[发明专利]用于减少CMOS图像传感器的模拟图像数据中的噪声的方法及设备

说明书

技术领域

本发明大体来说涉及图像传感器，且特定来说(但非排他性地)涉及包含于互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器中的读出电路。

背景技术

图像传感器已变得无所不在。其广泛地用于数码静物相机、蜂窝式电话、安全摄像机、医疗装置、汽车、便携式电子装置及其它应用中。用以制造图像传感器且特定来说CMOS图像传感器(“CIS”)的技术已不断快速地进步。现代图像传感器应用提出对较快速处理速度及较佳图像质量的需求，而同时预期图像传感器的物理大小的小型化。

随着图像传感器的物理大小变得更小，对使用更小MOS晶体管的需要增加。然而，小MOS晶体管在图像传感器中的使用会随之带来各种噪声源，例如白(约翰逊)噪声、1/f噪声及随机电报信号(RTS)噪声。可使用高级CMOS工艺技术且借助高级晶体管装置(例如掩埋沟道晶体管)来设计及制作常规图像传感器以试图最小化噪声，例如RTS噪声。然而，通常，甚至在实施这些技术时，例如RTS噪声等某一噪声仍可能保留。

发明内容

本申请案的一方面涉及一种用于产生图像数据的图像传感器，所述图像传感器包括：像素阵列，其包含布置成若干行及列的多个像素单元以用于产生模拟图像数据；位线，其耦合到所述像素阵列的一列内的所述像素中的至少一者；及读出电路，其耦合到所述位线以在取样时间期间读出所述模拟图像数据，所述读出电路包含：预处理逻辑，其耦合到所述位线以用于预处理所述模拟图像数据以减少噪声，其中对所述模拟图像数据的所述预处理包含，在所述取样时间期间产生所述模拟图像数据的多个样本；通过以下操作限制所述多个样本的值：用可编程上阈值替换具有超过所述可编程上阈值的值的所述多个样本，及用可编程下阈值替换具有小于所述可编程下阈值的值的所述多个样本；通过响应于在所述取样时间期间何时产生了所述多个样本中的每一者而对相应样本应用加权因子来预调节所述多个样本；及确定并输出所述多个样本的中值。

本申请案的另一方面提供一种用于预处理模拟图像数据以减少所述模拟图像数据中的噪声的方法，所述模拟图像数据是在取样时间期间从图像传感器的像素阵列读出的，所述方法包括：在所述取样时间期间产生所述模拟图像数据的多个样本；通过以下操作限制所述多个样本的值：用可编程上阈值替换具有超过所述可编程上阈值的值的所述多个样本，及用可编程下阈值替换具有小于所述可编程下阈值的值的所述多个样本；通过响应于在所述取样时间期间何时产生了所述多个样本中的每一者而对相应样本应用加权因子来预调节所述多个样本；及确定并输出所述多个样本的中值。

附图说明

参考以下各图描述本发明的非限制性及非详尽实施例，其中在所有各视图中相似参考编号指代相似部件，除非另有规定。

图1图解说明由于小MOSFET的Si/SiO2界面处的个别缺陷所致的电流波动。

图2A图解说明理想化随机电报信号(RTS)噪声波形。

图2B是图解说明图2A的理想化RTS波形的归一化频率的直方图。

图3是图解说明根据本发明的实施例的模拟图像数据的相关双取样周期的时序图。

图4图解说明根据本发明的实施例的对图像数据的多个样本的预调节及中值滤波。

图5是图解说明根据本发明的实施例的图像传感器的功能框图。

图6是图解说明根据本发明的实施例的预处理逻辑的功能框图。

图7是图解说明根据本发明的实施例的多取样电路的功能框图。

图8是图解说明根据本发明的实施例的读出图像传感器的模拟图像数据的过程的流程图。

图9是图解说明根据本发明的实施例的预处理模拟图像数据的过程的流程图。

具体实施方式

本文中描述用于减少CMOS图像传感器的模拟图像数据中的噪声的方法及设备的实施例。在以下描述中，阐述众多特定细节以提供对所述实施例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，可在无所述特定细节中的一者或一者以上的情况下或借助其它方法、组件、材料等实践本文中所描述的技术。在其它实例中，为避免使某些方面模糊，未详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作。

在本说明书通篇中对“一个实施例”或“一实施例”的提及意指结合所述实施例所描述的特定特征、结构或特性包含于本发明的至少一个实施例中。因此，在本说明书通篇中各个地方短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”的出现未必全部指代同一实施例。此外，所述特定特征、结构或特性可以任何适合方式组合于一个或一个以上实施例中。