用于改善行码区的非线性的图像传感器及包括其的装置
阅读：435发布：2020-05-08
专利汇可以提供用于改善行码区的非线性的图像传感器及包括其的装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提供用于改善行码区的非线性的图像 传感器 及包括其的装置。提供一种图像传感器。所述图像传感器包括： 像素 ，被配置为生成复位 信号 和图像信号；比较器，被配置为将复位信号和参考信号进行，并生成第一比较信号；计数器，被配置为基于 时钟信号 和第一比较信号来生成与复位信号相应的第一计数值；参考信号生成器，被配置为生成在复位信号期期间在与计数器的最大复位计数值相应的第一电平和与计数器的最小复位计数值相应的第二电平之间变化的参考信号。，下面是用于改善行码区的非线性的图像传感器及包括其的装置专利的具体信息内容。
1.一种图像传感器，包括：
像素，被配置为生成复位信号和图像信号；
比较器，被配置为将复位信号和参考信号进行比较，并生成第一比较信号；
计数器，被配置为基于时钟信号和第一比较信号来生成与复位信号相应的第一计数值；
参考信号生成器，被配置为生成在复位信号期期间在与计数器的最大复位计数值相应的第一电平和与计数器的最小复位计数值相应的第二电平之间变化的参考信号；以及输出电路，被配置为输出与最大复位计数值和第一计数值之间的差相应的复位计数值，
其中，计数器还被配置为在传输控制信号启用期期间生成第一计数值的二进制反码的补码；
其中，参考信号生成器还被配置为：控制参考信号在图像信号期期间在与计数器的最大图像信号计数值相应的第三电平和与计数器的最小图像信号计数值相应的第四电平之间变化，
其中，输出电路还被配置为输出与最大图像信号计数值和第二计数值之间的差相应的图像信号计数值，比较器还被配置为将图像信号与在第三电平和第四电平之间变化的参考信号进行比较，并且生成第二比较信号，计数器还被配置为基于时钟信号和第二比较信号来生成与图像信号相应的第二计数值，
其中，输出电路还被配置为输出与图像信号计数值和复位计数值之间的差相应的最终计数值。
2.如权利要求1所述的图像传感器，其中，参考信号生成器被配置为：在复位信号期期间响应于控制信号，生成从第一电平斜升到第二电平的第一参考信号和从第二电平斜降到第一电平的第二参考信号中的一个作为参考信号。
3.如权利要求2所述的图像传感器，其中，参考信号生成器包括：
第一参考信号生成器，被配置为生成在复位信号期期间从第一电平斜升到第二电平的第一参考信号；
第二参考信号生成器，被配置为生成在复位信号期期间从第二电平斜降到第一电平的第二参考信号；
选择电路，被配置为响应于选择信号，输出第一参考信号和第二参考信号之中的一个作为参考信号。
4.如权利要求1所述的图像传感器，其中，参考信号生成器还被配置为：在图像信号期期间响应于控制信号，来控制参考信号从第三电平斜升到第四电平，或者从第四电平斜降到第三电平。
5.如权利要求1所述的图像传感器，其中，参考信号生成器包括：
第一参考信号生成器，被配置为生成在图像信号期期间从第三电平斜升到第四电平的第一参考信号作为参考信号；
第二参考信号生成器，被配置为生成在图像信号期期间从第四电平斜降到第三电平的第二参考信号作为参考信号；
选择电路，被配置为响应于选择信号，输出第一参考信号和第二参考信号之中的一个作为参考信号。
6.一种移动计算装置，包括：
如权利要求1所述的图像传感器；以及
应用处理器，其中，应用处理器被连接到图像传感器，并被配置为使用安装在其上的应用程序，在从第一电平到第二电平的斜升方向和从第二电平到第一电平的斜降方向之中，选择由参考信号生成器生成的参考信号的方向。
7.如权利要求6所述的移动计算装置，其中，参考信号生成器被配置为：在复位信号期期间响应于控制信号，生成从第一电平斜升到第二电平的第一参考信号和从第二电平斜降到第一电平的第二参考信号中的一个作为参考信号。
8.如权利要求6所述的移动计算装置，还包括：图像信号处理器，被配置为基于从图像传感器输出的与图像信号相应的图像数据来生成亮度信息，并且基于亮度信息来设置从参考信号生成器生成的参考信号的方向。
9.如权利要求6所述的移动计算装置，其中，应用处理器被配置为：提供允许用户选择分别与斜升方向和斜降方向相应的移动计算装置的至少两个模式中的一个的用户接口。
10.如权利要求9所述的移动计算装置，其中，所述至少两个模式中的与斜升方向相应的一个模式包括高速模式，所述至少两个模式中的与斜降方向相应的另一个模式包括低功耗模式。
11.一种图像传感器，包括：
多个像素，形成多个列和多个行；
多个比较器，所述多个比较器中的每个被配置为：将从同一列或同一行中的像素输出的至少一个复位信号和至少一个图像信号与参考信号进行比较；
多个计数器，所述多个计数器中的每个被配置为：在参考信号的电平被改变的一个时间段期间，生成针对复位信号和图像信号测量的计数值，其中，所述一个时间段期间包括复位信号期和图像信号期；以及
参考信号生成器，被配置为在将从同一列或同一行中的像素输出的像素信号从模拟转换为数字的一个时间段期间，生成参考信号，
其中，参考信号生成器控制参考信号从第一电平增大到第二电平，以使比较器在复位信号期期间将复位信号与参考信号进行比较，然后控制参考信号从第三电平增大到第四电平，以使比较器将图像信号与参考信号进行比较，
其中，第一电平对应于所述多个计数器的最大复位计数值，第二电平对应于所述多个计数器的最小复位计数值，第三电平对应于所述多个计数器的最大图像信号计数值，第四电平对应于所述多个计数器的最小图像信号计数值，
其中，计数器还被配置为在传输控制信号启用期期间生成第一计数值的二进制反码的补码。
12.如权利要求11所述的图像传感器，其中，从像素输出图像信号时的参考信号的电平变化的范围比从像素输出复位信号时的参考信号的电平变化的范围大，
其中，计数值是在参考信号针对复位信号改变时测量的第一计数值和在参考信号针对图像信号改变时测量的第二计数值的组合。
13.如权利要求11所述的图像传感器，还包括：输出电路，被配置为输出与最大复位计数值和第一计数值之间的差相应的复位计数值。
14.如权利要求11所述的图像传感器，其中，参考信号生成器包括：
第一参考信号生成器，被配置为生成在复位信号期期间从第一电平斜升到第二电平的第一参考信号；
第二参考信号生成器，被配置为生成在复位信号期期间从第二电平斜降到第一电平的第二参考信号。
用于改善行码区的非线性的图像传感器及包括其的装置
技术领域
[0002] 与本发明构思的示例性实施例一致的设备和方法涉及一种图像传感器，更具体地说，涉及一种用于改善单斜率模数(AD)转换器中行码区的非线性的图像传感器、操作所述图像传感器的方法以及包括所述图像传感器的装置。
背景技术
[0003] 互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器是使用CMOS工艺制造的固态图像成像装置。CMOS图像传感器比包括高压模拟电路的电荷耦合器件(CCD)图像传感器具有更低的制造成本和更小的尺寸，因此，具有低功耗的优点。此外，随着CMOS图像传感器的性能已经被改善，针对包括便携装置(诸如，智能手机和数码相机)的各种电子设备，该固态图像传感器装置已经比CCD图像传感器得到了更大普及。
[0004] 在CMOS图像传感器中包括的像素阵列可在每个像素中包括光电转换元件。光电转换元件生成随着入射光量变化的电信号。CMOS图像传感器处理电信号以产生图像数据。CMOS图像传感器一般使用针对AD转换的单斜率AD转换方法。在单斜率AD转换方法中，随时间沿一个方向单调变化的斜坡信号被与具有预定电压电平的像素信号进行对比，在斜坡信号的电压水平等于像素信号的电压电平时的时间(或时间点)，斜坡信号被转换为数字信号。
[0005] CMOS图像传感器包括将从像素输出的模拟像素信号转换为数字信号的AD转换器。非线性可发生在AD转换器中。非线性对AD转换有不利影响。
发明内容
[0006] 根据本发明构思的一个示例性实施例，提供一种图像传感器，所述图像传感器可包括：像素，被配置为生成复位信号和图像信号；比较器，被配置为将复位信号和参考信号进行，并生成第一比较信号；计数器，被配置为基于时钟信号和第一比较信号来生成与复位信号相应的第一计数值；以及参考信号生成器，被配置为生成在复位信号期期间在与计数器的最大复位计数值相应的第一电平和与计数器的最小复位计数值相应的第二电平之间变化的参考信号。所述图像传感器还可包括：输出电路，被配置为输出与最大复位计数值和第一计数值之间的差相应的复位计数值。
[0007] 参考信号生成器可在复位信号期期间响应于控制信号，生成从第一电平斜升到第二电平的第一参考信号或者从第二电平斜降到第一电平的第二参考信号作为参考信号。
[0008] 参考信号生成器可包括：第一参考信号生成器，被配置为在复位信号期期间生成从第一电平斜升到第二电平的第一参考信号；第二参考信号生成器，被配置为在复位信号期期间生成从第二电平斜降到第一电平的第二参考信号；以及选择电路，被配置为响应于选择信号，输出第一参考信号或者第二参考信号作为参考信号。
[0009] 参考信号生成器还可控制参考信号在图像信号期期间在与计数器的最大图像信号计数值相应的第三电平和与计数器的最小图像信号计数值相应的第四电平之间变化。
[0010] 可选地，所述图像传感器还可包括：输出电路，被配置为计算最大复位计数值与第一计数值之间的第一差，以及最大图像信号计数值与第二计数值之间的第二差，并输出与第二差和第一差之间的差相应的最终计数值。此时，比较器可将图像信号与第二参考信号进行比较，并生成第二比较信号，并且计数器可基于时钟信号和第二比较信号来生成与图像信号相应的第二计数值。
[0011] 根据本发明构思的另一示例性实施例，提供一种移动计算装置，所述移动计算装置可包括：以上的图像传感器以及应用处理器，其中，应用处理器被连接到图像传感器，并被配置为使用安装在其上的应用程序，在从第一电平到第二电平的斜升方向和从第二电平到第一电平的斜降方向之中，选择由参考信号生成器生成的参考信号的方向。
[0014] 在上文中，所述至少两个模式中的与斜升方向相应的一个模式可包括高速模式，所述至少两个模式中的与斜降方向相应的另一个模式可包括低功耗模式。
[0015] 根据本发明构思的另一示例性实施例，提供一种操作图像传感器的方法。所述方法可包括：生成在图像传感器的复位信号期期间在与计数器的最大复位计数值相应的第一电平和与计数器的最小复位计数值相应的第二电平之间变化的参考信号；将从像素输出的复位信号与参考信号进行比较以生成比较的结果的第一比较信号作为；基于时钟信号和第一比较信号来生成与复位信号相应的第一计数值。
[0016] 所述方法还可包括：控制参考信号在图像信号期期间在与计数器的最大图像信号计数值相应的第三电平和与计数器的最小图像信号计数值相应的第四电平之间变化；对从像素输出的图像信号和在第三电平与第四电平之间变化的参考信号进行比较，并生成第二比较信号；基于时钟信号和第二比较信号来生成与图像信号相应的第二计数值。
[0018] 通过参照附图详细地描述本发明构思的示例性实施例，本发明构思的以上以及其他特征和优点将变得更加清楚，其中：
[0019] 图1是根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的框图；
[0020] 图2是根据本发明构思的示例性实施例的图1中所示的像素的电路图；
[0021] 图3是图1中所示的斜坡信号生成器的示例的电路图；
[0022] 图4是图1中所示的斜坡信号生成器的另一示例的电路图；
[0023] 图5A和图5B是根据本发明构思的示例性实施例的用于解释在使用从像素的光电转换元件输出的电子的图像传感器中基于斜坡信号执行的AD转换的示意图；
[0024] 图6A和图6B是根据本发明构思的示例性实施例的用于解释在使用从像素的光电转换元件输出的空穴的图像传感器中基于斜坡信号执行的AD转换的示意图；
[0025] 图7是根据本发明构思的示例性实施例的操作图1中所示的图像传感器的方法的流程图；
[0026] 图8是根据本发明构思的示例性实施例的图3中所示的斜坡信号生成器的操作的流程图；
[0027] 图9是根据本发明构思的示例性实施例的对图1中所示的包括图4中所示的斜坡信号生成器的图像传感器进行操作的方法的流程图；
[0028] 图10是根据本发明构思的示例性实施例的包括图1中所示的图像传感器的计算装置的框图；
[0029] 图11是根据本发明构思的另一示例性实施例的包括图1中所示的图像传感器的计算装置的框图。
具体实施方式
[0030] 现在，将参照示出本发明构思的示例性实施例的附图，在下文更充分地描述本发明构思。然而，本发明构思可被实施为许多不同的形式，并且不应被解释为受限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，从而本公开将是彻底和完整的，并且将本发明构思的范围完整地传达给本领域的技术人员。在附图中，为了清楚可夸大层和区域的大小和相对大小。贯穿本公开，相同的参考标号表示相同的元件。
[0031] 将理解，当元件被称为被“连接”或“耦合”到另一元件时，该元件能被直接地连接或耦合到其他元件，或者可存在中间元件。相反，当元件被称为被“直接连接”或“直接耦合”到另一元件时，不存在中间元件。如这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项的任何或全部组合，并且可被缩写为“/”。
[0032] 将理解，尽管在这里可使用术语第一、第二等来描述各种元件，但是这些元件不应被这些术语所限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一元件。例如，在不脱离本公开的教导的情况下，第一信号可被称作第二信号，相似地，第二信号可被称作第一信号。
[0033] 这里使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不意在限制本发明构思。除非上下文另有清楚的指示，否则这里使用的单数形式也意图包括复数形式。还将理解，当在本说明中使用术语“包括”和/或“包含”时，其表示存在叙述的特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、区域、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
[0034] 除非另有定义，否则这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明构思所属领域中的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还将理解，除非这里明确定义，否则术语(诸如在常用词典中定义的)应被解释为具有与所述术语在相关领域的上下文和/或现有应用中的含义一致的含义，而将不被理想化或过于形式地理解。
[0035] 这里，“从低码确定”表示使用从与计数器的最小复位计数值相应的电平变化(或倾斜)的参考信号(例如，斜坡信号)，来对从像素输出的复位信号执行模数(AD)转换，或者使用从与计数器的最小图像信号计数值相应的电平变化(或倾斜)的参考信号(例如，斜坡信号)，来对从像素输出的图像信号执行AD转换。将参照图5A和图6A详细地描述从低码确定。
[0036] 这里，“从高码确定”表示使用从与计数器的最大复位计数值相应的电平倾斜的斜坡信号，来对从像素输出的复位信号执行AD转换，或者使用从与计数器的最大图像信号计数值相应的电平倾斜的斜坡信号，来对从像素输出的图像信号执行AD转换。将参照图5B和图6B详细地描述从高码确定。
[0037] 从低码确定可表示从低码的AD转换。从高码确定可表示从高码的AD转换。根据本发明构思的一些实施例，图像传感器可主要地执行从高码确定。在其他实施例中，图像传感器可基于选择信号，选择性地执行从低码确定或者从高码确定。
[0038] 图1是根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器100的框图。参照图1，图像传感器100可包括像素阵列110、行控制器120、放大器电路130、斜坡信号生成器135、比较器电路140、时钟信号生成器145、计数器电路150、时序控制器160、列控制器170以及输出电路180。AD转换器电路可包括比较器电路140和计数器电路150。
[0039] 图像传感器100还可包括存储关于从低码确定或从高码确定的信息的寄存器REG。寄存器REG可被实现为特殊功能寄存器(SFR)，但是本发明构思不受限于该示例。根据光接收表面是在基板的前面还是在基板的背面，图像传感器100可以是前照式(FSI)图像传感器或背照式(BSI)图像传感器。
[0040] 像素阵列110可以是有源像素传感器(APS)阵列。像素阵列110可包括多个像素111。像素111可包括红色像素、绿色像素以及蓝色像素，但是本发明构思不受限于当前的实施例。像素111可包括青色像素、黄色像素、品红色像素或白色像素。
[0041] 红色像素可响应于可见光谱的红色范围内的波长来生成与红色信号相应的像素信号(或电荷)。绿色像素可响应于可见光谱的绿色范围内的波长来生成与绿色信号相应的像素信号(或电荷)。蓝色像素可响应于可见光谱的蓝色范围内的波长来生成与蓝色信号相应的像素信号(或电荷)。
[0042] 像素111中的一些像素可被控制为具有相对较长的曝光时间，而像素111中的剩余像素可被控制为具有相对较短的曝光时间。像素111中的每个可包括使用较长曝光时间控制的第一光电转换元件以及使用较短曝光时间控制的第二光电转换元件。换句话说，像素111中的每个可包括至少两个光电转换元件。
[0043] 行ROW1至ROWn(“n”是最小为4的自然数)可分别包括对在行ROW1至ROWn中排列的像素111的操作进行控制的控制线112-1至112-n。行控制器120可根据时序控制器160的控制，来生成用于控制行ROW1至ROWn中的像素111的操作的控制信号。行控制器120可以是行驱动器。
[0044] 偏置电路113可分别连接到列线COL1至COLm(“m”是最小为4的自然数)。偏置电路113中的每个可用作恒流源。
[0045] 放大器电路130可接收并放大从列线COL1至COLm输出的像素信号。在列线COL1至COLm中的每条列线中排列的像素111可被连接到相应的列线COL1至COLm之一。放大器电路130可包括放大器130-1至130-m。放大器130-1至130-m中的每个可接收并放大从列线COL1至COLm中的每条列线输出的像素信号。
[0046] 斜坡信号生成器135可根据时序控制器160的控制来生成随时间从与计数器150-1至150-m的最大计数值相应的电平单调变化到与计数器150-1至150-m的最小计数值相应的电平的斜坡信号Vramp。此时，斜坡信号生成器135生成用于从高码确定的斜坡信号Vramp。
[0047] 此外，斜坡信号生成器135可根据时序控制器160的控制来生成随时间从与计数器150-1至150-m的最小计数值相应的电平单调变化到与计数器150-1至150-m的最大计数值相应的电平的斜坡信号Vramp。此时，斜坡信号生成器135生成用于从低码确定的斜坡信号Vramp。
[0048] 虽然斜坡信号生成器135被示出和描述为参考信号生成器的示例，但是参考信号生成器不受限于斜坡信号生成器135。参考信号生成器可以是能生成用于从高码确定或从低码确定的参考信号的任何类型的信号生成器。随后，将参照图3至图6详细地描述斜坡信号生成器135的结构和操作。
[0049] 比较器电路140可将由放大器电路130放大的模拟信号转换为数字信号。比较器140可包括比较器140-1至140-m。比较器140-1至140-m中的每个可基于斜坡信号Vramp，将从放大器130-1至130-m之一输出的模拟信号转换为数字信号。
[0050] 比较器140-1至140-m中的每个可输出比较信号，其中，当斜坡信号Vramp的电平等于放大器130-1至130-m之一的输出信号的电平时，比较信号从第一电平转换到第二电平。可根据从像素111之一输出的像素信号的电平来确定比较信号的电平转换时间。第一电平可以是高电平或者低电平，而第二电平可以是另一电平。
[0051] 时钟信号生成器145可生成应用到计数器电路150的时钟信号CLK。可通过时序控制器160来控制时钟信号CLK的生成时序和频率。计数器电路150可包括计数器150-1至150-m以及存储器152-1至152-m。计数器150-1至150-m中的每个可响应于时钟信号CLK来对从比较器140-1至140-m输出的比较信号的电平转换时间进行计数，并且可输出计数值CNTV。
[0052] 计数器150-1至150-m中的每个可被实现为加法计数器或减法计数器。假设计数器150-1至150-m在当前实施例中是加法计数器。换句话说，计数器150-1至150-m中的每个可输出到比较信号的电平转换时间为止顺序增加的计数值CNTV，并且可在电平转换时间保持计数值CNTV。
[0053] 然而，当计数器150-1至150-m被实现为减法计数器时，计数器150-1至150-m可以以与加法计数器相反的方式来工作。计数器150-1至150-m可被实现为K位(bit)加法计数器，其中，K是最小为2的自然数。例如，计数器150-1至150-m可以是10位加法计数器或12位加法计数器，但是不限于此。
[0054] 存储器152-1至152-2中的每个可存储从计数器150-1至150-m中的每个输出的计数值CNTV。存储器152-1至152-2中的每个可被实现为静态随机存取存储器(SRAM)、锁存器、触发器或它们的组合，但是本发明构思不受限于当前的实施例。当计数值CNTV由K位构成时，存储器152-1至152-2中的每个可存储K位。可通过时钟信号生成器145或时序控制器160来生成用于控制存储器152-1至152-2的操作的时钟信号。时钟信号可不同于时钟信号CLK。
[0055] 时序控制器160可生成用于控制行控制器120、斜坡信号生成器135、时钟信号生成器145、计数器电路150以及列控制器170的操作的控制信号。可根据在寄存器REG中存储的值来控制时序控制器160的操作。在寄存器REG中存储的值可被外部装置程序化或设置。
[0056] 列控制器170可根据时序控制器160的控制对在存储器152-1至152-m中的每个中存储的计数值CNTV的输出时序进行控制。存储器152-1至152-m可根据列控制器170的控制，将计数值CNTV顺序输出到输出电路180。
[0057] 在从高码确定期间，输出电路180可从存储器152-1至152-m之一接收计数值CNTV，并且可基于计数值CNTV、最大复位计数值res_max以及最大图像信号计数值sig_max来生成最终计数值OUT。将参照图5A至图6B详细地描述输出电路180的操作。然而，在从低码确定期间，输出电路180可输出来自储器152-1至152-m之一的计数值CNTV作为最终计数值OUT。
[0058] 可从时序控制器160输出最大复位计数值res_max和最大图像信号计数值sig_max。最大复位计数值res_max和最大图像信号计数值sig_max可被存储在能被时序控制器160访问的寄存器REG中。
[0059] 图2是根据本发明构思的一个示例性实施例的图1中所示的像素111的电路图。参照图1和图2，在图1中所示的像素111中，结构和操作大体上相同或相似。像素111可包括一个光电转换元件PD和四个晶体管TX、RX、SF和SX。根据另一示例性实施例，像素111可包括一个光电转换元件PD以及三个或五个晶体管。
[0060] 光电转换元件PD可被实现为光电二极管、光电晶体管、光电门或钉扎光电二极管(pinned photodiode)。光电转换元件PD可响应于通过滤光器的光来生成电荷(例如，电子和/或空穴)。滤光器可以是红色滤光器、绿色滤光器或蓝色滤光器，但是不限于此。参考字符Vpix可指示工作电压，参考字符VSS可指示对地电压。
[0061] 传输晶体管TX可响应于传输控制信号TG，来将由光电转换元件PD生成的电荷传输到浮动扩散区(floating diffusion region)FD。复位晶体管RX可响应于复位信号RS来复位浮动扩散区FD。源极跟随器SF可响应于与在浮动扩散区FD积累的电荷相应的电压，来执行源极跟随。选择晶体管SX可响应于选择信号SEL，将从源极跟随器SF输出的信号作为像素信号输出到相应的列线COLi(1≤i≤m)。
[0062] 可通过由时序控制器160控制的行控制器120来控制启用或禁用控制信号TG、RS和SEL的时序。启用可以是从低电平转换到高电平或者从高电平转换到低电平，而禁用可以是相反的转换。控制信号TG、RS和SEL可通过在各个行ROW1至ROWn中排列的控制线112-1至112-n被发送到像素111。
[0063] 图3是图1中所示的斜坡信号生成器135的示例135A的电路图。参照图3，斜坡信号生成器135A可被实现为电流数模(DA)转换器型斜坡信号生成器。例如，斜坡信号生成器135A可使用电流镜来生成斜坡信号Vramp。比较器COMP可比较参考电压VREF与反馈电压Vfed，并生成与比较结果相应的开关信号BP。
[0064] 在偏置分支中包括的晶体管P1至P3被串联地连接在用于提供工作电压VDDA的第一线与第一节点135-1之间。参考电阻器Rref被连接在第一节点135-1与用于提供对地电压VSSA的第二线之间。参考电流IREF流经参考电阻器Rref。
[0065] 在第一镜像分支中包括的P沟道金属氧化物半导体(PMOS)晶体管P11、P21和P31被串联地连接在第一线与第二节点135-2之间。在第二镜像分支中包括的PMOS晶体管P12、P22和P32被串联地连接在第一线与第二节点135-2之间。在第k(“k”是最小为3的自然数)镜像分支中包括的PMOS晶体管P1k、P2k和P3k被串联地连接在第一线与第二节点135-2之间。负载电阻器Rload被连接在第二节点135-2与第二线之间。虽然PMOS晶体管P1至P3、P11至P1k、P21至P2k以及P31至P3k被示出在图3中，但它们仅是示例。
[0066] 可从时序控制器160输出控制信号VCASP、VSW以及VSW1至VSWk。控制信号VCASP、VSW以及VSW1至VSWk的启用时序和禁用时序可由时序控制器160控制。假设偏置信号BP、VCASP以及VSW处于低电平。因此，PMOS晶体管P1至P3、P11至P1k以及P21至P2k可被导通。
[0067] 在第一情况CASE1下，开关信号VSW1至VSWk可在第一时间点T1之前处于高电平H，因此，PMOS晶体管P31至P3k保持在截止状态。当开关信号VSW1在第一时间点T1从高电平H转换到低电平L时，仅PMOS晶体管P31被导通。因此，与参考电流IREF相应的第一镜像电流通过第一镜像分支流入负载电阻器Rload。作为结果，通过第一镜像电流和负载电阻器Rload的电阻来确定斜坡信号Vramp的电平。
[0068] 当开关信号VSW2在第二时间点T2从高电平H转换到低电平L时，PMOS晶体管P32被导通。因此，与参考电流IREF相应的第二镜像电流流入第二镜像分支，并且与第一镜像电流和第二镜像电流的和相应的电流Iload流入负载电阻器Rload。换句话说，与2×IREF相应的电流Iload流入负载电阻器Rload。因此，通过2×IREF和负载电阻器Rload的电阻来确定斜坡信号Vramp的电平。
[0069] 当开关信号VSWk在第k时间点Tk从高电平H转换到低电平L时，PMOS晶体管P3k被导通。因此，与参考电流IREF相应的第k镜像电流流入第k镜像分支，并且与第一镜像电流至第k镜像电流的和相应的电流Iload流入负载电阻器Rload。换句话说，与k×IREF相应的电流Iload流入负载电阻器Rload。因此，通过k×IREF和负载电阻器Rload的电阻来确定斜坡信号Vramp的电平。
[0070] 换句话说，当PMOS晶体管P31至P3k被顺序地导通时，斜坡信号生成器135A可生成随时间单调增大的斜坡信号Vramp。斜坡信号生成器135A可生成能被用于从高码确定的斜坡信号Vramp。假设PMOS晶体管P31至P3k具有相同的物理特性。
[0071] 在第二情况CASE2下，开关信号VSW1至VSWk在第一时间点T1之前处于低电平L，因此，PMOS晶体管P31至P3k保持在导通状态。换句话说，在第一时间点T1之前，与k×IREF相应的电流Iload流入负载电阻器Rload，因此，通过流入负载电阻器Rload的电流Iload(＝k×IREF)和负载电阻器Rload的电阻来确定斜坡信号Vramp的电平。
[0072] 当开关信号VSW1在第一时间点T1从低电平L转换到高电平H时，仅PMOS晶体管P31被截止。因此，在第一镜像分支中未生成与参考电流IREF相应的第一镜像电流。通过流入负载电阻器Rload的电流Iload(＝(k-1)×IREF)和负载电阻器Rload的电阻来确定斜坡信号Vramp的电平。
[0073] 当开关信号VSW2在第二时间点T2从低电平L转换到高电平H时，PMOS晶体管P32被截止。因此，在第二镜像分支中未生成与参考电流IREF相应的第二镜像电流。通过流入负载电阻器Rload的电流Iload(＝(k-2)×IREF)和负载电阻器Rload的电阻来确定斜坡信号Vramp的电平。
[0074] 当开关信号VSWk在第k时间点Tk从低电平L转换到高电平H时，PMOS晶体管P3k被截止。因此，在第k镜像分支中未生成与参考电流IREF相应的第k镜像电流。通过流入负载电阻器Rload的电流Iload(＝(k-k)×IREF)和负载电阻器Rload的电阻来确定斜坡信号Vramp的电平。
[0075] 换句话说，当PMOS晶体管P31至P3k被顺序地截止时，斜坡信号生成器135A可生成随时间单调减小的斜坡信号Vramp。斜坡信号生成器135A可生成能被用于从低码确定的斜坡信号Vramp。
[0076] 如以上参照图3所描述，当开关信号VSW1至VSWk的启用和禁用时序被适当地调整时，斜坡信号生成器135A可生成随时间增大或减小的斜坡信号Vramp。此外，当被启用和/或禁用的开关信号VSW1至VSWk的数量被适当地调整时，斜坡信号生成器135A可调整斜坡信号Vramp的最高电平或最低电平。
[0077] 图4是图1中所示的斜坡信号生成器135的另一示例135B的电路图。参照图4，斜坡信号生成器135B可包括上斜斜坡信号生成器135-1、下斜斜坡信号生成器135-2以及选择电路135-3。
[0078] 上斜斜坡信号生成器135-1可生成斜升的第一斜坡信号Uramp。下斜斜坡信号生成器135-2可生成斜降的第二斜坡信号Dramp。可通过时序控制器160来控制启用上斜斜坡信号生成器135-1并生成第一斜坡信号Uramp的时序。还可通过时序控制器160来控制启用下斜斜坡信号生成器135-2并生成第二斜坡信号Dramp的时序。
[0079] 选择电路135-3可响应于选择信号SEL来输出第一斜坡信号Uramp或第二斜坡信号Dramp作为斜坡信号Vramp。例如，当选择信号SEL处于低电平L或是逻辑0时，选择电路135-3可输出第二斜坡信号Dramp。选择电路135-3可被实现为多路复用器。当选择信号SEL处于高电平H或是逻辑1时，选择电路135-3可输出第一斜坡信号Uramp。可从时序控制器160输出选择信号SEL。关于选择信号SEL的生成的信息可在寄存器REG中被程序化或设置。
[0080] 当存在低功耗操作的请求时，可以以低电平L生成选择信号SEL，并且从下斜斜坡信号生成器135-2输出的第二斜坡信号Dramp可被选择作为斜坡信号Vramp。当存在高速操作或用于图片质量的改善的请求时，可以以高电平H生成选择信号SEL，并且从上斜坡斜坡信号生成器135-1输出的第一斜坡信号Uramp可被选择作为斜坡信号Vramp。
[0081] 图5A和图5B是用于解释在使用从像素的光电转换元件输出的电子的图像传感器中基于斜坡信号执行的AD转换的示意图。从像素111输出的像素信号可包括复位信号Vrst和图像信号Vsig。
[0082] 1-水平时间(1-horizontal time)可包括自动零期AUTO ZERO、复位信号AD转换(ADC)期RESET ADC、传输控制信号启用期TGI、图像信号ADC期SIGNAL ADC以及水平空白期H-BLANK。当帧速率是Z(Z是最小为2的自然数)时，1-水平时间可被定义为1/(Z×n)，其中，n可以是像素阵列110中的行数。1-水平时间可表示将与行中的线或从行中的像素输出的像素信号相应的像素信号从模拟格式转换为数字格式所需的时间。
[0083] 自动零期AUTO ZERO可以是确定在比较器电路140中包括的比较器140-1至140-m中的每个的决策点(decision point)所必需的持续时间(或间隔)。决策点可用于ADC，自动零期AUTO ZERO可以是存储或确定比较器140-1至140-m中的每个的偏移所必需的持续时间。复位信号ADC期RESET ADC可以是基于斜坡信号Vramp将复位信号Vrst转换为数字信号的持续时间。传输控制信号启用期TGI可以是传输控制信号TG被启用的持续时间。图像信号ADC期SIGNAL ADC可以是基于斜坡信号Vramp将图像信号Vsig转换为数字信号的持续时间。水平空白期H-BLANK可以是准备用于下一线的ADC的持续时间。复位信号ADC期RESET ADC可被简称为“复位信号期”，图像信号ADC期SIGNAL ADC可被简称为“图像信号期”。
[0084] 图5A示出从低码确定的示例。“OFFSET”可指示斜坡信号Vramp的偏移。计数器150-1可一般地表示计数器150-1至150-m，存储器152-1可一般地表示存储器152-1至152-m。参考符号C1可指示在复位信号ADC期RESET ADC期间应用到计数器150-1的时钟信号CLK的最大周期，“C1+C2”可指示在图像信号ADC期SIGNAL ADC期间应用到计数器150-1的时钟信号CLK的最大周期。当C1是256时，C2可以是1024，但这些仅是示例。
[0085] 参照图5A，斜坡信号生成器135可输出在复位信号ADC期RESET ADC期间随时间从与计数器150-1的最小复位计数值res_min相应的第二电平(单调)减小到与计数器150-1的最大复位计数值res_max相应的第一电平的斜坡信号Vramp。此时，斜坡信号Vramp被称为下斜斜坡信号或用于从低码确定的斜坡信号。根据图3中所示的第二情况CASE2可生成下斜斜坡信号或者通过图4中所示的下斜斜坡信号生成器135-2可生成下斜斜坡信号。
[0086] 计数器150-1可在复位信号Vrst的电平等于斜坡信号Vramp的电平之前，响应于时钟信号CLK和从比较器140-1输出的比较信号，生成从“0”顺序地增大到“A”的计数值CNTV。存储器152-1可存储“A”作为由计数器150-1生成的计数值CNTV。换句话说，当复位信号Vrst的电平与斜坡信号Vramp的电平相同时，计数器150-1可保持“A”作为计数值CNTV。
[0087] 像素111可在传输控制信号启用期TGI期间输出与图像信号Vsig相应的像素信号。计数器150-1或存储器152-1可在传输控制信号启用期TGI期间生成“-A”，即“A”的二进制反码的补码(ones’complement)。在图像传感器100中生成“-A”的方法可在不同实施例中被不同地修改。
[0088] 斜坡信号生成器135可输出在图像信号ADC期SIGNAL ADC期间随时间从与计数器150-1的最小图像信号计数值sig_min相应的第四电平(单调)减小到与计数器150-1的最大图像信号计数值sig_max相应的第三电平的斜坡信号Vramp。换句话说，斜坡信号生成器135可输出能被用于从低码确定的斜坡信号Vramp。这里，根据一个示例性实施例，在图5A的情况下，斜坡信号Vramp可以是在复位信号ADC期RESET ADC至图像信号ADC期SIGNAL ADC期间随时间在第二电平、第一电平、第四电平与第三电平之间变化的单一参考信号。然而，根据另一示例性实施例，在图5A的情况下，斜坡信号生成器135可输出两个不同的斜坡信号，一个斜坡信号在复位信号ADC期RESET ADC期间在第二电平与第一电平之间变化，另一斜坡信号在图像信号ADC期SIGNAL ADC期间在第四电平与第三电平之间变化。
[0089] 计数器150-1可在图像信号Vsig的电平等于斜坡信号Vramp的电平之前，响应于时钟信号CLK和从比较器140-1输出的比较信号，生成从“-A”顺序地增大到“B”的计数值CNTV。存储器152-1可存储与“-A+B”相应的计数值作为计数值CNTV。因此，输出电路180可输出最终计数值OUT(＝B-A)。
[0091] 在自动零期AUTO ZERO之后(或在复位信号ADC期RESET ADC之前)或者在传输控制信号启用期TG1之后(或在图像信号ADC期SIGNAL ADC之前)，需要花费很多时间来稳定比较器140-1的输出信号或像素111的像素信号。当在比较器140-1的输出信号或像素111的像素信号还未稳定的状态下对像素111的像素信号执行ADC时，非线性ADC值可从低码区被输出。在图5A和图5B中，“NLR”指示非线性区。
[0092] 图5B示出从高码确定的示例。参照图5B，斜坡信号生成器135可输出在复位信号ADC期RESET ADC期间随时间从与计数器150-1的最大复位计数值res_max相应的第一电平(单调)增大到与计数器150-1的最小复位计数值res_min相应的第二电平的斜坡信号Vramp。此时，斜坡信号Vramp被称为上斜斜坡信号或用于从高码确定的斜坡信号。根据图3中所示的第一情况CASE1可生成上斜斜坡信号或者通过图4中所示的上斜斜坡信号生成器135-1可生成上斜斜坡信号。
[0093] 计数器150-1可在复位信号Vrst的电平等于斜坡信号Vramp的电平之前，响应于时钟信号CLK和从比较器140-1输出的比较信号，生成从“0”顺序地增大到“A′”的计数值CNTV。存储器152-1可存储“A′”作为由计数器150-1生成的计数值CNTV。
[0094] 像素111可在传输控制信号启用期TGI期间输出与图像信号Vsig相应的像素信号。计数器150-1或存储器152-1可在传输控制信号启用期TGI期间生成“-A′”，即“A′”的二进制反码的补码。在图像传感器100中生成“-A′”的方法可在不同实施例中被不同地修改。
[0095] 斜坡信号生成器135可输出在图像信号ADC期SIGNAL ADC期间随时间从与计数器150-1的最大图像信号计数值sig_max相应的第三电平(单调)增大到与计数器150-1的最小图像信号计数值sig_min相应的第四电平的斜坡信号Vramp。换句话说，斜坡信号生成器135可输出能被用于从高码确定的斜坡信号Vramp。这里，根据一个示例性实施例，在图5B的情况下，斜坡信号Vramp可以是在复位信号ADC期RESET ADC至图像信号ADC期SIGNAL ADC期间随时间在第一电平、第二电平、第三电平与第四电平之间变化的单一参考信号。然而，根据另一示例性实施例，在图5B的情况下，斜坡信号生成器135可输出两个不同的斜坡信号，一个斜坡信号在复位信号ADC期RESET ADC期间在第一电平与第二电平之间变化，另一斜坡信号在图像信号ADC期SIGNAL ADC期间在第三电平与第四电平之间变化。
[0096] 计数器150-1可在图像信号Vsig的电平等于斜坡信号Vramp的电平之前，响应于时钟信号CLK和从比较器140-1输出的比较信号，生成从“-A′”顺序地增大到“B′”的计数值CNTV。存储器152-1可存储与“-A′+B′”相应的计数值作为计数值CNTV。
[0097] 在从高码确定的期间，输出电路180可计算最大图像信号计数值sig_max与计数值B′之间的第二差sig_max-B′，可计算最大复位计数值res_max与计数值A′之间的第一差res_max-A′，并且可输出与第二差sig_max-B′和第一差res_max-A′之间的差相应的最终计数值OUT。第一差res_max-A′可表示复位计数值，第二差sig_max-B′可表示图像信号计数值。参照图5B，比较器140-1从高码开始执行ADC，从而可改善在低码区出现的噪声特性。
[0098] 图6A和图6B是用于解释在使用从像素的光电转换元件输出的空穴的图像传感器中基于斜坡信号执行ADC的示意图。图6A示出低码确定的示例。
[0099] 参照图6A，斜坡信号生成器135可输出在复位信号ADC期RESET ADC期间随时间从与计数器150-1的最小复位计数值res_min相应的第二电平(单调)增大到与计数器150-1的最大复位计数值res_max相应的第一电平的斜坡信号Vramp。此时，斜坡信号Vramp被称为上斜斜坡信号或用于从低码确定的斜坡信号。根据图3中所示的第一情况CASE1可生成上斜斜坡信号或者通过图4中所示的上斜斜坡信号生成器135-1可生成上斜斜坡信号。
[0100] 计数器150-1可在复位信号Vrst的电平等于斜坡信号Vramp的电平之前，响应于时钟信号CLK和从比较器140-1输出的比较信号，生成从“0”顺序地增大到“A”的计数值CNTV。存储器152-1可存储“A”作为由计数器150-1生成的计数值CNTV。换句话说，当复位信号Vrst的电平与斜坡信号Vramp的电平相同时，计数器150-1可保持“A”作为计数值CNTV。
[0101] 像素111可在传输控制信号启用期TGI期间输出与图像信号Vsig相应的像素信号。计数器150-1或存储器152-1可在传输控制信号启用期TGI期间生成“-A”，即“A”的二进制反码的补码。在图像传感器100中生成“-A”的方法可在不同实施例中被不同地修改。
[0102] 斜坡信号生成器135可输出在图像信号ADC期SIGNAL ADC期间随时间从与计数器150-1的最小图像信号计数值sig_min相应的第四电平(单调)增大到与计数器150-1的最大图像信号计数值sig_max相应的第三电平的斜坡信号Vramp。换句话说，斜坡信号生成器135可输出能被用于从低码确定的斜坡信号Vramp。
[0103] 计数器150-1可在图像信号Vsig的电平等于斜坡信号Vramp的电平之前，响应于时钟信号CLK和从比较器140-1输出的比较信号，生成从“-A”顺序地增大到“B”的计数值CNTV。存储器152-1可存储与“-A+B”相应的计数值作为计数值CNTV。因此，输出电路180可输出最终计数值OUT(＝B-A)。
[0104] 图6B示出从高码确定的示例。参照图6B，斜坡信号生成器135可输出在复位信号ADC期RESET ADC期间随时间从与计数器150-1的最大复位计数值res_max相应的第一电平(单调)减小到与计数器150-1的最小复位计数值res_min相应的第二电平的斜坡信号Vramp。此时，斜坡信号Vramp被称为下斜斜坡信号或用于从高码确定的斜坡信号。根据图3中所示的第二情况CASE2可生成下斜斜坡信号或者通过图4中所示的下斜斜坡信号生成器135-2可生成下斜斜坡信号。
[0105] 计数器150-1可在复位信号Vrst的电平等于斜坡信号Vramp的电平之前，响应于时钟信号CLK和从比较器140-1输出的比较信号，生成从“0”顺序地增大到“A′”的计数值CNTV。存储器152-1可存储“A′”作为由计数器150-1生成的计数值CNTV。
[0106] 像素111可在传输控制信号启用期TGI期间输出与图像信号Vsig相应的像素信号。计数器150-1或存储器152-1可在传输控制信号启用期TGI期间生成“-A′”，即“A′”的二进制反码的补码。
[0107] 斜坡信号生成器135可输出在图像信号ADC期SIGNAL ADC期间随时间从与计数器150-1的最大图像信号计数值sig_max相应的第三电平(单调)减小到与计数器150-1的最小图像信号计数值sig_min相应的第四电平的斜坡信号Vramp。换句话说，斜坡信号生成器135可输出能被用于从高码确定的斜坡信号Vramp。
[0108] 计数器150-1可在图像信号Vsig的电平等于斜坡信号Vramp的电平之前，响应于时钟信号CLK和从比较器140-1输出的比较信号，生成从“-A′”顺序地增大到“B′”的计数值CNTV。存储器152-1可存储与“-A′+B′”相应的计数值作为计数值CNTV。
[0109] 在从高码确定的期间，输出电路180可计算最大图像信号计数值sig_max与计数值B′之间的第二差sig_max-B′，可计算最大复位计数值res_max与计数值A′之间的第一差res_max-A′，并且可输出与第二差sig_max-B′和第一差res_max-A′之间的差相应的最终计数值OUT。
[0110] 图7示出根据本发明构思的示例性实施例的操作图1中所示的图像传感器100的方法的流程图。将参照图1至图7描述从高码确定的图像传感器100的操作。
[0111] 在操作S110中，斜坡信号生成器135可生成在复位信号ADC期RESET ADC期间从与最大复位计数值res_max相应的第一电平变化到与最小复位计数值res_min相应的第二电平的斜坡信号Vramp。
[0112] 如图5B中所示，在操作S110中，斜坡信号生成器135可生成随时间从与最大复位计数值res_max相应的第一电平(单调)增大到与最小复位计数值res_min相应的第二电平的斜坡信号Vramp。如图6B中所示，在操作S110中，斜坡信号生成器135可生成随时间从与最大复位计数值res_max相应的第一电平(单调)减小到与最小复位计数值res_min相应的第二电平的斜坡信号Vramp。
[0113] 在操作S112中，计数器150-1可基于时钟信号CLK和从比较器140-1输出的比较信号来生成第一计数值A′，并且存储器152-1可存储第一计数值A′。
[0114] 在操作S114中，斜坡信号生成器135可生成在图像信号ADC期SIGNAL ADC期间从与最大图像信号计数值sig_max相应的第三电平变化到与最小图像信号计数值sig_min相应的第四电平的斜坡信号Vramp。
[0115] 如图5B中所示，在操作S114中，斜坡信号生成器135可生成随时间从与最大图像信号计数值sig_max相应的第三电平(单调)增大到与最小图像信号计数值sig_min相应的第四电平的斜坡信号Vramp。如图6B中所示，在操作S114中，斜坡信号生成器135可生成随时间从与最大图像信号计数值sig_max相应的第三电平(单调)减小到与最小图像信号计数值sig_min相应的第四电平的斜坡信号Vramp。
[0116] 在操作S116中，计数器150-1可基于时钟信号CLK和从比较器140-1输出的比较信号来生成第二计数值B′，并且存储器152-1可存储第二计数值B′。根据一个示例性实施例，在操作S118中，计数器150-1还可生成与第一计数值A′和第二计数值B′之间的差相应的第三计数值-A′+B′，并且存储器152-1可存储第三计数值-A′+B′。
[0117] 在操作S120中，输出电路180可计算最大图像信号计数值sig_max与第二计数值B′之间的第二差sig_max-B′，以及最大复位计数值res_max与第一计数值A′之间的第一差res_max-A′。在操作S122中，输出电路180可生成与第二差sig_max-B′和第一差res_max-A′之间的差相应的最终计数值OUT。
[0118] 图8是图3中所示的斜坡信号生成器135的操作的流程图。参照图1和图3、图5A至6B以及图8，在操作S210中可确定生成上斜斜坡信号还是下斜斜坡信号。换句话说，在操作S210中，斜坡信号生成器135可根据时序控制器160的控制生成用于从低码确定的斜坡信号或者用于从高码确定的斜坡信号。
[0119] 在操作S210-1中，可通过用户手动地设置倾斜方向。用户可使用由应用处理器(例如，图10中的230A或图11中的230B)执行的应用程序APP来设置倾斜方向。例如，当用户想要低功耗操作时，用户可使用应用程序APP选择用户输入，从而生成用于从低码确定或从高码确定的斜坡信号。与用户输入相应的信息可在图像传感器100的寄存器REG中被程序化或设置。
[0120] 可选地，在操作S210-2中，倾斜方向可基于亮度信息被自动地设置。图10或图11中所示的图像信号处理器220可基于从图像传感器100输出的图像数据来提取关于图像数据的亮度信息，并且可根据提取结果来设置倾斜方向。关于倾斜方向的信息可在图像传感器100的寄存器REG中通过图像信号处理器220而被程序化或设置。
[0121] 如图3中所示，在操作S220中，时序控制器160可基于存储在寄存器REG中的值来生成用于控制斜坡信号生成器135的操作的控制信号VCSAP和VSW以及开关信号VSW1至VSWk。
[0122] 当在操作S230中开关信号VSW1至VSWk被顺序地截止时(在“是”的情况下)，在操作S240中，斜坡信号生成器135可根据图3中的第二情况CASE2，来生成从与计数器150-1的最小计数值res_min或sig_min相应的电平倾斜的斜坡信号Vramp。然而，当在操作S230中开关信号VSW1至VSWk被顺序地导通时(在“否”的情况下)，在操作S250中，斜坡信号生成器135可根据图3中的第一情况CASE1，来生成从与计数器150-1的最大计数值res_max或sig_max相应的电平倾斜的斜坡信号Vramp。
[0123] 图9是根据本发明构思的示例性实施例的对图1中所示的包括图4中所示的斜坡信号生成器135B的图像传感器100进行操作的方法的流程图。
[0124] 参照图1、图4、图5A、图5B和图9，在操作S310中，选择电路135-3选择从与计数器150-1的最大计数值res_max或sig_max相应的电平倾斜的第一斜坡信号生成器135-1，或者从与计数器150-1的最小计数值res_min或sig_min相应的电平倾斜的第二斜坡信号生成器
135-2。选择电路135-3输出从选择的斜坡信号生成器135-1或135-2输出的斜坡信号Uramp或Dramp作为斜坡信号Vramp。在操作S320中，包括比较器电路140和计数器电路150的AD转换器电路可使用从选择电路135-3输出的斜坡信号Vramp，将从像素阵列110输出的像素信号转换为数字信号。
135-2。选择电路135-3输出从选择的斜坡信号生成器135-1或135-2输出的斜坡信号Uramp或Dramp作为斜坡信号Vramp。在操作S320中，包括比较器电路140和计数器电路150的AD转换器电路可使用从选择电路135-3输出的斜坡信号Vramp，将从像素阵列110输出的像素信号转换为数字信号。
[0125] 图10是根据本发明构思的示例性实施例的包括图1中所示的图像传感器100的计算装置200A的框图。参照图1至图10，计算装置200A可以是移动计算装置。移动计算装置可被实现为：膝上型计算机、蜂窝电话、智能电话、平板个人计算机(PC)、个人数字助理(PDA)、企业数字助理(EDA)、数码相机、数码摄像机、便携式多媒体播放器(PMP)、个人导航装置或便携式导航装置(PND)、掌上游戏机、移动互联网装置(MID)、可穿戴计算机、物联网(IoT)装置、万物联网(IoE)装置或电子书。
[0126] 计算装置200A可包括：包含图像处理器100的相机210、图像信号处理器(ISP)220、控制器230A、调制解调器240、射频(RF)收发器245、存储器250以及包含触摸屏260的显示器262。图像传感器100可以是参照图1至图9所描述的图像传感器。
[0127] 相机210可使用图像传感器100生成图像数据。ISP 220可处理图像数据，并将处理的图像数据输出到控制器230A。ISP 220可将图像数据从第一格式转换到第二格式。第一格式可以是贝尔模式，第二格式可以是YUV格式或RGB格式，但是本发明构思不受限于当前的实施例。
[0128] ISP 220可基于从图像传感器100输出的图像数据来生成亮度信息，并且可在图像传感器100的寄存器REG中设置亮度信息。RF收发器245可将通过天线ANT接收的RF数据发送到调制解调器240。RF收发器245还可将从调制解调器240输出的数据转换为RF数据，并且通过天线ANT将RF数据发送到外部装置。调制解调器240可处理在RF收发器245与控制器230A之间传输的数据。
[0129] 控制器230A可控制相机210、ISP 220、调制解调器240、RF收发器245、存储器250、触摸屏260，和/或显示器262。控制器230A可被实现为：集成电路(IC)、片上系统(SoC)、应用处理器(AP)或移动AP。控制器230A可包括：总线架构231、接口232、调制解调器接口233、中央处理器(CPU)234、存储器控制器236以及显示控制器238。
[0130] CPU 234可通过总线架构231来控制接口232、调制解调器接口233、存储器控制器236以及显示控制器238。CPU 234可执行应用程序APP以选择从低码确定或者从高码确定。
[0131] 由应用程序APP产生的图形用户接口可被显示在显示器262上。用户可使用触摸屏260来选择与从低码确定或从高码确定相应的图形用户接口。由用户选择的信息可被发送到CPU 234，并且CPU 234可在图像传感器100的寄存器REG中设置选择的信息。
[0132] 总线架构231可被实现为：高级微控制器总线架构(AMBA)、高级高性能总线(AHB)、高级外围总线(APB)、高级可扩展接口(AXI)或高级系统总线(ASB)，但是本发明构思不受限于当前的实施例。
[0133] 接口232可将图像数据从ISP 200发送到总线架构231。图像数据可被发送到存储器控制器236或显示控制器238。调制解调器接口233可根据CPU234的控制，来控制处理和/或传输与调制解调器240通信的数据。存储器控制器236可根据CPU 234的控制，来控制对存储器250的访问操作。访问操作可包括：用于将数据写入到存储器250的写入操作以及用于从存储器250读取数据的读取操作。
[0134] 存储器250可包括易失性存储器和/或非易失性存储器。虽然为了描述的清楚在图10中示出一个存储器控制器236和一个存储器250，但是存储器控制器236可表示控制不同类型的存储器装置的一组存储器控制器。存储器250可表示一组不同类型的存储器装置。
[0135] 存储器250可由动态随机存取存储器(DRAM)形成。存储器250可以是基于闪存的存储器，诸如，NAND-型闪存存储器、NOR-型闪存存储器、多媒体卡(MMC)、嵌入式MMC(eMMC)或通用闪存(UFS)，但是本发明构思不受限于这些示例。
[0136] 显示控制器238可根据CPU 234的控制把将在显示器262上显示的数据发送到显示器262。显示控制器238和显示器262可使用移动行业处理器接口(MIPI)、显示器串行接口或嵌入式显示端口(eDP)来互相传递数据。
[0137] 触摸屏260可将用于控制计算装置200A的操作的用户输入发送到控制器230A。当用户触摸触摸屏260时可生成用户输入。CPU 234可根据从触摸屏260发送的用户输入，来控制图像传感器100、相机210、控制器230A、存储器250和/或显示器262的操作。
[0138] 图11是根据本发明构思的另一示例性实施例的包括图1中所示的图像传感器100的计算装置200B的框图。除ISP 220和接口232之外，包括图11中所示的控制器230B的计算装置200B的结构和操作与包括图10中所示的控制器230B的计算装置200A的结构和操作大体上相同或相似。
[0139] 在图11中所示的实施例中，ISP 200可被包括控制器230B内。ISP 200可接收并处理来自图像传感器100的图像数据，并且可将处理的图像数据发送到总线架构231。图像传感器100和控制器230B可使用MIPI相机串行接口来互相传递数据。
[0140] 如以上所描述，根据本发明构思的示例性实施例，图像传感器能够从高码确定对像素输出的像素信号的ADC，因此可改善低码区中的非线性、高速地操作并提高图片的质量。此外，低码区的噪声特性被改善。
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