[发明专利]影像传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种影像传感器，尤其涉及一种可共享一至多个参考画素列消除不同影像画素列的列噪声，以减少参考画素面积，并在数字形式消除列噪声时避免降低图框率（frame rate），或在模拟形式消除列噪声时避免额外噪声并减少电路面积的影像传感器。

背景技术

一般来说，在影像传感器（image sensor）中，以一画素读取电路，如关联双取样器（correlation double sampling，CDS），逐列读取影像画素列而产生重置值及取样值，因此在读取不同影像画素列时，若系统电压、接地电位、偏压参考电压等外部电位因随机噪声发生扰动，即使实际上不同影像画素列图案相同，画素读取电路仅会因随机噪声而读出不同重置值及取样值。在此情况下，公知影像传感器通常设置参考画素数组以消除随机噪声所造成的列噪声。

请参考图1，图1为公知一影像传感器10的示意图。如图1所示，影像传感器10包括有一画素单元100、一画素读取电路102、一控制电路104、一列控制电路106、一栏译码器108、一差动放大器110、一模拟数字转换器（analog to digital converter，ADC）112以及一影像信号处理器（image signal processor）114，其中，画素单元100还包括有一影像画素数组116以及一遮光区画素数组118，并选择性包括一参考画素数组120，参考画素数组120设置在影像画素数组116每一列末端（也可为前端）。

简单来说，在进行影像感测时，影像画素数组116中各画素的感光二极管感光后产生电荷储存在相对应感测电容中，接着控制电路104控制列控制电路106、栏译码器108以及画素读取电路102，使得画素读取电路102对影像画素数组102逐列取样而产生各画素的重置值及取样值后，再由差动放大器110、模拟数字转换器112以及影像信号处理器114将重置值与取样值的差进行放大、模拟数字转换以及影像信号处理。其中，在进行影像感测时，遮光区画素数组118及参考画素数组120中并不照光，以分别提供暗电流及画素读取电路102取样时随机噪声的信息，使得画素读取电路102或影像信号处理器114可分别以模拟或数字形式消除暗电流及随机噪声。

详细来说，请参考图2A至图2C，图2A为公知用来实现图1所示的影像传感器10的一影像传感器20的示意图，图2B为图2A中一画素202的示意图，图2C为图2A及图2B中信号的时序示意图。简单来说，如图2A至图2C所示，影像画素数组116包括有影像画素列R₁～R_n、影像画素行C₁～C_m，画素202可为影像画素数组116中任一画素（如位在影像画素列R₁～R_n、影像画素行C₁～C_m任一交点的画素），画素读取电路200包括取样保存电路SHC₁～SHC_m分别对应于影像画素行C₁～C_m。

在此结构下，在进行影像感测时，一感光二极管204感光后产生电荷储存在一感测电容206中做为一感测信号，当一偏压参考电压BIAS为高准位且一列选择信号选择画素202所在的影像画素列而导通一列开关RS后，一画素重置开关RST与一重置开关SHR先依序开启，根据一系统电压VDD（非感测电容206所储存感测信号）导通一晶体管208以储存电荷在一重置电容CR做为一重置值，接着一画素传送开关TX与一取样开关SHS再依序开启以根据感测信号导通晶体管208储存电荷在一取样电容CS做为一取样值，其中，在读取重置值及取样值时，一平均参考电压信号切换开关组ARVS可分别通过开关SW2、SW1控制重置电容CR及取样电容CS的一端连接一参考电压V_REF以消除非理想因素（如暗电流等）。最后，一切换开关CB导通且相对应一行选取电路CSC控制相对应字段的开关导通，以将相对应重置电容CR及取样电容CS所储存的重置值及取样值的差值送至差动放大器110进行后续处理。

然而，由于影像传感器20未包括参考画素数组120供画素读取电路200或影像信号处理器114补偿随机噪声，仅在画素读取电路200增设一电容CB在一偏压电路210中偏压参考电压BIAS的输入端点避免随机噪声由偏压电路210进入画素读取电路200，因此仍会因其它外部电位具有随机噪声使影像具有列噪声。