專(zhuān)利名稱(chēng)：降低垂直條紋噪聲的圖像傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像傳感器的降噪處理方法，更具體地說(shuō)，涉及用于降低由于布置在每列中的AD轉(zhuǎn)換電路(ADC)的偏移成分的偏差而導(dǎo)致的垂直條紋噪聲的方法。
背景技術(shù)：
位于每一列中的每個(gè)AD電路都表現(xiàn)出特性偏差(variation)，并且其偏移值不同。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(xiàn)有技術(shù)。
圖1示出了在圖像傳感器的每列中布置有AD轉(zhuǎn)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、用于選擇象素線(即，行)的行選擇器5、用于選擇列的列選擇器6、布置在每列中的AD轉(zhuǎn)換電路7、用于降低象素?cái)?shù)據(jù)(其是AD轉(zhuǎn)換電路7的輸出)噪聲的降噪電路8、以及定時(shí)發(fā)生器9，定時(shí)發(fā)生器用于分別向行選擇器5和列選擇器6提供行選擇定時(shí)脈沖和列選擇定時(shí)脈沖，并向降噪電路8提供控制信號(hào)B0、HD和VD。
圖2示出了被輸出到AD轉(zhuǎn)換電路的輸出ADOUT的象素的傳統(tǒng)定時(shí)。圖2示出了控制信號(hào)、行計(jì)數(shù)值、列計(jì)數(shù)值以及被輸出到AD轉(zhuǎn)換電路的輸出ADOUT的象素?cái)?shù)據(jù)之間的關(guān)系，在信號(hào)HD的上升沿定時(shí)處切換要讀取的線，并且在信號(hào)VD的上升沿定時(shí)處讀取有效象素。在信號(hào)HD為高電平時(shí)，按照列計(jì)數(shù)的順序讀取由行計(jì)數(shù)指示的線中的象素。在信號(hào)HD為低電平時(shí)(即，線切換期間)輸出的數(shù)據(jù)為無(wú)效的。
圖3示出了傳統(tǒng)的行計(jì)數(shù)器的前導(dǎo)(leading)讀位置和用于偏移補(bǔ)償?shù)钠帘尉€。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，然后使用線0的象素的輸出來(lái)校正偏移值。
圖4和圖5分別示出了降噪電路8中的傳統(tǒng)偏移校正電路的配置和操作。
如圖5所示，控制信號(hào)B0只在屏蔽線0被指定時(shí)才為高電平，此時(shí)屏蔽線0的象素被AD轉(zhuǎn)換，并被寫(xiě)入到圖4所示的RAM 91中。當(dāng)信號(hào)VD上升并變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，讀取有效象素Pxn，并且也從RAM 91讀取屏蔽線0的象素的值B0n。然后，減法器從有效象素的值中減去值B0n，并且將減法結(jié)果輸出到限幅器電路93。然后，限制可能值的范圍，并且結(jié)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”，并且使其負(fù)值為“0”。
然而，如果與在傳統(tǒng)方法中一樣僅僅用屏蔽線1來(lái)校正偏移值，則如圖10B所示，偏移不能被充分校正，結(jié)果垂直條紋噪聲就出現(xiàn)在屏幕上。
至于由于未充分校正而導(dǎo)致發(fā)生垂直條紋噪聲的原因，除了AD轉(zhuǎn)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(huì)錯(cuò)誤地校正偏移值，但是這是另一個(gè)問(wèn)題。
接下來(lái)介紹涉及本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域中的現(xiàn)有技術(shù)。
日本專(zhuān)利申請(qǐng)No.2003-30445公開(kāi)了通過(guò)平均整個(gè)屏蔽象素區(qū)域，并且在AD轉(zhuǎn)換之前執(zhí)行黑電平補(bǔ)償，從而補(bǔ)償圖像傳感器中的象素的黑電平。但是，由于布置在每列中的AD轉(zhuǎn)換電路的特性偏差而導(dǎo)致的垂直條紋噪聲沒(méi)有得到解決。
日本專(zhuān)利申請(qǐng)No.2002-269549公開(kāi)了如何對(duì)圖像讀取器設(shè)備中的AD轉(zhuǎn)換電路的偏移值進(jìn)行調(diào)整。然而，這通過(guò)使用分割圖像區(qū)域中的所有象素的平均而被執(zhí)行來(lái)校正每個(gè)分割圖像區(qū)域中的偏差，以便提高它的讀取速度。
如上所述，尚沒(méi)有有效的方法用來(lái)降低由于布置在圖像傳感器的每列中的AD轉(zhuǎn)換電路的偏移成分的偏差而導(dǎo)致的垂直條紋噪聲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種有效的方法，用于降低由于在每列中設(shè)置有AD轉(zhuǎn)換電路的圖像傳感器中的AD轉(zhuǎn)換電路的偏移成分的偏差而導(dǎo)致的垂直條紋噪聲。
通過(guò)使用基于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(gè)AD轉(zhuǎn)換電路的偏移值。
與傳統(tǒng)方法相比，根據(jù)本發(fā)明通過(guò)對(duì)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(tǒng)圖像傳感器的配置的示例。
圖2示出了被輸出到AD轉(zhuǎn)換電路的ADOUT的象素的傳統(tǒng)定時(shí)。
圖3示出了傳統(tǒng)的前導(dǎo)行讀位置和用于校正偏移值的屏蔽線。
圖4示出了傳統(tǒng)偏移校正電路的配置、操作和輸出。
圖5示出了傳統(tǒng)的象素讀操作定時(shí)。
圖6示出了本發(fā)明的圖像傳感器的配置。
圖7示出了本發(fā)明的偏移校正電路的配置、操作和輸出。
圖8A示出了在本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施方式中的前導(dǎo)行讀位置和用于校正偏移值的屏蔽線。
圖8B示出了在本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施方式中的象素讀操作定時(shí)。
圖9A示出了在本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施方式中的前導(dǎo)行讀位置和用于校正偏移值的屏蔽線。
圖9B示出了在本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施方式中的象素讀操作定時(shí)。
圖10A示出了在偏移值被理想校正時(shí)的結(jié)果。
圖10B示出了偏移值的傳統(tǒng)校正結(jié)果。
圖10C示出了本發(fā)明的偏移值校正結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
圖6示出了本發(fā)明的圖像傳感器10的配置。圖6所示的配置與圖1所示的不同之處在于定時(shí)發(fā)生器19包括設(shè)置表191；可以通過(guò)在外部指定其設(shè)置值來(lái)指定并修改用來(lái)校正AD轉(zhuǎn)換電路偏移值的屏蔽線；除了圖1所示的定時(shí)發(fā)生器9提供的控制信號(hào)之外還提供控制信號(hào)B1。此外，接收控制信號(hào)B1的降噪電路18的內(nèi)部配置不同于圖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(dāng)B0為“1”時(shí)，選擇器26選擇ADOUT的數(shù)據(jù)(該數(shù)據(jù)是AD轉(zhuǎn)換電路的輸出)，并且將該數(shù)據(jù)寫(xiě)入RAM 21。當(dāng)B1為“1”時(shí)，ADOUT的數(shù)據(jù)(該數(shù)據(jù)是屏蔽線的輸出)是加法器25的兩個(gè)輸入之一。RAM 21中被累積并相加的屏蔽線的象素的數(shù)據(jù)是加法器25的另一個(gè)輸入。如果用來(lái)校正偏移值的線的數(shù)目為m，則執(zhí)行(m-1)次加法。加法結(jié)果再次存儲(chǔ)在RAM 21中。當(dāng)信號(hào)VD變?yōu)椤?”，并且有效象素被輸出到ADOUT時(shí)，讀取RAM 21，除法器24計(jì)算多個(gè)屏蔽線象素的平均值，然后減法器22從輸出到ADOUT的有效象素的值中減去平均值結(jié)果。然后，其上限被限幅器電路23限制，并且偏移值得到補(bǔ)償?shù)南笏乇惠敵龅絇OUT。
下面描述涉及對(duì)用來(lái)校正AD轉(zhuǎn)換電路的偏移值的屏蔽線進(jìn)行選擇的圖8A和圖8B解釋第一優(yōu)選實(shí)施方式，在該實(shí)施方式中，使用有效象素上面的和下面的所有屏蔽線來(lái)校正偏移值。在有效象素陣列的上下各提供了4條屏蔽線。
由于必須在讀取有效象素之前計(jì)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(dǎo)線。在已經(jīng)讀取了有效象素下面的屏蔽線的象素之后，接著讀取在有效象素上面的前導(dǎo)線，然后向下讀取其余的線。
如圖8B所示，在屏蔽線0的象素?cái)?shù)據(jù)出現(xiàn)在AD轉(zhuǎn)換電路的輸出ADOUT中的定時(shí)上，B0變?yōu)椤?”，并且與前面參考圖7所述一樣，屏蔽線0的象素?cái)?shù)據(jù)被寫(xiě)入到RAM 21中。在屏蔽線1到7的象素?cái)?shù)據(jù)被輸出到ADOUT的定時(shí)上，B1變?yōu)椤?”，并且屏蔽線0到7的全部象素?cái)?shù)據(jù)都被用來(lái)校正AD轉(zhuǎn)換電路的偏移值。
圖9A和圖9B解釋第二優(yōu)選實(shí)施方式，在該實(shí)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(dāng)使用兩條上部的屏蔽線和兩條下部的屏蔽線來(lái)校正偏移值時(shí)，選擇在行計(jì)數(shù)器中計(jì)數(shù)值為1、2、5和6的屏蔽線。
如圖9B所示，在屏蔽線1的象素?cái)?shù)據(jù)出現(xiàn)在ADOUT中的定時(shí)上，B0變?yōu)椤?”。然后，選擇屏蔽線2、5、6各自的象素?cái)?shù)據(jù)，并且用來(lái)校正偏移值。
在圖9B清楚示出的示例中，選擇并用來(lái)校正偏移值的屏蔽線象素?cái)?shù)據(jù)可以由信號(hào)B0和B1的上升沿定時(shí)來(lái)控制。
圖10A、圖10B和圖10C分別示出了AD轉(zhuǎn)換電路偏移值校正的理想結(jié)果、傳統(tǒng)結(jié)果和根據(jù)本發(fā)明的結(jié)果。
在只使用一條特定的線來(lái)校正偏移值的傳統(tǒng)方法中，如圖10B所示，某些時(shí)候?qū)μ囟兄械腁D轉(zhuǎn)換電路的偏移偏差的補(bǔ)償是不充分的，可能發(fā)生垂直條紋噪聲。
然而，在本發(fā)明中，由于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，可以基于控制信號(hào)B0和B1的上升沿的定時(shí)來(lái)選擇要被用來(lái)校正偏移值的屏蔽線，并且可以改變圖6所示的設(shè)置表191的設(shè)置值，從而修改控制信號(hào)B0和B1各自的定時(shí)。因此，即使屏蔽象素線包含有缺陷的象素，也可以通過(guò)將其從參與校正的候選線中排除，而避免錯(cuò)誤的校正。此外，通過(guò)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，盡管在上面的示例中，對(duì)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(lái)安排，即一條線離非屏蔽象素越近，附加給該線的權(quán)值就越重。
權(quán)利要求
1.一種圖像傳感器，包括有效象素的象素陣列；由位于所述有效象素陣列的列方向的每一側(cè)的多條線組成的屏蔽象素；和每列中的AD轉(zhuǎn)換電路，其中使用基于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(lái)校正所述AD轉(zhuǎn)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；由位于所述有效象素陣列的列方向的每一側(cè)的多條線組成的屏蔽象素；每列中的AD轉(zhuǎn)換電路；和降噪電路，該電路使用基于由每列中的屏蔽象素組成的多條線的AD轉(zhuǎn)換電路輸出而得到的值，來(lái)校正每個(gè)AD轉(zhuǎn)換電路的偏移值。
3.如權(quán)利要求2所述的圖像傳感器，還包括行選擇器，用于選擇所述象素的行方向中的位置；列選擇器，用于選擇所述象素的列方向中的位置；定時(shí)發(fā)生器，用于使得所述行選擇器和所述列選擇器能夠順序并周期地分別選擇所述象素的行方向位置和列方向位置，并且用于生成與下述定時(shí)同步的所述行方向和列方向中的同步信號(hào)在所述定時(shí)上，所述AD轉(zhuǎn)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(shù)字化并輸出，其中，所述降噪電路還包括存儲(chǔ)單元，用于選擇與所述同步信號(hào)同步輸出的、在所述屏蔽象素的每個(gè)列方向中的AD轉(zhuǎn)換電路輸出的一部分或全部，并且存儲(chǔ)基于所選擇的AD轉(zhuǎn)換電路輸出而得到的值；減法單元，用于以每一列為單位，從有效象素的每條線的AD轉(zhuǎn)換輸出中減去存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)單元中的平均值；和輸出單元，用于輸出所述減法單元的減法結(jié)果。
4.如權(quán)利要求3所述的圖像傳感器，其中，當(dāng)所述減法結(jié)果為負(fù)數(shù)或者超出預(yù)定的上限時(shí)，所述輸出單元將所述結(jié)果校正為每個(gè)預(yù)定值，并且輸出所述預(yù)定值。
5.如權(quán)利要求3所述的圖像傳感器，其中，所述定時(shí)發(fā)生器向所述降噪電路提供控制信號(hào)，用以選擇在所述屏蔽象素的每個(gè)列方向中的AD轉(zhuǎn)換電路輸出的一部分或全部，并且所述降噪電路基于所述控制信號(hào)，選擇在所述屏蔽象素的每個(gè)列方向中的AD轉(zhuǎn)換電路輸出的一部分或全部。
6.如權(quán)利要求5所述的圖像傳感器，其中，所述定時(shí)發(fā)生器包括表，在所述表中，可從外部指定并設(shè)置與由所述降噪電路選擇的在屏蔽象素的每個(gè)列方向中的AD轉(zhuǎn)換電路輸出相對(duì)應(yīng)的屏蔽象素線，并且基于所述表的設(shè)置值來(lái)向所述降噪電路提供所述控制信號(hào)。
7.如權(quán)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，然后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于所述有效象素陣列的列方向的每一側(cè)的多條線組成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種降低垂直條紋噪聲的圖像傳感器。在每列中設(shè)置有AD轉(zhuǎn)換電路的圖像傳感器中，使用基于由屏蔽象素組成的多條線的每列中的輸出而得到的值，來(lái)校正位于每一列中的每個(gè)AD轉(zhuǎn)換電路的偏移值，從而提供一種有效的用于降低由于AD轉(zhuǎn)換電路的偏移成分的偏差而導(dǎo)致的垂直條紋噪聲的方法。
文檔編號(hào)H04N5/378GK1816115SQ20051007720
公開(kāi)日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2005年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月4日
發(fā)明者小久保朝生, 大工博, 船越純, 小林博, 星野和佳子 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社