降低垂直條紋噪聲的圖像傳感器的製作方法
2023-06-22 19:24:01 2
專利名稱：降低垂直條紋噪聲的圖像傳感器的製作方法
技術領域：
本發明涉及圖像傳感器的降噪處理方法，更具體地說，涉及用於降低由於布置在每列中的AD轉換電路(ADC)的偏移成分的偏差而導致的垂直條紋噪聲的方法。
背景技術：
位於每一列中的每個AD電路都表現出特性偏差(variation)，並且其偏移值不同。因此，從每列中的有效象素上減去具有相似偏移的屏蔽象素(參考黑電平)的值，從而校正偏移值。
下面參考圖1到圖5描述這種現有技術。
圖1示出了在圖像傳感器的每列中布置有AD轉換電路7的圖像傳感器的配置的示例。
圖像傳感器1包括有效象素陣列2、多條屏蔽象素線3和4、用於選擇象素線(即，行)的行選擇器5、用於選擇列的列選擇器6、布置在每列中的AD轉換電路7、用於降低象素數據(其是AD轉換電路7的輸出)噪聲的降噪電路8、以及定時發生器9，定時發生器用於分別向行選擇器5和列選擇器6提供行選擇定時脈衝和列選擇定時脈衝，並向降噪電路8提供控制信號B0、HD和VD。
圖2示出了被輸出到AD轉換電路的輸出ADOUT的象素的傳統定時。圖2示出了控制信號、行計數值、列計數值以及被輸出到AD轉換電路的輸出ADOUT的象素數據之間的關係，在信號HD的上升沿定時處切換要讀取的線，並且在信號VD的上升沿定時處讀取有效象素。在信號HD為高電平時，按照列計數的順序讀取由行計數指示的線中的象素。在信號HD為低電平時(即，線切換期間)輸出的數據為無效的。
圖3示出了傳統的行計數器的前導(leading)讀位置和用於偏移補償的屏蔽線。在圖3中，有效象素的上、下各有四條屏蔽象素線，該圖示出了首先讀取上部屏蔽線中的最頂端那條線，然後使用線0的象素的輸出來校正偏移值。
圖4和圖5分別示出了降噪電路8中的傳統偏移校正電路的配置和操作。
如圖5所示，控制信號B0隻在屏蔽線0被指定時才為高電平，此時屏蔽線0的象素被AD轉換，並被寫入到圖4所示的RAM 91中。當信號VD上升並變為高電平時，讀取有效象素Pxn，並且也從RAM 91讀取屏蔽線0的象素的值B0n。然後，減法器從有效象素的值中減去值B0n，並且將減法結果輸出到限幅器電路93。然後，限制可能值的範圍，並且結果被輸出到POUT。在圖4所示的示例中，象素值的上限被限制為「511」，並且使其負值為「0」。
然而，如果與在傳統方法中一樣僅僅用屏蔽線1來校正偏移值，則如圖10B所示，偏移不能被充分校正，結果垂直條紋噪聲就出現在屏幕上。
至於由於未充分校正而導致發生垂直條紋噪聲的原因，除了AD轉換電路之外，還要考慮有效/屏蔽象素的位置和特性偏差、電源噪聲的影響等。
如果在一條屏蔽線中也存在象素缺陷，則會錯誤地校正偏移值，但是這是另一個問題。
接下來介紹涉及本發明的技術領域中的現有技術。
日本專利申請No.2003-30445公開了通過平均整個屏蔽象素區域，並且在AD轉換之前執行黑電平補償，從而補償圖像傳感器中的象素的黑電平。但是，由於布置在每列中的AD轉換電路的特性偏差而導致的垂直條紋噪聲沒有得到解決。
日本專利申請No.2002-269549公開了如何對圖像讀取器設備中的AD轉換電路的偏移值進行調整。然而，這通過使用分割圖像區域中的所有象素的平均而被執行來校正每個分割圖像區域中的偏差，以便提高它的讀取速度。
如上所述，尚沒有有效的方法用來降低由於布置在圖像傳感器的每列中的AD轉換電路的偏移成分的偏差而導致的垂直條紋噪聲。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種有效的方法，用於降低由於在每列中設置有AD轉換電路的圖像傳感器中的AD轉換電路的偏移成分的偏差而導致的垂直條紋噪聲。
通過使用基於由屏蔽象素組成的多條線的每列中的輸出而得到的值，校正布置在每列中的每個AD轉換電路的偏移值。
與傳統方法相比，根據本發明通過對偏移的偏差或屏蔽象素的偏差求平均，可以降低垂直條紋噪聲。
圖1示出了傳統圖像傳感器的配置的示例。
圖2示出了被輸出到AD轉換電路的ADOUT的象素的傳統定時。
圖3示出了傳統的前導行讀位置和用於校正偏移值的屏蔽線。
圖4示出了傳統偏移校正電路的配置、操作和輸出。
圖5示出了傳統的象素讀操作定時。
圖6示出了本發明的圖像傳感器的配置。
圖7示出了本發明的偏移校正電路的配置、操作和輸出。
圖8A示出了在本發明第一優選實施方式中的前導行讀位置和用於校正偏移值的屏蔽線。
圖8B示出了在本發明第一優選實施方式中的象素讀操作定時。
圖9A示出了在本發明第二優選實施方式中的前導行讀位置和用於校正偏移值的屏蔽線。
圖9B示出了在本發明第二優選實施方式中的象素讀操作定時。
圖10A示出了在偏移值被理想校正時的結果。
圖10B示出了偏移值的傳統校正結果。
圖10C示出了本發明的偏移值校正結果。
具體實施例方式
圖6示出了本發明的圖像傳感器10的配置。圖6所示的配置與圖1所示的不同之處在於定時發生器19包括設置表191；可以通過在外部指定其設置值來指定並修改用來校正AD轉換電路偏移值的屏蔽線；除了圖1所示的定時發生器9提供的控制信號之外還提供控制信號B1。此外，接收控制信號B1的降噪電路18的內部配置不同於圖1所示。
圖7示出了降噪電路18中的偏移校正電路的配置、操作和輸出。當B0為「1」時，選擇器26選擇ADOUT的數據(該數據是AD轉換電路的輸出)，並且將該數據寫入RAM 21。當B1為「1」時，ADOUT的數據(該數據是屏蔽線的輸出)是加法器25的兩個輸入之一。RAM 21中被累積並相加的屏蔽線的象素的數據是加法器25的另一個輸入。如果用來校正偏移值的線的數目為m，則執行(m-1)次加法。加法結果再次存儲在RAM 21中。當信號VD變為「1」，並且有效象素被輸出到ADOUT時，讀取RAM 21，除法器24計算多個屏蔽線象素的平均值，然後減法器22從輸出到ADOUT的有效象素的值中減去平均值結果。然後，其上限被限幅器電路23限制，並且偏移值得到補償的象素被輸出到POUT。
下面描述涉及對用來校正AD轉換電路的偏移值的屏蔽線進行選擇的圖8A和圖8B解釋第一優選實施方式，在該實施方式中，使用有效象素上面的和下面的所有屏蔽線來校正偏移值。在有效象素陣列的上下各提供了4條屏蔽線。
由於必須在讀取有效象素之前計算偏移校正值，所以要首先讀取的線是如圖8A所示的在有效象素的下面提供的屏蔽線的前導線。在已經讀取了有效象素下面的屏蔽線的象素之後，接著讀取在有效象素上面的前導線，然後向下讀取其餘的線。
如圖8B所示，在屏蔽線0的象素數據出現在AD轉換電路的輸出ADOUT中的定時上，B0變為「1」，並且與前面參考圖7所述一樣，屏蔽線0的象素數據被寫入到RAM 21中。在屏蔽線1到7的象素數據被輸出到ADOUT的定時上，B1變為「1」，並且屏蔽線0到7的全部象素數據都被用來校正AD轉換電路的偏移值。
圖9A和圖9B解釋第二優選實施方式，在該實施方式中，分別從有效象素上面的屏蔽線和下面的屏蔽線各選擇兩條屏蔽線，從而校正偏移值。如圖9A所示，讀取屏蔽線的順序與圖8A所示的相同。在圖9A中，當使用兩條上部的屏蔽線和兩條下部的屏蔽線來校正偏移值時，選擇在行計數器中計數值為1、2、5和6的屏蔽線。
如圖9B所示，在屏蔽線1的象素數據出現在ADOUT中的定時上，B0變為「1」。然後，選擇屏蔽線2、5、6各自的象素數據，並且用來校正偏移值。
在圖9B清楚示出的示例中，選擇並用來校正偏移值的屏蔽線象素數據可以由信號B0和B1的上升沿定時來控制。
圖10A、圖10B和圖10C分別示出了AD轉換電路偏移值校正的理想結果、傳統結果和根據本發明的結果。
在只使用一條特定的線來校正偏移值的傳統方法中，如圖10B所示，某些時候對特定列中的AD轉換電路的偏移偏差的補償是不充分的，可能發生垂直條紋噪聲。
然而，在本發明中，由於使用多條屏蔽線校正偏移值，所以如圖10C所示，幾乎可以與圖10A所示一樣理想地校正偏移值。
在這種情形中，可以基於控制信號B0和B1的上升沿的定時來選擇要被用來校正偏移值的屏蔽線，並且可以改變圖6所示的設置表191的設置值，從而修改控制信號B0和B1各自的定時。因此，即使屏蔽象素線包含有缺陷的象素，也可以通過將其從參與校正的候選線中排除，而避免錯誤的校正。此外，通過使用上部象素和下部象素的平均值，可以平均多條線。另外，也可以考慮象素位置的偏差。
此外，儘管在上面的示例中，對多條線求平均，但是也可以有不同的安排。例如，也可以用以下方式來安排，即一條線離非屏蔽象素越近，附加給該線的權值就越重。
權利要求
1.一種圖像傳感器，包括有效象素的象素陣列；由位於所述有效象素陣列的列方向的每一側的多條線組成的屏蔽象素；和每列中的AD轉換電路，其中使用基於由每列中的所述屏蔽象素組成的多條線的輸出而得到的值，來校正所述AD轉換電路的偏移值。
2.一種圖像傳感器，包括有效象素的象素陣列；由位於所述有效象素陣列的列方向的每一側的多條線組成的屏蔽象素；每列中的AD轉換電路；和降噪電路，該電路使用基於由每列中的屏蔽象素組成的多條線的AD轉換電路輸出而得到的值，來校正每個AD轉換電路的偏移值。
3.如權利要求2所述的圖像傳感器，還包括行選擇器，用於選擇所述象素的行方向中的位置；列選擇器，用於選擇所述象素的列方向中的位置；定時發生器，用於使得所述行選擇器和所述列選擇器能夠順序並周期地分別選擇所述象素的行方向位置和列方向位置，並且用於生成與下述定時同步的所述行方向和列方向中的同步信號在所述定時上，所述AD轉換電路將所選擇的行方向位置和列方向位置中的象素值數位化並輸出，其中，所述降噪電路還包括存儲單元，用於選擇與所述同步信號同步輸出的、在所述屏蔽象素的每個列方向中的AD轉換電路輸出的一部分或全部，並且存儲基於所選擇的AD轉換電路輸出而得到的值；減法單元，用於以每一列為單位，從有效象素的每條線的AD轉換輸出中減去存儲在所述存儲單元中的平均值；和輸出單元，用於輸出所述減法單元的減法結果。
4.如權利要求3所述的圖像傳感器，其中，當所述減法結果為負數或者超出預定的上限時，所述輸出單元將所述結果校正為每個預定值，並且輸出所述預定值。
5.如權利要求3所述的圖像傳感器，其中，所述定時發生器向所述降噪電路提供控制信號，用以選擇在所述屏蔽象素的每個列方向中的AD轉換電路輸出的一部分或全部，並且所述降噪電路基於所述控制信號，選擇在所述屏蔽象素的每個列方向中的AD轉換電路輸出的一部分或全部。
6.如權利要求5所述的圖像傳感器，其中，所述定時發生器包括表，在所述表中，可從外部指定並設置與由所述降噪電路選擇的在屏蔽象素的每個列方向中的AD轉換電路輸出相對應的屏蔽象素線，並且基於所述表的設置值來向所述降噪電路提供所述控制信號。
7.如權利要求3所述的圖像傳感器，其中所述行選擇器順序地選擇在屏蔽象素的行方向中的所有位置，然後選擇所述有效象素的行方向中的位置，其中所述屏蔽象素由位於所述有效象素陣列的列方向的每一側的多條線組成。
全文摘要
本發明公開了一種降低垂直條紋噪聲的圖像傳感器。在每列中設置有AD轉換電路的圖像傳感器中，使用基於由屏蔽象素組成的多條線的每列中的輸出而得到的值，來校正位於每一列中的每個AD轉換電路的偏移值，從而提供一種有效的用於降低由於AD轉換電路的偏移成分的偏差而導致的垂直條紋噪聲的方法。
文檔編號H04N5/378GK1816115SQ20051007720
公開日2006年8月9日 申請日期2005年6月16日 優先權日2005年2月4日
發明者小久保朝生, 大工博, 船越純, 小林博, 星野和佳子 申請人:富士通株式會社