(例如，SRMS A/D轉(zhuǎn)換)確定的數(shù)字數(shù)據(jù)映射到由單斜率電壓斜坡(例如，SRSS A/D轉(zhuǎn)換)確定的數(shù)字數(shù)據(jù)，或使兩者相關。這可用作校準數(shù)據(jù)，或有助于產(chǎn)生校準數(shù)據(jù)，這使使用多斜率電壓斜坡從模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的數(shù)字數(shù)據(jù)與使用單斜率電壓斜坡從模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的數(shù)字數(shù)據(jù)相關。在一些實施例中，校準數(shù)據(jù)可使由多斜率電壓斜坡和多斜率電壓斜坡達到由電阻性階梯對A/D轉(zhuǎn)換器的不同固定電壓輸入中的每一者所花費的時間上的差異相關。在一些實施例中，對于用于校準的電壓范圍中的所有不同電壓來說，可獲得在單斜率電壓斜坡下針對那個電壓所實現(xiàn)的計數(shù)器值以及在多斜率電壓斜坡下針對那個電壓所實現(xiàn)的計數(shù)器值。如上文所論述，校準數(shù)據(jù)可有助于在使用較陡或不同的斜率時考慮到由計數(shù)器達到的不同MS代碼，且有助于考慮到上文所提及的非理想情況，且進而有助于提尚圖像質(zhì)量。
[0056]各種不同形式的校準數(shù)據(jù)是可能的。所述校準數(shù)據(jù)可采用表格、等式、曲線或其組合中的若干對數(shù)據(jù)值的形式。與MS代碼值相關的SS代碼值表示校準數(shù)據(jù)的第一實例性實施例。作為一實例，所述校準數(shù)據(jù)可采用表格(例如，硬件表格)的形式，所述表格包含若干對對應的SS和MS代碼值，其兩者均針對同一組校準電壓而確定?；蛘?，作為若干對值的替代，使SS代碼與MS代碼相關的等式表示校準數(shù)據(jù)的第二實例性實施例。作為一實例，回歸等式可擬合針對已知的對應校準電壓而確定的SS代碼值和MS代碼值。作為又一選項，不使SS代碼與MS代碼相關，可使SS代碼與MS代碼之間的差異與MS代碼相關。舉例來說，使SS代碼與MS代碼之間的差異與MS代碼相關的表格、等式或曲線可表示校準數(shù)據(jù)的又一實例性實施例。MS代碼與SS代碼之間的差異可被添加、減去，或另外與MS代碼組合，從而將MS代碼轉(zhuǎn)換為SS代碼。作為又進一步的實例，所測得的MS代碼與理論/預期的MS代碼之間的差異(例如，基于預期的理想斜率轉(zhuǎn)變和理想的直線)可被存儲以考慮到非理想情況或與理論/預期的MS代碼的偏差。還可使用此些方法的組合(例如，查找表以及在超出查找表范圍之外時的外插等式)。這些僅是一些說明性實例。還預期校準數(shù)據(jù)的其它實施例。
[0057]為了進一步說明某些概念，將描述從若干組SRSS和SRMS代碼形成校準數(shù)據(jù)的特定詳細實例，但本發(fā)明的范圍不受如此限制。一旦已獲得針對來自電阻性階梯的一組固定模擬電壓的SRSS和SRMS校準代碼，便可形成校準表格。用SRSS和SRMS代碼形成校準表格的一種方法是存儲所述校準代碼以用于兩個校準A/D轉(zhuǎn)換。舉例來說，在列X的校準處，可存儲SRSS代碼Dxs和SRMS代碼Dxm。如果這些代碼中的一者或兩者是從N為鎖存器讀出且被讀出到芯片上或芯片外半導體存儲器(例如，線緩沖器)，那么可將數(shù)據(jù)點(DXS、DXM)存儲為校準數(shù)據(jù)的一個點。然而，一般用至少一個線緩沖器來執(zhí)行此校準表格建構(gòu)方法。
[0058]用SRSS和SRMS代碼形成校準表格的另一種方法是首先設定斜坡產(chǎn)生器輸出多斜率斜坡。SRMS代碼的每一輸出是以某一次序讀取，例如，從最左列A/D轉(zhuǎn)換電路到最右列A/D轉(zhuǎn)換電路，且可任選地將平滑濾波器(例如，移動平均濾波器)施加到原始數(shù)據(jù)。在讀取輸出時，構(gòu)建長度為P的表格，其索引對應于斜坡電壓的斜率改變處的點處的SRMS代碼周圍的P個連續(xù)代碼。P等于表格中的代碼的數(shù)目，且是基于斜率改變處的轉(zhuǎn)變區(qū)(在其上執(zhí)行校準)的所需寬度。代碼的數(shù)目P的范圍可按需要從相對小的數(shù)目到相對大的數(shù)目。所述表格被P個代碼的第一次出現(xiàn)的列數(shù)目填充。隨后，斜坡產(chǎn)生器被設定以輸出單斜率斜坡。以與讀出SRMS代碼相同的次序讀取SRSS代碼的每一輸出。任選地將平滑濾波器(例如，移動平均濾波器)施加到原始數(shù)據(jù)。在讀取列時，每當列數(shù)目與表格中的條目匹配時，便用所述列的SRSS代碼的輸出來取代所述條目。相應地，SRMS代碼被換出以用于對應的SRSS代碼。
[0059]當使用校準數(shù)據(jù)來調(diào)整從A/D轉(zhuǎn)換電路輸出的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)時，當SRMSA/D轉(zhuǎn)換代碼的輸出小于校準表格的P個代碼中的最小者時，那么可將SRMS A/D轉(zhuǎn)換代碼視為與SRSS A/D轉(zhuǎn)換代碼相同。當SRMS A/D轉(zhuǎn)換代碼在校準表格的P個代碼中時，那么可使用校準表格將SRMS A/D轉(zhuǎn)換代碼映射到SRSS A/D轉(zhuǎn)換代碼。當SRMS A/D轉(zhuǎn)換代碼大于校準表格的P個代碼中的最大者時，那么可通過外插校準數(shù)據(jù)(例如，通過使用關于斜率轉(zhuǎn)變點的信息以及轉(zhuǎn)變之后的斜率來線性地外插校準表格的代碼的最后一個片段)來估計SRSS A/D轉(zhuǎn)換代碼。圖像傳感器和/或具有圖像傳感器的相機或其它電子裝置可包含用以使用校準數(shù)據(jù)來調(diào)整數(shù)字數(shù)據(jù)的組件。所述組件可以硬件、固件、軟件或其組合來實施。舉例來說，在一個實施例中，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出處的電路可使用校準數(shù)據(jù)來調(diào)整數(shù)字數(shù)據(jù)。
[0060]圖7是說明包含一組對應的MS代碼和SS代碼的校準數(shù)據(jù)的實例性實施例的圖表。在水平軸上繪制MS代碼，且在垂直軸上繪制SS代碼。在此實施例中，MS轉(zhuǎn)換中的P個數(shù)字代碼用于斜率轉(zhuǎn)變附近的校準范圍內(nèi)。如此說明中清楚地展示，非理想情況可導致在轉(zhuǎn)變處以及周圍出現(xiàn)并非具有所需斜率的完美直線的線，且這反映在校準數(shù)據(jù)中。在點(DXS，DXM)處展示對應于給定模擬電壓X的實例對MS代碼和SS代碼。
[0061]在以上實例中，已在多斜率電壓斜坡中使用了兩個不同斜率。在其它實施例中，可使用三個、四個或更多不同的斜率。在又一實施例中，可使用連續(xù)改變的斜率或彎曲斜率(例如，在范圍的最高信號值部分上不斷加速的斜率)。如本文中所使用，術語“多斜率”涵蓋此些連續(xù)改變的斜率或彎曲斜率。斜率中的改變的方向可遞增、遞減，或在遞增與遞減之間交替。本文中所揭示的校準數(shù)據(jù)可涵蓋斜率在其上改變的范圍的至少一些、大部分或大體上全部。
[0062]本文中所揭示的圖像傳感器可包含于數(shù)字靜態(tài)相機、數(shù)字視頻相機、相機電話、圖片電話、視頻電話、攝影機、攝像頭、計算機系統(tǒng)中的相機、安全相機、醫(yī)療成像裝置、光學鼠標、玩具、游戲、掃描儀、汽車圖像傳感器，或其它類型的電子圖像和/或視頻獲取裝置中。取決于實施方案，電子圖像和/或視頻獲取裝置還可包含其它組件，例如，用以發(fā)光的光源、經(jīng)光學耦合以將光聚焦在像素陣列上的一個或一個以上透鏡、經(jīng)光學耦合以允許光穿過一個或一個以上透鏡的快門、用以處理圖像數(shù)據(jù)的處理器，以及用以存儲圖像數(shù)據(jù)的存儲器，僅列舉一些實例。
[0063]在描述和權利要求書中，可使用術語“耦合”和“連接”以及其衍生物。應理解，這些術語無意作為彼此的同義詞。而是，在特定實施例中，可使用“連接”來指示兩個或兩個以上元件彼此直接物理或電子接觸?！榜詈稀笨芍竷蓚€或兩個以上元件直接物理或電子接觸。然而，“耦合”還可指兩個或兩個以上元件彼此不直接接觸，但仍彼此協(xié)作或交互。舉例來說，校準電路可經(jīng)由介入開關與列A/D轉(zhuǎn)換電路耦合。
[0064]在以上描述中，出于解釋的目的，陳述眾多特定細節(jié)以便提供對本發(fā)明的實施例的徹底理解。然而，所屬領域的技術人員將明白，可在沒有這些特定細節(jié)中的一些特定細節(jié)的情況下實踐一個或一個以上其它實施例。提供所描述的特定實施例不是限制本發(fā)明而是說明本發(fā)明。本發(fā)明的范圍不是由上文所提供的特定實例確定，而是僅由所附權利要求書確定。在其它實例中，以方框圖形式或未詳細地展示眾所周知的電路、結(jié)構(gòu)、裝置和操作以便避免使對所述描述的理解模糊不清。
[0065]所屬領域的技術人員還將了解，可對本文中所揭示的實施例作出修改，例如對實施例的組件的配置、功能以及操作和使用方式作出修改。對圖式中所說明以及說明書中所描述的內(nèi)容的所有等效關系均被涵蓋在本發(fā)明的實施例內(nèi)。此外，在視為適當時，參考數(shù)字或參考數(shù)字的末端部分已在若干圖之間重復，從而指示可任選地具有類似特性的對應的或類似的元件。
[0066]已描述了各種操作和方法。已在流程圖中以基本形式描述了所述方法中的一些，但可將若干操作任選地添加到所述方法且/或從所述方法移除。另外，雖然流程圖展示根據(jù)一實例性實施例的操作的特定次序，但應理解，所述特定次序是示范性的。替代實施例可任選地以不同次序執(zhí)行所述操作，組合某些操作，疊加某些操作等?？蓪Ψ椒ㄗ鞒鲈S多修改和改編，且預期所述修改和改編。
[0067]—個或一個以上實施例包含制品(例如，計算機程序產(chǎn)品)，所述制品包含機器可存取和/或機器可讀取媒體。所述媒體可包含以可由所述機器存取和/或讀取的形式提供(例如，存儲)信息的機構(gòu)。所述機器寄存器和/或機器可讀取媒體可提供或在其上具有在由機器執(zhí)行的情況下致使或?qū)е滤鰴C器執(zhí)行且/或致使所述機器執(zhí)行本文中所揭示的圖中所展示的操作或方法或技術中的一者或一者以上或一部分的指令和/或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的一者或一者以上或序列。
[0068]在一個實施例中，所述機器可讀媒體可包含有形的非暫時性機器可讀存儲媒體。舉例來說，所述有形的非暫時性機器可讀存儲媒體可包含軟盤、光學存儲媒體、光盤、CD-ROM、磁盤、磁光盤、只讀存儲器(ROM)、可編程ROM(PROM)、可擦除可編程ROM(EPROM)、電可擦除可編程ROM(EEPROM)、隨機存取存儲器(RAM)、靜態(tài)RAM(SRAM)、動態(tài)RAM(DRAM)、快閃存儲器、相變存儲器，或其組合。所述有形媒體可包含一種或一種以上固態(tài)或有形物理材料，例如，半導體材料、相變材料、磁性材料等。
[0069]合適的機器的實例包含(但不限于)數(shù)碼相機、數(shù)字視頻相機、蜂窩式電話、計算機系統(tǒng)、具有像素陣列的其它電子裝置，以及能夠俘獲圖像的其它電子裝置。此些電子裝置通常包含與一個或一個以上其它組件(例如，一個或一個以上存儲裝置(非暫時性機器可讀存儲媒體))耦合的一個或一個以上處理器。因此，給定電子裝置的存儲裝置可存儲代碼和/或數(shù)據(jù)以供在所述電子裝置的一個或一個以上處理器上執(zhí)行?；蛘撸墒褂密浖?、固件和/或硬件的不同組合來實施本發(fā)明的實施例的一個或一個以上部分。
[0070]還應了解，貫穿此說明書對“一個實施例”、“一實施例”或“一個或一個以上實施例”的參考(例如)是指特定特征可包含于本發(fā)明的實踐中(例如，在至少一個實施例中)。類似地，應了解，在所述描述中，各種特征有時被一起分組在單一實施例、圖或其描述中，以用于簡化本發(fā)明且輔助理解各種發(fā)明性方面。然而，本發(fā)明的此方法不應被解釋為反映以下意圖，即，本發(fā)明需要比每一權利要求項中明確敘述的特征多的特征。而是，如所附權利要求書所反映，發(fā)明性方面可在于少于單個所揭示的實施方案的所有特征。因此，在【具體實施方式】之后的權利要求書在此明確并入此【具體實施方式】中，其中每一權利要求獨立地作為本發(fā)明的一個單獨的實施例。
【主權項】
1.一種用于使用校準數(shù)據(jù)調(diào)整數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的方法，其包括: 用像素陣列獲取模擬圖像數(shù)據(jù)； 從所述像素陣列讀出所述模擬圖像數(shù)據(jù)； 通過使用多斜率電壓斜坡執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換將所述模擬圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)；以及 用校準數(shù)據(jù)調(diào)整所述數(shù)字圖像數(shù)據(jù)中的至少一些，其中調(diào)整所述數(shù)字圖像數(shù)據(jù)包括: 針對所述數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的處于表格的范圍內(nèi)的第一部分而存取所述表格中的校準數(shù)據(jù)；以及 針對所述數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的不處于所述表格的所述范圍內(nèi)的第二部分而在所述表格中外插校準數(shù)據(jù)。2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述校準數(shù)據(jù)將使用所述多斜率電壓斜坡從模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的數(shù)字數(shù)據(jù)關聯(lián)至使用單斜率電壓斜坡從模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的數(shù)字數(shù)據(jù)。3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其進一步包括獲得所述校準數(shù)據(jù)，其包含: 使用多斜率電壓斜坡將施加到一組列A/D轉(zhuǎn)換器的第一組模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為第一組數(shù)字數(shù)據(jù)；以及 使用單斜率電壓斜坡將施加到所述組列A/D轉(zhuǎn)換器的第二組模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為第二組數(shù)字數(shù)據(jù)。4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中轉(zhuǎn)換所述第一組所述模擬數(shù)據(jù)包括轉(zhuǎn)換橫跨施加到所述組所述列A/D轉(zhuǎn)換器的校準電壓范圍的一組固定電壓的第一實例，且其中轉(zhuǎn)換所述第二組所述模擬數(shù)據(jù)包括轉(zhuǎn)換橫跨施加到所述組所述列A/D轉(zhuǎn)換器的所述校準電壓范圍的所述同一組固定電壓的第二實例。5.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中獲得所述校準數(shù)據(jù)包括在將讀出信號施加到所述像素陣列的兩行非成像的像素時的時間期間獲得所述校準數(shù)據(jù)，其中當將所述讀出信號施加到所述兩行非成像的像素中的第一者時使用所述多斜率電壓斜坡，且其中當將所述讀出信號施加到所述兩行非成像的像素中的第二者時使用所述單斜率電壓斜坡。6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其進一步包括在其中獲取所述模擬圖像數(shù)據(jù)的幀期間使用圖像傳感器的校準電路來獲得所述校準數(shù)據(jù)。7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中獲得所述校準數(shù)據(jù)包括在所述幀的消隱周期期間獲得所述校準數(shù)據(jù)。8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中調(diào)整包括用考慮到所述多斜率電壓斜坡的斜率中的改變中的非理想情況的校準數(shù)據(jù)來調(diào)整所述數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。9.一種方法，其包括: 用像素陣列獲取模擬圖像數(shù)據(jù)； 從所述像素陣列讀出所述模擬圖像數(shù)據(jù)； 通過使用多斜率電壓斜坡執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換將所述模擬圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)； 獲得校準數(shù)據(jù)，其中獲得所述校準數(shù)據(jù)包含: 使用多斜率電壓斜坡將施加到一組列A/D轉(zhuǎn)換器的第一組模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為第一組數(shù)字數(shù)據(jù)，其中轉(zhuǎn)換所述第一組模擬數(shù)據(jù)包括轉(zhuǎn)換橫跨施加到所述組所述列A/D轉(zhuǎn)換器的校準電壓范圍的一組固定電壓的第一實例;及 使用單斜率電壓斜坡將施加到所述組列A/D轉(zhuǎn)換器的第二組模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為第二組數(shù)字數(shù)據(jù)，其中轉(zhuǎn)換所述第二組模擬數(shù)據(jù)包括轉(zhuǎn)換橫跨施加到所述組所述列A/D轉(zhuǎn)換器的所述校準電壓范圍的所述同一組固定電壓的第二實例;及 用所述校準數(shù)據(jù)調(diào)整所述數(shù)字圖像數(shù)據(jù)中的至少一些。10.一種方法，其包括: 用像素陣列獲取模擬圖像數(shù)據(jù)； 從所述像素陣列讀出所述模擬圖像數(shù)據(jù)； 通過使用多斜率電壓斜坡執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換將所述模擬圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)； 獲得校準數(shù)據(jù)，其中獲得所述校準數(shù)據(jù)包含: 使用多斜率電壓斜坡將施加到一組列A/D轉(zhuǎn)換器的第一組模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為第一組數(shù)字數(shù)據(jù);及 使用單斜率電壓斜坡將施加到所述組列A/D轉(zhuǎn)換器的第二組模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為第二組數(shù)字數(shù)據(jù);及 用所述校準數(shù)據(jù)調(diào)整所述數(shù)字圖像數(shù)據(jù)中的至少一些，其中獲得所述校準數(shù)據(jù)包括在將讀出信號施加到所述像素陣列的兩行非成像的像素時的時間期間獲得所述校準數(shù)據(jù)，其中當將所述讀出信號施加到所述兩行非成像的像素中的第一者時使用所述多斜率電壓斜坡，且其中當將所述讀出信號施加到所述兩行非成像的像素中的第二者時使用所述單斜率電壓斜坡。
【文檔編號】H03M1/10GK106059581SQ201610671593
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