影像传感器制造技术

本发明专利技术公开一种影像传感器，包括有一画素单元以及一画素读取电路。该画素单元包括一影像画素数组，其包括多个影像画素行；一第一参考画素数组，其包括多个第一参考画素行；以及一偏压电路，耦接该多个影像画素行并产生多个行感测信号，以及耦接该多个第一参考画素行并产生多个第一参考信号，以及更根据该多个第一参考信号产生一第一平均参考电压信号。该画素读取电路依据该多个行感测信号与该第一平均参考电压信号来产生多个重置值及多个取样值，其中该多个第一参考画素列少于该多个影像画素列。

【技术实现步骤摘要】
影像传感器
本专利技术涉及一种影像传感器，尤其涉及一种可共享一至多个参考画素列消除不同影像画素列的列噪声，以减少参考画素面积，并在数字形式消除列噪声时避免降低图框率（framerate），或在模拟形式消除列噪声时避免额外噪声并减少电路面积的影像传感器。
技术介绍
一般来说，在影像传感器（imagesensor）中，以一画素读取电路，如关联双取样器（correlationdoublesampling，CDS），逐列读取影像画素列而产生重置值及取样值，因此在读取不同影像画素列时，若系统电压、接地电位、偏压参考电压等外部电位因随机噪声发生扰动，即使实际上不同影像画素列图案相同，画素读取电路仅会因随机噪声而读出不同重置值及取样值。在此情况下，公知影像传感器通常设置参考画素数组以消除随机噪声所造成的列噪声。请参考图1，图1为公知一影像传感器10的示意图。如图1所示，影像传感器10包括有一画素单元100、一画素读取电路102、一控制电路104、一列控制电路106、一栏译码器108、一差动放大器110、一模拟数字转换器（analogtodigitalconverter，ADC）112以及一影像信号处理器（imagesignalprocessor）114，其中，画素单元100还包括有一影像画素数组116以及一遮光区画素数组118，并选择性包括一参考画素数组120，参考画素数组120设置在影像画素数组116每一列末端（也可为前端）。简单来说，在进行影像感测时，影像画素数组116中各画素的感光二极管感光后产生电荷储存在相对应感测电容中，接着控制电路104控制列控制电路106、栏译码器108以及画素读取电路102，使得画素读取电路102对影像画素数组102逐列取样而产生各画素的重置值及取样值后，再由差动放大器110、模拟数字转换器112以及影像信号处理器114将重置值与取样值的差进行放大、模拟数字转换以及影像信号处理。其中，在进行影像感测时，遮光区画素数组118及参考画素数组120中并不照光，以分别提供暗电流及画素读取电路102取样时随机噪声的信息，使得画素读取电路102或影像信号处理器114可分别以模拟或数字形式消除暗电流及随机噪声。详细来说，请参考图2A至图2C，图2A为公知用来实现图1所示的影像传感器10的一影像传感器20的示意图，图2B为图2A中一画素202的示意图，图2C为图2A及图2B中信号的时序示意图。简单来说，如图2A至图2C所示，影像画素数组116包括有影像画素列R1～Rn、影像画素行C1～Cm，画素202可为影像画素数组116中任一画素（如位在影像画素列R1～Rn、影像画素行C1～Cm任一交点的画素），画素读取电路200包括取样保存电路SHC1～SHCm分别对应于影像画素行C1～Cm。在此结构下，在进行影像感测时，一感光二极管204感光后产生电荷储存在一感测电容206中做为一感测信号，当一偏压参考电压BIAS为高准位且一列选择信号选择画素202所在的影像画素列而导通一列开关RS后，一画素重置开关RST与一重置开关SHR先依序开启，根据一系统电压VDD（非感测电容206所储存感测信号）导通一晶体管208以储存电荷在一重置电容CR做为一重置值，接着一画素传送开关TX与一取样开关SHS再依序开启以根据感测信号导通晶体管208储存电荷在一取样电容CS做为一取样值，其中，在读取重置值及取样值时，一平均参考电压信号切换开关组ARVS可分别通过开关SW2、SW1控制重置电容CR及取样电容CS的一端连接一参考电压VREF以消除非理想因素（如暗电流等）。最后，一切换开关CB导通且相对应一行选取电路CSC控制相对应字段的开关导通，以将相对应重置电容CR及取样电容CS所储存的重置值及取样值的差值送至差动放大器110进行后续处理。然而，由于影像传感器20未包括参考画素数组120供画素读取电路200或影像信号处理器114补偿随机噪声，仅在画素读取电路200增设一电容CB在一偏压电路210中偏压参考电压BIAS的输入端点避免随机噪声由偏压电路210进入画素读取电路200，因此仍会因其它外部电位具有随机噪声使影像具有列噪声。此外，请参考图3，图3为公知用来实现影像传感器10的一影像传感器30的示意图。影像传感器30与影像传感器20部分相同，因此功能相同的组件与信号以相同符号表示，影像传感器30与影像传感器20的主要差别在于，影像传感器30包括参考画素数组120（包括参考画素列RR1～RRn及参考画素行Cm+1～Cm+k），且一画素读取电路300还包括取样保存电路SHCm+1～SHCm+k分别对应于参考画素数组120中参考画素行Cm+1～Cm+k，其中，参考画素行Cm+1～Cm+k设置在影像画素行C1～Cm后端（参考画素列RR1～RRn延续影像画素列R1～Rn进行设置），画素202也可为参考画素数组120中任一参考画素，唯参考画素在进行影像感测时不照光或不感光，其中取样保存电路SHCm+1～SHCm+k与取样保存电路SHC1～SHCm具有相同结构。在此结构下，在进行影像感测时，影像画素数组116照光而遮光区画素数组118及参考画素数组120不照光（或设置为非感光型画素），画素读取电路300再利用与上述画素读取电路200相似方式，利用取样保存电路SHC1～SHCm及SHCm+1～SHCm+k分别逐列读取影像画素列R1～Rn及参考画素列RR1～RRn得到相对应重置值与取样值及相对应参考重置值与参考取样值，再由差动放大器110、模拟数字转换器112以及影像信号处理器114将重置值与取样值的差及参考重置值与参考取样值的差进行放大、模拟数字转换以及影像信号处理。在此情况下，影像信号处理器114进行影像信号处理时，会在数字形式下将影像画素列R1～Rn中特定影像画素列的画素的重置值与取样值的差减去相对应参考画素列RR1～RRn中相对应特定参考画素列的画素的参考重置值与参考取样值的差的平均值，以消除外部电位因随机噪声扰动的影响。再者，在美国专利号8310569中，各取样保存电路还包括放大器，且以相对应平均电容取代相对应取样保存电路参考画素行的取样保存电路，其中平均电容可如前述读取重置值及取样值的操作储存电荷并进行平均产生一平均参考电压予各放大器，以直接以模拟形式提供平均参考电压在重置电容及取样电容另一端消除外部电位因随机噪声扰动的影响。除此之外，在美国专利号8310569中，参考画素数组仅还包括各一参考画素分别对应于各影像画素行，然后由画素读取电路如前述读取重置值及取样值的操作直接产生各参考电压，以直接以模拟形式提供各参考电压在重置电容及取样电容另一端消除外部电位因随机噪声扰动的影响。
技术实现思路
本专利技术的主要目的即在于提供一种可共享一至多个参考画素列消除不同影像画素列的列噪声，以减少参考画素面积，并在数字形式消除列噪声时避免降低图框率，或在模拟形式消除列噪声时避免额外噪声并减少电路面积的影像传感器。本专利技术公开一种影像传感器，该影像传感器包括有一画素单元以及一画素读取电路。该画素单元包括一影像画素数组，包括多个影像画素，排列为多个影像画素列与多个影像画素行；一第一参考画素数组，包括多个第一参考画素，排列为一至多个第一参考画素列与多个第一参考画本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种影像传感器，其特征在于，包括有：一画素单元，包括：一影像画素数组，包括多个影像画素，排列为多个影像画素列与多个影像画素行；一第一参考画素数组，包括多个第一参考画素，排列为一至多个第一参考画素列与多个第一参考画素行；以及一偏压电路，耦接于该影像画素数组、该第一参考画素数组与一画素读取电路之间，该偏压电路依据一偏压电压，而在与该多个影像画素行相耦接的多个节点产生多个行感测信号，在与该多个第一参考画素行相耦接的多个节点产生多个第一参考信号，以及更将该多个第一参考信号转换为一第一平均参考电压信号；以及该画素读取电路，耦合至该画素单元中的该偏压电路，以依据该多个行感测信号与该第一平均参考电压信号来产生多个重置值及多个取样值，其中该多个影像画素列包括多个第一影像画素列，该多个第一影像画素列的总列数为M1，该一至多个第一参考画素列的总列数为N1，M1>N1。

【技术特征摘要】
1.一种影像传感器，其特征在于，包括有：一画素单元，包括：一影像画素数组，包括多个影像画素，排列为多个影像画素列与多个影像画素行；一第一参考画素数组，包括多个第一参考画素，排列为一或多个第一参考画素列与多个第一参考画素行；以及一偏压电路，耦接于该影像画素数组、该第一参考画素数组与一画素读取电路之间，该偏压电路依据一偏压电压，而在与该多个影像画素行相耦接的多个节点产生多个行感测信号，在与该多个第一参考画素行相耦接的多个节点产生多个第一参考信号，以及更将该多个第一参考信号直接耦合产生一第一平均参考电压信号；以及该画素读取电路，耦合至该画素单元中的该偏压电路，以依据该多个行感测信号与该第一平均参考电压信号来产生多个重置值及多个取样值，其中该多个影像画素列包括多个第一影像画素列，该多个第一影像画素列的总列数为M1，该一或多个第一参考画素列的总列数为N1，M1>N1。2.如权利要求1所述的影像传感器，其特征在于，该多个第一参考画素设置在一遮光区或设置为非感光型画素。3.如权利要求1所述的影像传感器，其特征在于，N1＝1。4.如权利要求1所述的影像传感器，其特征在于，当该画素读取电路读取该多个第一影像画素列当中每一影像画素列时，该一或多个第一参考画素列当中每一者均开启。5.如权利要求1所述的影像传感器，其特征在于，当该画素读取电路读取该多个第一影像画素列当中的一影像画素列时，该一或多个第一参考画素列当中的一第一组参考画素列开启，当该画素读取电路读取该多个第一影像画素列当中的另一影像画素列时，该一或多个第一参考画素列当中的一第二组参考画素列开启，其中该第一组参考画素列与该第二组参考画素列包括一或多个相同的参考画素列。6.如权利要求1所述的影像传感器，其特征在于，该画素单元更包括：一第二参考画素数组，包括多个第二参考画素，排列为一或多个第二参考画素列与多个第二参考画素行，其中该偏压电路，更耦接至该第二参考画素数组，该偏压电路依据该偏压电压，而在与该多个第二参考画素行相耦接的多个节点产生多个第二参考信号，以及更将该多个第二参考信号转换为一第二平均参考电压信号，该画素读取电路，更耦合至该第二参考画素数组，以依据该多个行感测信号以及该第一平均参考电压信号及该第二平均参考电压信号当中的一者来产生该多个重置值及该多个取样值，以及该多个影像画素列更包括多个第二影像画素列，其中该多个第二影像画素列的总列数为M2，该多个第二参考画素列的总列数为N2，M2>N2。7.如权利要求6所述的影像传感器，其特征在于，该画素单元更包括一平均参考电压信号选择单元，耦接于该第一参考画素数组与该第二参考画素数组之间，用来当该画素读取电路读取该第一影像画素列当中任一者时，选择该第一平均参考电压信号至该画素读取电路，以及当该画素读取电路读取该第二影像画素列当中任一者时，选择该第二平均参考电压信号至该画素读取电路。8.如权利要求6所述的影像传感器，其特征在于，N2＝1。9.如权利要求1所述的影像传感器，其特征在于，该第一参考画素数组更包括多个第二参考画素，排列为一或多个第二参考画素列与多个第二参考画素行，该多个第二参考画素行耦接至该多个第一参考画素行，而与该多个第一参考画素共同提供该多个第一参考电压信号，以及该多个影像画素列更包括多个第二影像画素列，该多个第二影像画素列的总列数为M2，该多个第二参考画素列的总列数为N2，M2>N2。10.如权利要求9所述的影像传感器，其特征在于，当该画素读取电路读取该多个第一影像画素列时，该多个第一参考画素开启以及该多个第二参考画素关闭，以及当该画素读取电路读取该多个第二影像画素列时，该多个第一参考画素关闭以及该多个第二参考画素开启。11.如权利要求9所述的影像传感器，其特征在于，N2＝1。12.如权利要求1所述的影像传感器，其特征在于，该一或多个参考画素列布局在该多个影像画素列中的首列或末列的其中一侧，且与平行于该多个影像画素列。13.如权利要求1所述的影像传感器，其特征在于，该一或多个参考画素列布局为垂直于该多个影像画素行。14.如权利要求1所述的影像传感器，其特征在于，该一或多个第一参考画素列当中每一者所包括的参考画素的数量小于等于该多个影像画素列当中每一者所包括的影像画素的数量。15.如权利要求1所述的影像传感器，其特征在于，当该画素读取电路读取该多个影像画素列当中任一者时，该第一平均参考电压信号做为一参考电压对该多个行感测信号进行取样保存，以产生该多个重置值与该多个取样值。16.如权利要求1所述的影像传感器，其特征在于，该画素读取电路包括有多个取样保存电路分别对应于该多个行感测信号，各取样保存电路分别对该多个行感测信号进行取样与保存，以产生该多个重置值当中的一者及该多个取样值当中的一者。17.如权利要求1所述的影像传感器，其特征在于，该画素读取电路包括有多个取样...

【专利技术属性】
技术研发人员：温文燊，孟昭宇，
申请(专利权)人：联咏科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71