[发明专利]图像传感器的图像处理系统及方法

说明书

一种图像传感器的图像处理系统，包含模拟至数字转换单元，对像素信号执行模拟至数字转换，以产生数字像素信号；相关双重取样单元，对数字像素信号执行相关双重取样；黑阶预估单元，根据预估光学黑像素经执行数字相关双重取样所得到的暗电压以产生负偏移电压，像素信号减去负偏移电压之后馈至模拟至数字转换单元；及黑阶补偿单元，对主动像素感测元件及补偿光学黑像素执行黑阶补偿。

技术领域

本发明有关一种图像传感器，特别是关于一种具改良信号链(signal-chain)动态范围的列并行(column-parallel)图像传感器。

背景技术

图像传感器(例如互补金属氧化物半导体图像传感器)是一种将光学图像转换为电子信号的装置。图像传感器普遍使用于各类应用，例如移动电话或相机。互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器可使用于严苛的应用，例如汽车及保全。

即使没有光线照射，仍然会有暗电流通过互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的光二极管。由于暗电流会依温度的上升而呈指数增加，因此于高温时(例如高于摄氏60度)，暗电流会成为重要的噪声源，使得输出图像变为饱和。即使使用传统的黑阶补偿(black level compensation)机制，也无法辨识输出图像。

鉴于传统图像传感器于高温时无法有效运作，因此亟需提出一种适用于高温且具改良信号链动态范围的新颖图像传感器。

发明内容

鉴于上述，本发明实施例的目的之一在于提出一种图像传感器，基于黑阶预估(black level estimation)，于高温时可有效增进信号链动态范围。

根据本发明实施例，图像传感器的图像处理系统包含像素阵列、模拟至数字转换单元、相关双重取样单元、黑阶预估单元及黑阶补偿单元。像素阵列提供像素信号，该像素阵列包含主动像素感测元件(APS)、补偿光学黑像素(OBP)及预估光学黑像素。模拟至数字转换单元对像素信号执行模拟至数字转换，以产生数字像素信号。相关双重取样单元对数字像素信号执行相关双重取样。黑阶预估单元根据预估光学黑像素经执行数字相关双重取样所得到的暗电压以产生负偏移电压，该像素信号减去该负偏移电压之后馈至模拟至数字转换单元。黑阶补偿单元对主动像素感测元件及补偿光学黑像素执行黑阶补偿。

附图说明

图1显示列并行图像传感器的方块图。

图2例示图1的像素的电路图。

图3例示图1的图像传感器执行相关双重取样的时序图。

图4显示图像传感器的图像处理系统的方块图。

图5例示图1的图像传感器执行相关双重取样的另一时序图。

图6显示本发明实施例的列并行图像传感器的方块图。

图7显示本发明实施例的图像传感器的图像处理系统的方块图。

图8例示图6的图像传感器执行相关双重取样的时序图。

图9例示图7的偏移产生器的电路图。

图10A例示图6的比较器的电路图。

图10B例示图6的比较器的另一电路图。

图10C例示图6的比较器的又一电路图。

符号说明

100 图像传感器

11 像素阵列

110 像素

111 主动像素感测元件

112 光学黑像素