[发明专利]一种适用于图像传感器的太阳黑子校正结构

说明书

一种适用于图像传感器的太阳黑子校正结构，适宜集成在芯片中，其在已有的图像传感器读出电路基础上增加了一个位数较少的辅助计数器COUNTER_S，该辅助计数器单元COUNTER_S，其输入端接所述比较器单元COUNTER的输出端VCOMP，其输出端CTRL_BS接到主计数器单元COUNTER中；其中，辅助计数器单元COUNTER_S包括太阳黑子阈值产生单元、阈值比较单元和计数器；输出端CTRL_BS将计数结果输入到主计数器单元COUNTER中用以控制其最终数据输出是否为全满幅，从而达到消除太阳黑子现象的目的。本发明提出的太阳黑子校正结构节省功耗和面积，且检测精度更高。

技术领域

本发明涉及集成电路技术应用领域，尤其涉及一种适用于图像传感器的太阳黑子校正结构。

背景技术

太阳黑子现象是呈现在CMOS图像传感器芯片输出图片上的一种常见现象，其具体表现为：当输入CMOS图像传感器芯片的光强和曝光时间增大且不断增大到一定程度后，CMOS图像传感器芯片的图像输出值反而比光强小时更小，形成的图像效果最后变为实际景物本来很亮的部分在CMOS图像传感器芯片输出的图片上反而变黑，此现象类似太阳黑子现象，因而，在图像传感器中通常也称之为太阳黑子现象。

请参阅图1和图2，图1所示为现有技术中的一个常见的4T pixel结构图示意图；图2为图1中4T pixel结构所形成的太阳黑子现象示意图。如图 1所示，在CMOS图像传感器中产生此现象的原因是，当其在光强较强环境中曝光时间较长时，像素感光区域PD积累电荷过多，以至于从传输管TX 管溢出到像元FD点，导致FD点复位(Reset)后电压下降，即像元第一次输出端PIXEL_VOUT的电压信号降低，从而导致像元两次输出的电压差ΔV减小，读出电路转换出来的值也相应减小(如图2所示)。

上述CMOS图像传感器的太阳黑子现象是一种失真，是不希望看到的现象。因而，在CMOS图像传感器芯片设计时通常需要采取措施消除太阳黑子现象。其解决思路一般有两种：一种是在像元pixel结构内部，通过增加额外的电荷泄放通路，使感光区域PD积累的过多电荷可以从泄放通路泄放掉；另一种是在像元pixel结构阵列外围的读出电路中增加电路，例如，可以增加上拉电路，当像元第一次输出的电压信号过低时将电压钳位住，也可以增加检测电路，检测像元第一次输出的电压信号过低时即判断为出现太阳黑子，读出电路输出饱和信号。

本领域技术人员清楚，第一种方法即在像元pixel结构内部解决太阳黑子问题通常需要增加额外的管子，占用了宝贵的像元面积，也对像元工艺上提出了更高的要求。第二种方法即在读出电路中增加电路的方法没有上述问题，也就是说，采用在读出电路中增加电路以消除太阳黑子现象是目前 CMOS图像传感器芯片设计中常用的方法。

请参阅3和图4，图3所示一种采用在读出电路中增加电路(现有技术) 来形成太阳黑子消除结构1的示意图；图4为图3所示的太阳黑子消除结构 1的工作时序原理示意图。

如图3所示，该包括在读出电路中的太阳黑子消除结构1，其在像元4T pixel结构输出端PIXEL_VOUT增加了两个CMOS管，该两个CMOS管的栅极分别连接控制信号PIX_BS和参考电压VREF_BS。上述结构的工作原理如图4所示，在读出像元4T pixel结构第一次输出的电压信号时，PIX_BS 变为高电平，控制其所连接的CMOS管导通，VREF_BS接合适的参考电压，当太阳黑子出现时，像元4T pixel结构第一次输出的电压信号会降低，而 VREF_BS会通过新增的两个CMOS管将过低的像元4T pixel结构第一次输出电压信号拉上去，避免其过低，从而达到消除太阳黑子的目的。

然而，上述该方法在列级读出电路中增加了两个CMOS管，且还需要增加一个参考电压VREF_BS产生和驱动电路，因而其增加的总的面积和功耗都不小。并且，每列中增加的管子会存在一定的失配，导致每列上拉的程度会有差异，从而容易在图像上引入列条纹。