[发明专利]补偿电路和图像传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种补偿电路和图像传感器。

背景技术

图像传感器的目的是为了将拍摄的图像(光信号)转换成电信号用于远距离播放，主要有金属氧化物半导体(CMOS)和电荷耦合装置(CCD)两种类型，应用十分广泛。

半导体图像传感器，通常指互补式金属氧化物半导体(CMOS)传感器或电荷耦合装置(CCD)，可以把光信号转换为电信号供后续图像系统进行处理，具有广泛的应用。

图像传感器的像素将光信号转换成的电荷转移到存储节点，而后通过源极跟随器输出。为了削弱源极跟随器的噪声，每个像素要通过位线先后输出两次信号，一次是复位电平，一次是在复位电平基础上的信号电平。将信号电平与复位电平做减法运算时，可以得到滤除低频噪声的信号。

所谓黑电平，即图像数据为0时对应的信号电平，黑电平的上下调节会影响图像的亮暗。过大的黑电平会使图像偏亮，从而牺牲后续电路能处理的信号范围；黑电平过小，则图像偏暗甚至会丢失暗区域的信息。

由于工艺的非理想性，导致像素在绝对黑的情况下仍有暗电流产生，像素量化值有一个非0的偏移量，导致黑电平上移或下移，一定程度上影响了图像的质量，同时挤压了后续电路对有效曝光信号进行处理的空间，影响整体系统的性能。为了抑制暗电流的影响，通常使用几行或几列遮黑像素的量化值作为暗电流的参考量，然后在正常像素的量化结果中减去参考量，实现黑电平补偿。

传统的黑电平补偿方法需要使用采样保持电路。根据暗电流参考量和图像处理的要求计算出补偿电压。但是随着图像传感器阵列的增长、功耗的制约、芯片大小的控制等因素的影响，越来越多的图像传感器舍弃了采样保持电路来减小芯片尺寸、功耗，提高速度，因此传统的黑电平补偿方法无法继续使用。

发明内容

本发明解决的问题是进行黑电平补偿。

为解决上述问题，本发明提供一种补偿电路，包括：比较器、计数器和信号产生单元；

比较器的负相输入端适于输入斜坡信号，比较器的输出端连接所述计数器的输入端；

所述计数器的输出端连接所述信号产生单元；

所述信号产生单元适于输出所述斜坡信号，所述斜坡信号的起始电压与所述计数器的计数结果和预设值的差异大小相关，所述斜坡信号的终止电压与所述计数器的计数结果和预设值的差异大小相关。

可选的，所述比较器的正相输入端适合输入像素信号，所述像素信号在第一时刻由第一电平变为第二电平。

可选的，所述斜坡信号的起始时间晚于所述第一时刻。

可选的，所述信号产生单元还适于在输出所述斜坡信号之前输出恒定电压信号，所述恒定电压信号的电压与所述斜坡信号的起始电压不相等。

可选的，所述信号产生单元包括：

编码控制电路，适于获得所述计数结果和预设值的差异大小；

电压产生电路，适于产生所述恒定电压信号以及与所述差异大小对应的起始电压和终止电压；

斜坡产生电路，适于输出所述恒定电压信号，并根据所述起始电压和终止电压输出所述斜坡信号。

可选的，所述斜坡产生电路包括：单倍增益放大器、至少一个电容和至少一个连接开关和复位开关，所述电容和连接开关的数量相等；

所述至少一个电容的第一端均连接所述单倍增益放大器的输入端，所述至少一个电容的第二端与所述至少一个连接开关的第一端一一对应连接；

所述至少一个连接开关的第二端适于输入所述起始电压，所述至少一个连接开关的第三端适于输入所述终止电压；

所述单倍增益放大器的输出端连接所述比较器的负相输入端；

所述复位开关的第一端连接所述单倍增益放大器的输入端，所述复位开关的第二端适于输入所述恒定电压信号。

可选的，所述信号产生单元包括：

编码控制电路，适于获得所述计数结果和预设值的差异大小；

电压产生电路，适于产生与所述差异大小对应的起始电压和终止电压；

斜坡产生电路，适于根据所述起始电压和终止电压输出所述斜坡信号。

可选的，所述斜坡产生电路包括：单倍增益放大器、至少一个电容和至少一个连接开关，所述电容和连接开关的数量相等；

所述至少一个电容的第一端均连接所述单倍增益放大器的输入端，所述至少一个电容的第二端与所述至少一个连接开关的第一端一一对应连接；

所述至少一个连接开关的第二端适于输入所述起始电压，所述至少一个连接开关的第三端适于输入所述终止电压；

所述单倍增益放大器的输出端连接所述比较器的负相输入端。