模数转换电路、方法、图像传感器、摄像头模组及设备与流程

本申请属于摄像，具体涉及一种模数转换电路、方法、图像传感器、摄像头模组及设备。

背景技术：

1、图像传感器是摄像头模组(camera compact module,ccm)的核心器件。图像传感器大多分为两种，一种是电荷耦合(charge-coupled device,ccd)元件；另一种是互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide-semiconductor,cmos)器件。其中，cmos图像传感器(cmos image sensor,cis)因其成本和功耗较低，读取方式更为灵活等特点得到广泛应用。

2、cmos图像传感器在成像过程中不可避免会受到噪声的干扰，越来越多的cis采用多次相关采样(correlated multiple sampling,cms)技术来降低读出噪声，然而，该方式仅适用于读出噪声占主导地位的暗光场景或者高动态范围(high dynamic range,hdr)场景的暗区，对于光子散粒噪声占主导地位的中高亮场景并不适用，倘若对所有场景的所有像素都进行多次相关采样，则会造成资源的浪费，同时限制了cis的输出帧率。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的是提供一种模数转换电路、方法、图像传感器、摄像头模组及设备，在提升画质的同时不会降低图像的输出帧率。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种模数转换电路，包括斜坡信号发生模块、信号选择模块、反馈模块、比较器和计数器；所述信号选择模块的第一端与所述斜坡信号发生模块连接，所述斜坡信号发生模块用于输出第一斜坡信号或第二斜坡信号，所述第一斜坡信号对应的斜率与所述第二斜坡信号对应的斜率互为相反数；所述反馈模块的第一端与所述信号选择模块的控制端连接，所述反馈模块用于控制所述信号选择模块的通断，所述反馈模块的第二端与所述比较器的第一输出端连接；所述比较器的第一输入端连接至所述信号选择模块的第二端，所述比较器的第二输入端用于接收像素信号，所述比较器用于比较所述像素信号对应的像素电压与参考电压的大小；所述计数器与所述比较器的第二输出端连接，所述计数器用于输出所述像素信号对应的数字信号；

3、在通过所述模数转换电路对所述像素信号进行模数转换时，若所述像素信号对应的所述像素电压小于所述参考电压，则通过所述反馈模块控制所述信号选择模块导通，以输出所述第一斜坡信号进行采样；若所述像素信号对应的像素电压大于所述参考电压，则通过所述反馈模块控制所述信号选择模块导通，以输出所述第一斜坡信号和所述第二斜坡信号中的最大值进行采样。

4、第二方面，本申请实施例提供了一种模数转换方法，应用于上述第一方面所述的模数转换电路，所述方法包括：通过斜坡信号发生模块输出第一斜坡信号或第二斜坡信号，所述第一斜坡信号对应的斜率与所述第二斜坡信号对应的斜率互为相反数；通过反馈模块控制信号选择模块输出所述第一斜坡信号，或所述第一斜坡信号和第二斜坡信号中的最大值；通过比较器获取像素信号，在通过所述模数转换电路对所述像素信号进行模数转换时，若所述像素信号对应的像素电压小于参考电压，则通过所述第一斜坡信号进行采样；若所述像素信号对应的像素电压大于所述参考电压，则通过所述第一斜坡信号和所述第二斜坡信号中的最大值进行采样；通过计数器输出所述像素信号对应的数字信号。

5、第三方面，本申请实施例提供了一种图像传感器，包括像素阵列、如上述第一方面所述的模数转换电路和图像信号处理器；所述像素阵列包括多个目标像素，同一列所述目标像素的输出端与所述模数转换电路电性连接；所述模数转换电路用于对所述目标像素的像素信号进行模数转换，得到所述像素信号对应的数字信号；所述图像信号处理器用于对所述数字信号进行处理，以得到处理后的图像。

6、第四方面，本申请实施例提供了一种摄像头模组，包括图像传感器，所述图像传感器采用上述第一方面所述的模数转换电路进行模数转换，或者采用上述第二方面所述的模数转换方法进行模数转换。

7、第五方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括如上述第四方面所述的摄像头模组。

8、第六方面，本申请实施例提供了一种模数转换装置，包括：信号发生模块，用于输出第一斜坡信号或第二斜坡信号，所述第一斜坡信号对应的斜率与所述第二斜坡信号对应的斜率互为相反数；控制模块，用于控制选择模块输出所述第一斜坡信号，或所述第一斜坡信号和第二斜坡信号中的最大值；比较模块，用于获取像素信号，在通过所述模数转换电路对所述像素信号进行模数转换时，若所述像素信号对应的像素电压小于参考电压，则通过所述第一斜坡信号进行采样；若所述像素信号对应的像素电压大于所述参考电压，则通过所述第一斜坡信号和所述第二斜坡信号中的最大值进行采样；计数模块，用于输出所述像素信号对应的数字信号。

9、第七方面，本申请实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括处理器和存储器，所述存储器存储可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如第二方面所述的方法的步骤。

10、第八方面，本申请实施例提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如第二方面所述的方法的步骤。

11、第九方面，本申请实施例提供了一种芯片，所述芯片包括处理器和通信接口，所述通信接口和所述处理器耦合，所述处理器用于运行程序或指令，实现如第二方面所述的方法。

12、第十方面，本申请实施例提供一种计算机程序产品，该程序产品被存储在存储介质中，该程序产品被至少一个处理器执行以实现如第二方面所述的方法。

13、在本申请的实施例中，模数转换电路包括斜坡信号发生模块、信号选择模块、反馈模块、比较器和计数器；在通过模数转换电路对像素信号进行模数转换时，若像素信号对应的像素电压小于参考电压，则通过反馈模块控制信号选择模块导通，以输出第一斜坡信号进行采样；若像素信号对应的像素电压大于参考电压，则通过反馈模块控制信号选择模块导通，以输出第一斜坡信号和第二斜坡信号中的最大值进行采样。通过该方式，可以根据像素电压的大小自适应调整用于采样的斜坡信号，使不同的像素电压具有不同的相关采样次数，从而避免资源浪费，节省功耗。并且，第一斜坡信号对应的斜率与第二斜坡信号对应的斜率互为相反数，当像素电压大于参考电压时使用第一斜坡信号和第二斜坡信号中的最大值进行采样，在不显著增加额外的量化时间的情况下增加相关采样次数，从而在提升图像画质的同时可以不会降低图像的输出帧率，从而有利于提升预览、录像等模式下的用户体验。

14、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种模数转换电路，其特征在于，包括斜坡信号发生模块(310)、信号选择模块(320)、反馈模块(330)、比较器(340)和计数器(350)；

2.根据权利要求1所述的模数转换电路，其特征在于，所述反馈模块(330)包括与门电路(331)和触发器(332)；所述与门电路(331)的输出端连接至所述触发器(332)的输入端，所述触发器(332)的输出端与所述信号选择模块(320)的控制端连接；

3.根据权利要求1所述的模数转换电路，其特征在于，所述斜坡信号发生模块(310)包括第一信号输出端和第二信号输出端，所述第一信号输出端用于输出所述第一斜坡信号，所述第二信号输出端用于输出所述第二斜坡信号；

4.根据权利要求1所述的模数转换电路，其特征在于，所述比较器(340)还用于比较所述像素信号对应的像素电压与第一斜坡信号对应的采样电压的大小，或者比较所述像素电压与所述第一斜坡信号和所述第二斜坡信号中的最大值对应的采样电压的大小，得到第一比较结果；

5.根据权利要求1所述的模数转换电路，其特征在于，在通过所述模数转换电路对所述像素信号进行模数转换之前，所述斜坡信号发生模块(310)还用于输出复位斜坡信号；

6.根据权利要求5所述的模数转换电路，其特征在于，所述模数转换电路还包括锁存器；所述锁存器用于根据所述复位信号锁存第一计数值，根据所述数字信号锁存第二计数值；其中，所述第一计数值和所述第二计数值用于确定所述像素信号对应的量化值。

7.一种模数转换方法，其特征在于，应用于权利要求1至6任一项所述的模数转换电路，所述方法包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述反馈模块包括与门电路和触发器；在所述通过斜坡信号发生模块输出第一斜坡信号或第二斜坡信号之后，还包括：

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述通过斜坡信号发生模块输出第一斜坡信号或第二斜坡信号之后，还包括：

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述通过计数器输出所述像素信号对应的数字信号，包括：

11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述通过所述模数转换电路对所述像素信号进行模数转换之前，还包括：

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述通过计数器输出所述像素信号对应的数字信号之后，还包括：

13.一种图像传感器，其特征在于，包括像素阵列、如权利要求1至6任一项所述的模数转换电路和图像信号处理器；

14.一种摄像头模组，其特征在于，包括图像传感器，所述图像传感器采用权利要求1至6任一项所述的模数转换电路进行模数转换，或者采用权利要求7至12任一项所述的模数转换方法进行模数转换。

15.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求14所述的摄像头模组。

技术总结
本申请公开了一种模数转换电路、方法、图像传感器、摄像头模组及设备，属于摄像技术领域。该模数转换电路包括斜坡信号发生模块、信号选择模块、反馈模块、比较器和计数器；在通过模数转换电路对像素信号进行模数转换时，若像素信号对应的像素电压小于参考电压，则通过反馈模块控制信号选择模块导通，以输出第一斜坡信号进行采样；若像素信号对应的像素电压大于参考电压，则通过反馈模块控制信号选择模块导通，以输出第一斜坡信号和第二斜坡信号中的最大值进行采样。

技术研发人员：马骁,袁旺程
受保护的技术使用者：维沃移动通信有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5