[发明专利]具有帧级别黑色电平校准的图像传感器

说明书

本申请案涉及一种具有帧级别黑色电平校准的图像传感器。一种图像传感器包含像素阵列，所述像素阵列具有：像素单元的作用行；黑色电平校准行，其具有经耦合以产生代表没有入射光的黑色图像数据信号的黑色图像数据产生电路；以及虚设行，所述虚设行具有经耦合以接收黑色太阳参考电压以箝位所述像素阵列的位线的黑色电平箝位电路，以及经耦合以接收所述黑色太阳参考电压以产生黑色太阳校准电压的黑色电平校准电路。黑色太阳反馈电路经耦合以响应于所述黑色太阳校准电压和黑色电平样本参考产生所述黑色太阳参考电压，且黑色电平取样电路经耦合到所述位线以对所述黑色图像数据信号进行取样以产生由所述黑色太阳反馈电路接收的所述黑色电平样本参考。

技术领域

本公开大体上涉及图像传感器，并且特定来说但不排他地，涉及互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。

背景技术

图像传感器已经变得无处不在，且现在广泛应用于数码相机、蜂窝式电话、监控摄像机以及医疗、汽车及其它应用中。用于制造图像传感器，且特定来说互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的技术持续飞速进步。随着图像传感器被集成到更广泛范围的电子装置中，期望通过装置架构设计以及图像获取处理两者以尽可能多的方式(例如，分辨率、功耗、动态范围等)增强其功能性、性能指标等。

典型的图像传感器响应于来自外部场景的图像光入射到图像传感器上而操作。图像传感器包含具有光敏元件(例如，光电二极管)的像素阵列，所述光敏元件吸收入射图像光的一部分并在吸收图像光后产生图像电荷。由像素光生的图像电荷可测量为列位线上的模拟输出图像信号，所述信号依据入射图像光而变化。换句话说，所产生的图像电荷的量与图像光的强度成比例，所述图像电荷作为模拟信号从列位线读出并转换为数字值以产生表示外部场景的数字图像(即，图像数据)。

注意，如果过量的光照射到一些CMOS传感器的像素上，那么所述像素的电势阱可随着光生电荷溢出并导致参考电平的增加，这可归因于从图像信号电平减去参考电平而导致图像传感器的输出中的错误，所述减去伴随相关双取样(CDS)而发生。在一些情况下，例如在明亮的阳光下，CDS减法操作导致负值，这使图像传感器输出被设置为零，从而导致在图像传感器上的明亮区域中出现“黑点”。在此情形下，在图像传感器的亮点中出现的“黑点”有时被称为黑色太阳效应的实例。

发明内容

在一个方面中，本申请案提供一种图像传感器，其包括：像素阵列，其包含：像素单元的多个作用行，其经耦合以响应于入射光产生图像数据；黑色电平校准行，其包含多个黑色图像数据产生电路，所述多个黑色图像数据产生电路经耦合以产生表示没有所述入射光的黑色图像数据信号；及虚设行，其包含：多个黑色电平箝位电路，其经耦合以接收黑色太阳参考电压以箝位所述像素阵列的多根位线；及黑色电平校准电路，其经耦合以接收所述黑色太阳参考电压以产生黑色太阳校准电压；黑色太阳反馈电路，其经耦合以响应于所述黑色太阳校准电压和所述黑色电平样本参考产生所述黑色太阳参考电压；及黑色电平取样电路，其经耦合到所述多根位线，以对从所述黑色电平校准行产生的所述黑色图像数据信号进行取样，以产生经耦合以由所述黑色太阳反馈电路接收的所述黑色电平样本参考。

在另一方面中，本申请案进一步提供一种成像系统，其包括：第一裸片，其包含像素阵列，其中所述像素阵列包括：像素单元的多个作用行，其经耦合以响应入射光生图像数据；黑色电平校准行，其包含多个黑色图像数据产生电路，所述多个黑色图像数据产生电路经耦合以产生表示没有所述入射光的黑色图像数据信号；及虚设行，其包含：多个黑色电平箝位电路，其经耦合以接收黑色太阳参考电压以箝位所述像素阵列的多根位线；及黑色电平校准电路，其经耦合以接收所述黑色太阳参考电压以产生黑色太阳校准电压；及第二裸片，其经耦合到所述第一裸片，其中所述第二裸片包括：黑色太阳反馈电路，其经耦合以响应于所述黑色太阳校准电压和所述黑色电平样本参考产生所述黑色太阳参考电压；及黑色电平取样电路，其经耦合到所述多根位线，以对从所述黑色电平校准行产生的所述黑色图像数据信号进行取样，以产生经耦合以由所述黑色太阳反馈电路接收的所述黑色电平样本参考。

附图说明