[发明专利]用于检测图像传感器中的定址故障的方法和装置

说明书

技术领域

本发明大体上涉及成像器，诸如在相机中使用的CMOS图像传感器，并且特别地涉及检测与成像器解码相关联的故障。

背景技术

图1图示了示例性CMOS图像传感器，并且尽管这些细节对于理解本文的教导有用，但是它们应当被理解为非限制性的。所图示的CMOS图像传感器10，其中“CMOS”表示互补型金属氧化物半导体。传感器10包括盖玻璃和微透镜阵列12、有源像素传感器阵列14、以及相关联的模拟处理电路16、模拟到数字转换器或ADC 18、和对由ADC 18转换成数字形式的模拟数据进行操作的数字信号处理电路20。

传感器10还包括处理和接口电路22，以用于与诸如数字处理电路20之类的传感器10的一个或多个元件对接。更进一步，传感器10包括控制寄存器24，以用于控制某些操作，诸如曝光定时和控制电路26以及图像读出定时和控制电路28的操作。继而，该电路控制行解码器电路30和列解码器电路32，其被用于从有源像素阵列14读出数据。

通过利用行解码器电路30在某一时间处激活有源像素阵列14的一行，有源像素传感器阵列14输出表示用于所选行的像素数据的模拟信号。模拟处理电路16包括用于捕获模拟像素数据的采样与保持电路。在任何模拟处理之后，所捕获的模拟数据由ADC 18转换到数字域中并且进一步在数字处理电路20中处理。

图2图示了适用于图1中所示的示例性传感器10的示例性“平面布置图”。定时和控制电路28中的计数器实现像素阵列14的自动扫描。更详细地，计数器向行和列解码器电路30和32生成地址信号。该方案允许有源像素阵列14中的每一个像素的独立定址。

图3提供了针对包括图1和2中所示的有源像素阵列14的像素电路的示例性像素电路细节。图3图示了在传感器的有源像素阵列14中实现的行/列读出方案。特别地，人们分别看到与行/列激活相关联的晶体管Q1和Q2，以及提供存储和饱和控制的晶体管Q3和Q4。

就其对操作的影响或者其检测难度或者这两方面而言，与图1-3的示例中图示的类型的传感器相关联的各种类型失效当中的某些失效特别成问题。例如，定址错误特别成问题。更详细地，如果行解码或列解码以使得引起定址错误的这种方式失效，则针对所选像素而读出的数据可能事实上表示针对有源像素阵列14的不同行或列中的非所选像素的数据。

除了仅仅引起从传感器读出的图像数据的假象或受损之外，在本文中认识到，传感器定址错误表示其中将传感器10用于机器保护、自主车辆导引、区域监控或者其它高安全性和/或安全性关键的成像功能的应用中的显著设计安全性考虑。例如，在安全性关键的机器视觉或其它对象检测应用中，有故障的传感器定址可能使得成像系统错过否则将被检测的对象。

用于检测传感器定址错误的各种已知方案包括将测试图案或图像注入到传感器中。这些所注入的图案或图像可以是内置的或外部的。在任一种情况下，从所涉及的传感器读取的图像数据应当匹配于所注入的测试图案或图像。令人遗憾的是，测试图案的使用表示潜在地冗长类型的验证测试，并且其使用一般要求使传感器离线——例如暂停其正常或标称（nominal）成像操作以用于测试图案注入。

另一方法涉及附接表示每一个像素的地址的某种数据或标记。附接在从所涉及的像素阵列读出像素信号时完成。然而，用于定址错误检测的该方法要求传感器被特殊设计，并且这样的传感器倾向于比低成本的通用CMOS成像传感器更贵。

发明内容

本文中的教导提供用于检测成像传感器中的错误像素定址的方法和装置。方法和装置有利地运用传感器的特性“固定图案噪声”来检测定址错误。宽泛地，基于将从传感器的目标地址读出的数据中所看到的图案噪声与针对传感器所已知的特性固定图案噪声进行比较来检测像素定址错误。

在示例性实施例中，检测包括像素阵列的图像传感器中的错误像素定址的方法包括获得针对图像传感器的目标像素地址的实际固定图案噪声，以及使实际固定图案噪声与针对目标像素地址所已知的参考固定图案噪声相关。该方法还包括基于相关结果来检测针对图像传感器的定址故障。

在另一实施例中，配置为检测图像传感器中的定址错误的测试电路包括处理电路、以及存储固定图案噪声（FPN）模板的计算机可读介质。模板包括针对传感器的至少某一范围像素地址的参考FPN值，并且测试电路还包括配置为将处理电路通信耦合到图像传感器的传感器接口电路。