[发明专利]影像系统的信号链路

说明书

技术领域

本发明涉及影像感测器的信号链路(signal chain)，并且特别涉及一种黑阶补偿(black level compensation，BLC)及高增益信号链路的混合信号运算。

背景技术

半导体影像感测器(例如电荷耦合元件(CCD)或互补金属氧化半导体(CMOS)感测器)普遍使用于照相机或摄影机中，用以将可见光的影像转换为电子信号。

由于电子电路的非完美性质，使得影像感测器在未接收到任何光线的情形下仍然会具有漏电流。为了克服此问题，通常读取多列的光遮(light-shielded)像素或光学黑像素(optical black pixel)并取其平均作为光学黑阶参考(optical black reference)，用以进行黑阶补偿(BLC)。

图1显示影像感测器的信号链路1，其披露于美国专利申请第12/477,899号，题为“Black Level Compensation Circuit”，其申请人同于本专利申请的申请人。信号链路1于黑阶补偿模式中，使用黑阶补偿(BLC)电路10以补偿可编程增益放大器(programmable gain amplifier，PGA)12，使得所形成的回路1累积偏移值(offset value)而得以匹配模拟至数字转换器(ADC)14的零位准。信号链路1还包括具可变数字增益的数字增益电路16。

根据图1所示的信号链路1，数字增益电路16的最终输出于黑阶补偿模式时会趋近零位准。然而，此零位准的黑阶对于人眼会显得不真实。另外，当聚集有黑噪声时，所述零位准可能会造成饱和。再者，一般的模拟至数字转换器(ADC)14因为电路的非完美性及工艺的差异性，通常会具有电路偏移量。当高增益信号链路1具高增益的可编程增益放大器(PGA)12及高增益的数字增益电路16时，上述的问题将会变得更难控制。

因此，亟需提出一种新颖影像感测器的信号链路，用以获得一真实的黑阶输出。再者，此新颖信号链路，特别是高增益的信号链路，还能消除模拟至数字转换器(ADC)14的电路偏移量。

发明内容

鉴于上述，本发明实施例的目的之一在于提出一种信号链路，其不受增益设定的影响，使得最终输出的非零光学黑阶对于人眼感知显得较为真实，且可以消除模拟至数字转换器(ADC)的电路偏移量。

根据本发明实施例，影像系统的信号链路包括三级电路。第一级电路包括可编程增益放大器(PGA)及黑阶补偿(BLC)电路所形成的黑阶补偿回路。第二级电路包括模拟至数字转换器(ADC)，其中一暗信号偏移加至模拟至数字转换器(ADC)的输入。第三级电路包括数字增益电路及数字回路，用以让影像系统的最终输出于黑阶补偿模式下可稳定于一目标位准。

根据本发明实施例之一，第三级电路的数字回路根据目标位准及数字增益电路的输出以产生一数字增益前目标位准(before-digital-gain targetlevel)，其值大约等于目标位准除以数字增益。

根据本发明另一实施例，第二级电路包括模拟偏移电路，其根据数字增益前目标位准及模拟至数字转换器(ADC)的输出以产生暗信号偏移，藉此模拟至数字转换器(ADC)的输出可稳定于数字增益前目标位准。

根据本发明又一实施例，第三级电路包括数字偏移电路，其接收最终输出及目标位准，用以产生一输出，其再加至数字增益电路的输出，藉此最终输出可稳定于目标位准。

根据本发明再一实施例，第二级电路包括模拟偏移电路，其根据数字暗平均数(digital dark mean)及模拟至数字转换器(ADC)的输出以产生暗信号偏移，藉此模拟至数字转换器(ADC)的输出可稳定于数字暗平均数。

根据本发明实施例的特征，使用热像素临界控制次系统，其根据模拟至数字转换器(ADC)的输出以决定一热像素临界值，并据以阻隔热像素信号。

附图说明

图1显示影像感测器的信号链路。

图2显示影像系统的信号链路。

图3A显示本发明第一实施例的影像系统的信号链路。

图3B显示图3A的模拟偏移电路的详细方块图。

图3C显示图3A的比较器/除法器的详细方块图。

图4显示本发明第二实施例的影像系统的信号链路。

图5显示本发明第三实施例的影像系统的信号链路。

图6显示本发明第四实施例的影像系统的信号链路。

图7显示本发明第五实施例的影像系统的信号链路。

【主要元件符号说明】

1  信号链路

2  影像系统