图像感测器及成像系统的运作方法技术方案

本发明专利技术提出一种图像感测器的运作方法，该运作方法包含：以所述驱动电路产生高电平信号和低电平信号；相对所述高电平信号期间，同时曝光全部的所述多个感测像素以储存多个第一电荷量；相对所述低电平信号期间，转移第一列的所述感测像素的所述第一电荷量至所述第一储存电路；相对所述低电平信号期间，曝光所述第一列的所述感测像素以储存多个第二电荷量；相对所述低电平信号期间，转移所述第一列的所述感测像素的所述第二电荷量至所述第二储存电路；以及以所述差分单元对所述第一储存电路中的所述第一电荷量和所述第二储存电路中的所述第二电荷量进行模拟差分，以输出对应第一列的模拟图像信号。

Operation method of image sensor and imaging system

The invention provides an operation method of an image sensor, which includes: generating high-level signal and low-level signal with the driving circuit; exposing all the sensing pixels at the same time to store multiple first charges relative to the high-level signal period; and transferring relative to the low-level signal period. The first charge amount of the sensing pixel in the first column to the first storage circuit; exposes the sensing pixel in the first column to store multiple second charge amounts relative to the low-level signal; and transfers the second charge amount of the sensing pixel in the first column to the first storage circuit relative to the low-level signal. To the second storage circuit, and to analog differential the first charge amount in the first storage circuit and the second charge amount in the second storage circuit with the difference unit to output analog image signals corresponding to the first column.

【技术实现步骤摘要】
图像感测器及成像系统的运作方法本申请是申请日为2014年09月10日，申请号为201410457506.5，专利技术名称为“图像感测器及其运作方法”的中国专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术关于一种图像感测器，特别关于一种运用模拟差分以消除环境光干扰的图像感测器及其运作方法。
技术介绍
已知图像感测器通常具有多个阵列排列的感测像素，其中所述图像感测器的一种运作方法可使用滚动快门(RollingShutter)，例如以控制信号依次启动所述图像感测器中每一列的所述感测像素以获取图像。由于每一列的所述感测像素为依次启动而非同时启动(也即每一列的所述感测像素开始曝光的时间不同)，获取快速移动的物件图像时，使用滚动快门所获取的图像可能会有失真(distortion)的问题。另一种图像感测器的运作方法可使用全域快门(GlobalShutter)，例如以控制信号同时启动所述图像感测器中全部感测像素以至于每一列的所述感测像素可在同一时间开始曝光以获取图像，因此，使用全域快门的图像感测器可避免所述图像失真的问题。然而，使用全域快门的图像感测器在获取图像时，为了消除环境光的干扰或降低图像噪声，已知一种解决方式是通过图像后处理的方式将两张数字图像帧直接相减以获得差分图像帧。例如，请参照图1A和1B，图1A为已知使用全域快门的图像感测器91的图像获取的时序图。假设所述图像感测器91具有4个感测像素列R1-R4，在第一期间P1，光源开启预设时间且所述感测像素列R1-R4同时曝光，接着关闭所述光源并依次读取所述感测像素列R1至R4以输出第一图像信号；在第二期间P2，所述光源关闭并以所述预设时间同时曝光所述感测像素列R1-R4并依次读取所述感测像素列R1至R4以输出第二图像信号。接着，请参照图1B，所述图像感测器91所输出的所述第一图像信号先通过模拟数字转换器93转换成第一数字信号9a并储存在数字缓冲区95。接着，将所述第二图像信号通过所述模拟数字转换器93转换成第二数字信号9b。最后，再将所述第一数字信号9a减去所述第二数字信号9b以获得消除环境光的第三数字信号9c。然而，此种方法中，包含所述图像感测器91的系统需设置所述数字缓冲区95且所述图像感测器91必须连续输出两张图像帧(例如根据所述第一数字信号9a和所述第二数字信号9b所形成的图像帧)才能获得一张处理后的图像帧(例如根据所述第三数字信号9c所形成的图像帧)。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种运用模拟差分以消除环境光干扰的方法及使用该方法的图像感测器。本专利技术的目的在提供一种图像感测器，其所输出的每一张模拟图像已消除环境光的干扰。本专利技术另一目的在提供一种图像感测器，其可降低接近一倍的功率消耗且不需使用数字缓冲器用以储存图像帧供进行两张数字图像帧的差分运算。为达上述目的，本专利技术提供一种图像感测器的运作方法。所述图像感测器包含驱动电路、阵列排列的多个感测像素及输出电路。所述输出电路包含第一储存电路、第二储存电路及差分单元。所述运作方法包含：以所述驱动电路产生高电平信号和低电平信号；相对所述高电平信号期间，同时曝光全部的所述多个感测像素以储存多个第一电荷量；相对所述低电平信号期间，转移第一列的所述感测像素的所述第一电荷量至所述第一储存电路；相对所述低电平信号期间，曝光所述第一列的所述感测像素以储存多个第二电荷量；相对所述低电平信号期间，转移所述第一列的所述感测像素的所述第二电荷量至所述第二储存电路；以及以所述差分单元对所述第一储存电路中的所述第一电荷量和所述第二储存电路中的所述第二电荷量进行模拟差分，以输出对应第一列的模拟图像信号。本专利技术还提供一种成像系统的运作方法。所述成像系统包含光源、阵列排列的多个感测像素及输出电路。所述输出电路包含第一储存电路、第二储存电路及差分单元。所述运作方法包含：开启所述光源并同时曝光全部的所述多个感测像素以储存多个第一电荷量；关闭所述光源并转移第一列的所述感测像素的所述第一电荷量至所述第一储存电路；曝光所述第一列的所述感测像素以储存多个第二电荷量；转移所述第一列的所述感测像素的所述第二电荷量至所述第二储存电路；以及以所述差分单元对所述第一储存电路中的所述第一电荷量和所述第二储存电路中的所述第二电荷量进行模拟差分，以输出对应第一列的模拟图像信号。为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显，下文将配合所附图示，详细说明如下。此外，在本专利技术的说明中，相同的构件以相同的符号表示，在此先述明。附图说明图1A为已知使用全域快门的图像感测器的图像获取的时序图；图1B为已知两张图像帧在数字端进行差分运算的方块图；图2为本专利技术某些实施例的图像感测器的电路图；图3为本专利技术某些实施例的图像感测器的运作方法的流程图；图4为对应图2和3的多个开关元件的时序图；图5为本专利技术某些实施例的图像感测器的方块图；图6为本专利技术某些实施例包含多个感测像素的成像系统的示意图；图7为对应图6的时序图。附图标记说明S1-S5步骤具体实施方式图2为本专利技术某些实施例的图像感测器1的电路图。所述图像感测器1用以感测光能量并转换成电信号。所述图像感测器1包含至少一光电转换电路10和输出电路20，其中所述光电转换电路10的输出端与所述输出电路20的输入端之间以位元线70连接。图像感测器可具有多个阵列排列的光电转换电路以作为感测像素，且每一行的所述光电转换电路的输出端可通过位元线电性连接至输出电路的输入端。例如，包含M×N个像素的图像感测器通常具有M×N个光电转换电路以及M个或N个输出电路和位元线。为简化图式，图2仅例示性地绘示所述图像感测器1中两个光电转换电路10、10'、一个输出电路20和一条位元线70。可以了解的是，所述光电转换电路10和所述光电转换电路10'虽然具有不同标号，但两者具有相同结构，用以表示所述图像感测器1其中一行的两个感测像素(例如第一行第一列的感测像素和第一行第二列的感测像素)。必须说明的是，在获取图像帧时，所述图像感测器10可搭配至少一光源(未绘示)用以提供图像获取时所需的光，故所述光源可称为补光灯(例如发光二极体)。所述图像感测器10包含信号产生器或时序控制器(未绘示)用以依次发出高电平信号和低电平信号以驱动所述光源的启闭，但不限在此。其他实施例中，所述高电平信号和所述低电平信号可由包含所述图像感测器10的成像系统提供，例如由所述成像系统的控制电路提供，且被提供至所述图像感测器10。某些实施例中，光源与图像感测器可包含在同一图像感测器封装中而由时序控制器同时控制光源与图像感测器的运作。某些实施例中，光源位于图像感测器外部，而所述图像感测器可产生所述高电平信号和所述低电平信号以控制所述光源。必须说明的是，虽然此处分别以高电平信号和低电平信号进行说明，然上述信号产生器、时序控制器或控制电路可仅产生高电平信号，而所述低电平信号表示未产生信号，例如信号值为零。所述光电转换电路10用以相对高电平信号期间储存第一电荷量Q1和相对低电平信号期间储存第二电荷量Q2，其中所述高电平信号驱动所述光源开启而所述低电平信号控制所述光源关闭。也就是说，所述光电转换电路10储存所述第一电荷量Q1的同时所述光源为开启，而所述光电转换电路10储存所述第二电荷量Q2的同时所述光源为关闭。所述光电转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像感测器的运作方法，该图像感测器包含驱动电路、阵列排列的多个感测像素及输出电路，该输出电路包含第一储存电路、第二储存电路及差分单元，所述运作方法包含：以所述驱动电路产生高电平信号和低电平信号；相对所述高电平信号期间，同时曝光全部的所述多个感测像素以储存多个第一电荷量；相对所述低电平信号期间，转移第一列的所述感测像素的所述第一电荷量至所述第一储存电路；相对所述低电平信号期间，曝光所述第一列的所述感测像素以储存多个第二电荷量；相对所述低电平信号期间，转移所述第一列的所述感测像素的所述第二电荷量至所述第二储存电路；以及以所述差分单元对所述第一储存电路中的所述第一电荷量和所述第二储存电路中的所述第二电荷量进行模拟差分，以输出对应第一列的模拟图像信号。

【技术特征摘要】
1.一种图像感测器的运作方法，该图像感测器包含驱动电路、阵列排列的多个感测像素及输出电路，该输出电路包含第一储存电路、第二储存电路及差分单元，所述运作方法包含：以所述驱动电路产生高电平信号和低电平信号；相对所述高电平信号期间，同时曝光全部的所述多个感测像素以储存多个第一电荷量；相对所述低电平信号期间，转移第一列的所述感测像素的所述第一电荷量至所述第一储存电路；相对所述低电平信号期间，曝光所述第一列的所述感测像素以储存多个第二电荷量；相对所述低电平信号期间，转移所述第一列的所述感测像素的所述第二电荷量至所述第二储存电路；以及以所述差分单元对所述第一储存电路中的所述第一电荷量和所述第二储存电路中的所述第二电荷量进行模拟差分，以输出对应第一列的模拟图像信号。2.根据权利要求1所述的运作方法，其中所述第一储存电路和所述第二储存电路分别包含开关元件和储存电容，所述运作方法还包含：以所述开关元件控制所述感测像素的所述第一电荷量和所述第二电荷量转移至所述储存电容。3.根据权利要求2所述的运作方法，其中所述第一储存电路还包含比较器，所述运作方法还包含：以所述比较器比较所述储存电容的电压与参考电压以判断是否施行自动曝光。4.根据权利要求1所述的运作方法，该运作方法还包含：依次输出对应第二列以后的每一列的所述感测像素的模拟图像信号。5.根据权利要求1所述的运作方法，其中所述多个感测像素分别包含转移电路，所述运作方法还包含：以所述转移电路从所述感测像素转移所述第一电荷量...

【专利技术属性】
技术研发人员：许恩峰，
申请(专利权)人：原相科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71