[发明专利]图像传感器的模拟黑阶平均电路及方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像传感器的黑阶(或暗阶)校正，且特别涉及图像传感器的模拟黑阶平均(dark average)电路及方法。

背景技术

半导体图像传感器(例如电荷耦合元件(CCD)或互补金属氧化半导体(CMOS)传感器)普遍应用于照相机或摄影机中，用以将可见光的图像转换为电子信号，便于后续的储存、传输或显示。

由于电子电路的非完美性质，使得图像传感器在未接收任何光线的情形下仍然会具有漏电流(或暗信号(dark signal))。这一有害的暗信号会结合在有用的数据信号中，更不利的是，这一暗信号无法区别于数据信号。这种结合的暗信号会牺牲图像动态范围，且会降低图像对比度，因而降低图像质量。为了避免或校正这种暗信号，通常会使用黑阶校正(BLC)。在黑阶校准程序中，需要收集一个或多个遮光(light-shielded)像素的暗信号作为黑阶基准(black level reference)，用以从积分信号中减除，因而得以增进图像质量。

传统图像传感器通常使用数字方式的黑阶校正。图1示出传统数字黑阶校正系统。其中，遮光像素信号经可编程增益放大器(programmable gain amplifier，PGA)11放大后，经模拟数字转换器(ADC)12转换成数字格式。模拟数字转换器(ADC)12的数字输出经由数字电路(例如数字信号处理器(DSP))14进行平均。此平均输出再经由数字模拟转换器(DAC)16转换为模拟格式后，用以补偿可编程增益放大器(PGA)11。在传统数字黑阶校正系统中，在反馈黑阶以进行校正之前，需要获取黑阶的统计值。由于数字域黑阶统计值的获取需要耗费相当的时间，因此，会造成帧率(frame rate)的限制及视频播放率的下降。并且，如果图像传感器具有故障像素点(fault pixel)(例如热像素点(hot pixel))时，数字黑阶校正的效能将会变得更差。

鉴于传统黑阶校正方法(特别是数字黑阶校正)无法快速地校正图像传感器的黑阶，因此亟需提出一种新颖机制，得以快速且有效地获取黑阶值，以进行黑阶校正。

发明内容

鉴于上述，本发明的目的之一在于提出一种模拟(域)黑阶平均电路及方法，用以快速且有效地获取黑阶值以进行黑阶校正。本发明的另一目的在于降低故障像素点对于黑阶校正的影响。

根据本发明的特征之一，黑阶平均电路的每个级电路从图像传感器的像素电路输入信号。每个级电路包含关联双重采样(CDS)电路。该级电路的电容通过平均开关而耦接在一起，因而得以平均黑阶像素间的重置信号及图像信号。

根据本发明的另一特征，采样并保持黑阶像素的重置信号，且采样并保持黑阶像素的图像信号。接下来，平均黑阶像素之间所保持的重置信号，并平均黑阶像素之间所保持的图像信号。

附图说明

图1示出传统数字黑阶校正系统；

图2示出本发明实施例的图像传感器的模拟黑阶平均电路；

图3A示出图2中相关信号的时序图；以及

图3B示出本发明实施例的模拟黑阶校正方法的步骤。

【主要元件符号说明】

10        模拟黑阶平均电路

11        可编程增益放大器(PGA)

12        模拟数字转换器(ADC)

14        数字电路

16        数字模拟转换器(DAC)

31-33     黑阶平均步骤

100    平均电路的级电路

SHR    采样-保持-重置信号(SHR)开关

C_SHR   SHR电容

SHS    采样-保持-图像信号(SHS)开关

C_SHS   SHS电容

DARK_AVG  平均开关

t1-t5     时序信号的时间点

具体实施方式

图2示出本发明实施例的图像传感器的模拟黑阶平均电路10。为简化起见，附图中的晶体管(或开关)及其控制信号使用相同的符号。图3A示出图2中相关信号的时序图，而图3B示出本发明实施例的模拟黑阶校正方法的步骤。本实施例的模拟黑阶平均电路10可应用于数字图像处理装置中，例如(但不限定为)照相机或摄影机。图像传感器可以是(但不限定为)电荷耦合组件(CCD)或互补金属氧化半导体(CMOS)传感器，用以将可见光的图像转换为电子信号。