影像處理電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種影像處理電路，包含有至少一像素感測(cè)器以及一處理單元。該像素感測(cè)器包含有：一光感測(cè)器以及一儲(chǔ)存電容。該光感測(cè)器用來(lái)產(chǎn)生一第一像素信號(hào)。該儲(chǔ)存電容用來(lái)儲(chǔ)存一第二像素信號(hào)。該處理單元耦接至該像素感測(cè)器，用來(lái)在該影像處理電路的一當(dāng)前操作周期中，依據(jù)該第一像素信號(hào)以及該第二像素信號(hào)來(lái)產(chǎn)生一更新后第二像素信號(hào)，其中在該影像處理電路的一下一操作周期來(lái)到之前，該更新后第二像素信號(hào)是儲(chǔ)存于該儲(chǔ)存電容。
【專(zhuān)利說(shuō)明】影像處理電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種影像感測(cè)器,特別是涉及一種能夠降低脈沖噪聲(shot noise)的影像處理電路。

【背景技術(shù)】
[0002]在影像感測(cè)器的應(yīng)用中，通常使用信噪比(signal-to-noise rat1, SNR)來(lái)代表靜態(tài)影像品質(zhì)，不過(guò)，在小像素設(shè)計(jì)中，由于每個(gè)像素感測(cè)器所實(shí)際接收到的光子數(shù)因?yàn)檩^小的像素尺寸而較少，故脈沖噪聲將成為信噪比好壞的決定性因素。
[0003]因此，此領(lǐng)域亟需一種可以降低脈沖噪聲所產(chǎn)生的不良效應(yīng)以改善信噪比的影像處理電路。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在本發(fā)明的示范性實(shí)施例中，揭示了能夠降低脈沖噪聲的影像處理電路，以解決上述問(wèn)題。
[0005]依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提出一種影像處理電路，其包含有至少一像素感測(cè)器以及一處理單元。該像素感測(cè)器包含有:一光感測(cè)器，用來(lái)產(chǎn)生一第一像素信號(hào)；一儲(chǔ)存電容，用來(lái)儲(chǔ)存一第二像素信號(hào)；一第一傳輸開(kāi)關(guān)，稱(chēng)接于該光感測(cè)器以及該儲(chǔ)存電容之間，用來(lái)傳輸該第一像素信號(hào)；一第二傳輸開(kāi)關(guān)，耦接于該儲(chǔ)存電容以及該讀出電路之間，用來(lái)傳輸該第一像素信號(hào)以及該第二像素信號(hào)；以及一浮接擴(kuò)散(floating diffus1n)，用來(lái)儲(chǔ)存光電子。該處理單元是耦接至該像素感測(cè)器，用來(lái)在該影像處理電路的一當(dāng)前操作周期中，依據(jù)該第一像素信號(hào)以及該第二像素信號(hào)來(lái)產(chǎn)生一更新后第二像素信號(hào)，其中在該影像處理電路的一下一操作周期來(lái)到之前，該更新后第二像素信號(hào)儲(chǔ)存于該儲(chǔ)存電容。
[0006]本發(fā)明所提出的影像處理電路可以衰減脈沖噪聲，并且得到一個(gè)高度改善的信噪比。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為本發(fā)明影像處理電路的實(shí)施例的電路圖。
[0008]圖2為圖1所示的本發(fā)明影像處理電路的控制信號(hào)的時(shí)序圖。
[0009]附圖符號(hào)說(shuō)明
[0010]100影像處理電路
[0011]120像素感測(cè)器
[0012]122光感測(cè)器
[0013]124儲(chǔ)存電容
[0014]126第一傳輸開(kāi)關(guān)
[0015]128第二傳輸開(kāi)關(guān)
[0016]129浮接擴(kuò)散
[0017]140處理單元
[0018]160讀出電路
[0019]162功率放大器
[0020]164重置開(kāi)關(guān)
[0021]166電容
[0022]168第一開(kāi)關(guān)
[0023]169第二開(kāi)關(guān)

【具體實(shí)施方式】
[0024]在說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求中使用了某些詞匯來(lái)指稱(chēng)特定的元件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可理解，制造商可能會(huì)用不同的名詞來(lái)稱(chēng)呼同樣的元件。本說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求并不以名稱(chēng)的差異來(lái)作為區(qū)分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來(lái)作為區(qū)分的準(zhǔn)則。在通篇說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求當(dāng)中所提及的「包含」為一開(kāi)放式的用語(yǔ)，故應(yīng)解釋成「包含但不限定于」。另夕卜，「耦接」一詞在此包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接于一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接于該第二裝置，或通過(guò)其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。
[0025]請(qǐng)參考圖1，圖1為本發(fā)明影像處理電路100的實(shí)施例的電路圖。影像處理電路100包含有(但不局限于)至少一像素感測(cè)器120、一處理單元140以及一讀出電路160。舉例來(lái)說(shuō)，像素感測(cè)器120可以是一主動(dòng)像素感測(cè)器，包含有(但不局限于)一光感測(cè)器122、一儲(chǔ)存電容124、一第一傳輸開(kāi)關(guān)(transfer gate) 126、一第二傳輸開(kāi)關(guān)128以及一浮接擴(kuò)散(floating diffus1n, FD) 129。光感測(cè)器122用來(lái)產(chǎn)生一第一像素信號(hào)S_P1。第一傳輸開(kāi)關(guān)126耦接于光感測(cè)器122以及儲(chǔ)存電容124，并且用來(lái)將第一像素信號(hào)S_P1傳輸至儲(chǔ)存電容124。儲(chǔ)存電容124用來(lái)儲(chǔ)存第一像素信號(hào)3_?1以及一第二像素信號(hào)S_P2。第二傳輸開(kāi)關(guān)128耦接于儲(chǔ)存電容124和讀出電路160之間，并且用來(lái)將第一像素信號(hào)S_P1和第二像素信號(hào)S_P2傳輸至讀出電路160。浮接擴(kuò)散129用來(lái)儲(chǔ)存光電子，亦即被送至讀出電路160之前的第一像素信號(hào)S_P1和第二像素信號(hào)S_P2。處理單元140耦接至像素感測(cè)器120,并且用來(lái)在影像處理電路100的一當(dāng)前操作周期(current operating cycle)中，依據(jù)讀出電路160所讀取的第一像素信號(hào)S_P1以及第二像素信號(hào)S_P2來(lái)產(chǎn)生一更新后第二像素信號(hào)S_P2’，其中在影像處理電路100的一下一操作周期(next operating cycle)來(lái)到之前，更新后第二像素信號(hào)S_P2’儲(chǔ)存于儲(chǔ)存電容124中。
[0026]讀出電路160耦接于像素感測(cè)器120以及處理單元140之間，包含有(但不局限于)一功率放大器162、一重置開(kāi)關(guān)(reset gate) 164、一電容166、一第一開(kāi)關(guān)168以及一第二開(kāi)關(guān)169。功率放大器162用來(lái)輸出第一像素信號(hào)S_P1以及第二像素信號(hào)S_P2至處理單元140。第一開(kāi)關(guān)168用來(lái)選擇性地使電容166耦接到處理單元140。請(qǐng)注意，儲(chǔ)存電容124用來(lái)儲(chǔ)存影像處理電路100的一前一操作周期的第二像素信號(hào)S_P2，即處理單元140在影像處理電路100的該前一操作周期所產(chǎn)生的更新后第二像素信號(hào)S_P2’，然而，此僅為范例說(shuō)明，本發(fā)明并不局限于此。
[0027]本實(shí)施例中，在影像處理電路100的一當(dāng)前操作周期中，讀出電路160首先經(jīng)由第二傳輸開(kāi)關(guān)128來(lái)讀取儲(chǔ)存于儲(chǔ)存電容124的第二像素信號(hào)S_P2，而功率放大器162則將第二像素信號(hào)S_P2輸出至處理單元140。接著，光感測(cè)器122將一光子信號(hào)(photonicsignal)轉(zhuǎn)換為第一像素信號(hào)S_P1，第一傳輸開(kāi)關(guān)126將光感測(cè)器122所接收到的第一像素信號(hào)S_P1傳送到儲(chǔ)存電容124，而讀出電路160接著便將儲(chǔ)存于儲(chǔ)存電容124中的第一像素信號(hào)S_P1經(jīng)由第二傳輸開(kāi)關(guān)128讀出，以及功率放大器162輸出第一像素信號(hào)S_P1至處理單元140。處理單元140將第一像素信號(hào)S_P1除以一預(yù)定因數(shù)M，并結(jié)合一第一像素信號(hào)商數(shù)(divided first pixel signal) S_P1’以及第二像素信號(hào)S_P2來(lái)產(chǎn)生更新后第二像素信號(hào)S_P2’。讀出電路160則將更新后第二像素信號(hào)S_P2’寫(xiě)回儲(chǔ)存電容124。接著在影像處理電路100的下一操作周期中，使用儲(chǔ)存于儲(chǔ)存電容124中的更新后第二像素信號(hào)S_P2’來(lái)作為一第二像素信號(hào)S_P2。
[0028]請(qǐng)注意，在第一像素信號(hào)S_P1或是第二像素信號(hào)S_P2于影像處理電路100的該當(dāng)前操作周期中經(jīng)由第一傳輸開(kāi)關(guān)126以及第二傳輸開(kāi)關(guān)128傳輸之前，重置開(kāi)關(guān)164重置功率放大器162。舉例來(lái)說(shuō)，重置開(kāi)關(guān)164可以在第二傳輸開(kāi)關(guān)128于影像處理電路100的該當(dāng)前操作周期傳輸?shù)谝幌袼匦盘?hào)S_P1和第二像素信號(hào)S_P2之前，重置功率放大器162 ;或是重置開(kāi)關(guān)164可以在第一傳輸開(kāi)關(guān)126以及第二傳輸開(kāi)關(guān)128于影像處理電路100的該當(dāng)前操作周期傳輸?shù)谝幌袼匦盘?hào)S_P1之前，重置功率放大器162。重置開(kāi)關(guān)164亦會(huì)在讀出電路160將更新后第二像素信號(hào)S_P2’寫(xiě)回儲(chǔ)存電容124之前，重置功率放大器162。同時(shí)應(yīng)注意的是，由于信號(hào)傳輸過(guò)程中會(huì)有信號(hào)衰減的現(xiàn)象，因此儲(chǔ)存電容124所儲(chǔ)存的更新后第二像素信號(hào)S_P2’的強(qiáng)度是小于處理單元140所產(chǎn)生的更新后第二像素信號(hào)S_P2’的強(qiáng)度。
[0029]然而，本發(fā)明并不局限于上述用于說(shuō)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)能輕易地利用其它經(jīng)過(guò)變化的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。舉例來(lái)說(shuō)，影像處理電路100可以修改成使用包含有多個(gè)像素感測(cè)器的一像素感測(cè)器陣列，且每一像素感測(cè)器的規(guī)格都和像素感測(cè)器120相同，在此設(shè)計(jì)變化中，于影像處理電路100的同一操作周期中，該多個(gè)像素感測(cè)器所產(chǎn)生的多個(gè)第一像素信號(hào)S_P1可以被共同地視為一第一幀數(shù)據(jù)(frame data)Fl，而相對(duì)應(yīng)的多個(gè)第二像素信號(hào)S_P2可以被共同地視為一第二幀數(shù)據(jù)F2，以及相對(duì)應(yīng)的多個(gè)更新后第二像素信號(hào)S_P2’的可以被共同地視為一更新后幀數(shù)據(jù)F2’。除此之外，處理單元140將第一中貞數(shù)據(jù)Fl除以混合比例(mixed rat1)M,并結(jié)合一第一巾貞數(shù)據(jù)商數(shù)(divided first framedata) F1’以及第二幀數(shù)據(jù)F2來(lái)產(chǎn)生更新后第二幀數(shù)據(jù)F2’，這樣一來(lái)，更新后第二幀數(shù)據(jù)F2’便可以表示為F2’= F2*G+F1/M。還原比例(restore rat1)G是用來(lái)說(shuō)明信號(hào)傳輸時(shí)的信號(hào)衰減，其值小于I。更新后第二幀數(shù)據(jù)F2’稍后在影像處理電路100的下一操作周期時(shí)被用來(lái)當(dāng)作第二幀數(shù)據(jù)F2。上述操作會(huì)周而復(fù)始地重復(fù)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)能輕易地了解到，在已知還原比例G小于I的情況下，隨著程序的進(jìn)行，第二幀數(shù)據(jù)F2逐漸收斂至一定值，換句話說(shuō)，影像處理電路100可以使用此程序來(lái)衰減脈沖噪聲，并且得到一高度改善的信噪比。
[0030]請(qǐng)參考圖2，圖2為圖1所示的本發(fā)明影像處理電路100的控制信號(hào)的時(shí)序圖。在影像處理電路100的一個(gè)操作周期里面，一重置控制信號(hào)S_RST和一延遲重置控制信號(hào)S_RSTD都在時(shí)間tl被設(shè)為I (高值)以針對(duì)功率放大器162執(zhí)行一重置操作。重置控制信號(hào)S_RST的值維持一時(shí)段Trst，而延遲重置控制信號(hào)S_RSTD則維持一較長(zhǎng)的時(shí)段Trstd。在該重置操作之后，一第二傳輸開(kāi)關(guān)控制信號(hào)S_TX2被設(shè)為I并且維持一時(shí)段Trd以執(zhí)行第二像素信號(hào)S_P2的讀出操作。接著，重置控制信號(hào)S_RST和延遲重置控制信號(hào)S_RSTD在時(shí)間t3再度被設(shè)為I以針對(duì)功率放大器162執(zhí)行該重置操作。重置控制信號(hào)S_RST和延遲重置控制信號(hào)S_RSTD同樣分別維持時(shí)段Trst和時(shí)段Trstd。在該重置操作之后，第二傳輸開(kāi)關(guān)控制信號(hào)S_TX2和一第一傳輸開(kāi)關(guān)控制信號(hào)S_TX1都會(huì)在時(shí)間t4被設(shè)為I并且維持時(shí)段Trd，以執(zhí)行第一像素信號(hào)S_P1的讀出操作。在第一像素信號(hào)S_P1的讀出操作之后，接著重置控制信號(hào)S_RST和延遲重置控制信號(hào)S_RSTD在時(shí)間t5再度被設(shè)為I以針對(duì)功率放大器162執(zhí)行該重置操作。重置控制信號(hào)S_RST的值同樣維持時(shí)段Trst，而延遲重置控制信號(hào)S_RSTD則維持一時(shí)段Trstd’。第二傳輸開(kāi)關(guān)控制信號(hào)S_TX也會(huì)在時(shí)間t5時(shí)被設(shè)為I以執(zhí)行更新后第二像素信號(hào)S_P2’的一還原操作。第二傳輸開(kāi)關(guān)控制信號(hào)S_TX2會(huì)維持一時(shí)段Twt，其中時(shí)段Trstd’較時(shí)段Twt來(lái)得長(zhǎng)。請(qǐng)注意，第一開(kāi)關(guān)168是受到一反相延遲設(shè)定控制信號(hào)S_NRSTD所控制，其是延遲重置控制信號(hào)S_RSTD的反相信號(hào)。本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀過(guò)上述說(shuō)明后，應(yīng)能輕易地了解關(guān)于延遲重置控制信號(hào)S_RSTD的操作，故在此為簡(jiǎn)潔起見(jiàn)便不多作贅述。
[0031]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明的權(quán)利要求所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種影像處理電路，包含有: 至少一像素感測(cè)器，包含有: 一光感測(cè)器，用來(lái)產(chǎn)生一第一像素信號(hào)； 一儲(chǔ)存電容，用來(lái)儲(chǔ)存一第二像素信號(hào)； 一第一傳輸開(kāi)關(guān)，稱(chēng)接于該光感測(cè)器以及該儲(chǔ)存電容之間，用來(lái)傳輸該第一像素信號(hào); 一第二傳輸開(kāi)關(guān)，耦接于該儲(chǔ)存電容以及該讀出電路之間，用來(lái)傳輸該第一像素信號(hào)以及該第二像素信號(hào)；以及 一浮接擴(kuò)散，用來(lái)儲(chǔ)存光電子；以及 一處理單元，耦接至該像素感測(cè)器，用來(lái)在該影像處理電路的一當(dāng)前操作周期中，依據(jù)該第一像素信號(hào)以及該第二像素信號(hào)來(lái)產(chǎn)生一更新后第二像素信號(hào)，其中在該影像處理電路的一下一操作周期來(lái)到之前，該更新后第二像素信號(hào)是儲(chǔ)存于該儲(chǔ)存電容。
2.如權(quán)利要求1所述的影像處理電路，其中該處理單元將該第一像素信號(hào)除以一預(yù)定因數(shù)，并結(jié)合一第一像素信號(hào)商數(shù)以及該第二像素信號(hào)來(lái)產(chǎn)生該更新后第二像素信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的影像處理電路，其中該儲(chǔ)存電容所儲(chǔ)存的該更新后第二像素信號(hào)的一強(qiáng)度小于該處理單元所產(chǎn)生的該更新后第二像素信號(hào)的一強(qiáng)度。
4.如權(quán)利要求1所述的影像處理電路，還包含有: 一讀出電路，耦接于該像素感測(cè)器以及該處理單元之間，包含有: 一功率放大器，用來(lái)輸出該第一像素信號(hào)以及該第二像素信號(hào)至該處理單元；以及 一重置開(kāi)關(guān)，用來(lái)重置該功率放大器。
5.如權(quán)利要求4所述的影像處理電路，其中該像素感測(cè)器以及該讀出電路構(gòu)成一主動(dòng)像素感測(cè)器。
6.如權(quán)利要求4所述的影像處理電路，其中該讀出電路還用來(lái)將該更新后第二像素信號(hào)寫(xiě)回該儲(chǔ)存電容。
7.如權(quán)利要求6所述的影像處理電路，其中在該讀出電路將該更新后第二像素信號(hào)寫(xiě)回該儲(chǔ)存電容之前，該重置開(kāi)關(guān)重置該功率放大器。
8.如權(quán)利要求4所述的影像處理電路，其中在該第二傳輸開(kāi)關(guān)于該影像處理電路的該當(dāng)前操作周期中傳輸該第一像素信號(hào)以及該第二像素信號(hào)之前，該重置開(kāi)關(guān)重置該功率放大器。
9.如權(quán)利要求4所述的影像處理電路，其中在該第一傳輸開(kāi)關(guān)以及該第二傳輸開(kāi)關(guān)于該影像處理電路的該當(dāng)前操作周期中傳輸該第一像素信號(hào)之前，該重置開(kāi)關(guān)重置該功率放大器。
【文檔編號(hào)】H04N5/213GK104469189SQ201410286243
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】印秉宏 申請(qǐng)人:恒景科技股份有限公司