用于像素阵列的信号处理电路和方法以及图像传感器技术

本公开提供一种用于像素阵列的信号处理电路和信号处理方法以及图像传感器。所述信号处理电路(230)包括信号产生电路(232)、比较电路(234X)以及计数电路(236X)。所述信号产生电路用以根据第一斜坡信号和所述像素阵列输出的N个第一像素信号产生第二斜坡信号，其中N是正整数，所述第二斜坡信号包括所述N个第一像素信号携带的噪声信息。所述比较电路耦接到所述信号产生电路，用以将所述像素阵列输出的第二像素信号与所述第二斜坡信号作比较，以产生比较信号。所述计数电路耦接到所述比较电路，用以根据所述比较信号产生所述第二像素信号的计数值。所述信号处理电路可实时地扣除有源像素信号与暗像素信号共同包括的噪声信息。

Signal processing circuit and method for pixel array and image sensor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于像素阵列的信号处理电路和方法以及图像传感器
本公开涉及像素信号处理技术，尤其涉及一种用于像素阵列的信号处理电路和信号处理方法，及其相关的图像传感器。
技术介绍
采用主动降噪(activenoisereduction，ANC)的图像传感器的像素阵列包括有源像素(activepixel)和暗像素(darkpixel)。图像传感器分别对有源像素产生的有源像素信号以及暗像素产生的暗像素信号进行采样，并将有源像素信号的采样结果扣除暗像素的采样结果，以减少有源像素信号的采样结果包括的噪声信息。然而，由于像素阵列受到的噪声干扰会随时间变化，且图像传感器分别在不同的时间点采样暗像素信号和有源像素信号，因此，暗像素信号的采样结果所携带的噪声信息与有源像素信号的采样结果所携带的噪声信息有相当的差异，造成降噪的效果有限。因此，需要一种创新的信号处理方案，其可有效降低像素信号包括的噪声信息。
技术实现思路
本公开的目的之一在于提供一种用于像素阵列的信号处理电路和信号处理方法，及其相关的图像传感器，来解决上述问题。本公开的一实施例提供了一种用于像素阵列的信号处理电路。所述信号处理电路包括一信号产生电路、一比较电路以及一计数电路。所述信号产生电路用以根据一第一斜坡信号和所述像素阵列输出的N个第一像素信号产生一第二斜坡信号，其中N是正整数，所述第二斜坡信号包括所述N个第一像素信号携带的噪声信息。所述比较电路耦接到所述信号产生电路，用以将所述像素阵列输出的一第二像素信号与所述第二斜坡信号作比较，以产生一比较信号。所述计数电路耦接到所述比较电路，用以根据所述比较信号产生所述第二像素信号的计数值。本公开的一实施例提供了一种图像传感器。所述图像传感器包括一像素阵列以及一信号处理电路。所述像素阵列包括多个有源像素和多个暗像素。所述信号处理电路耦接到所述像素阵列，并包括一信号产生电路、一第一比较电路、一第二比较电路、一第一计数电路以及一第二计数电路。所述信号产生电路用以根据一第一斜坡信号和所述多个暗像素中的N个暗像素分别输出的N个暗像素信号产生一第二斜坡信号，其中N是正整数，所述第二斜坡信号包括所述N个暗像素信号携带的噪声信息。所述第一比较电路耦接到所述多个有源像素中的至少一个有源像素和所述信号产生电路，用以将所述有源像素输出的一有源像素信号与所述第二斜坡信号作比较，以产生一第一比较信号。所述第二比较电路耦接到所述N个暗像素中的至少一个暗像素和所述信号产生电路，用以将所述暗像素输出的一暗像素信号与所述第二斜坡信号作比较，以产生一第二比较信号。所述第一计数电路耦接到所述第一比较电路，用以根据所述第一比较信号产生所述有源像素信号的计数值。所述第二计数电路耦接到所述第二比较电路，用以根据所述第二比较信号产生所述暗像素信号的计数值。本公开的一实施例提供了一种像素阵列的信号处理方法。所述信号处理方法包括：根据一第一斜坡信号和所述像素阵列输出的N个第一像素信号产生一第二斜坡信号，其中N是正整数，所述第二斜坡信号包括所述N个第一像素信号携带的噪声信息；将所述像素阵列输出的一第二像素信号与所述第二斜坡信号作比较，以产生一比较信号；以及根据所述比较信号产生所述第二像素信号的计数值。附图说明图1是本公开的图像传感器的一实施例的功能方框示意图。图2是图1所示的信号处理电路的至少一部分的一实施例的示意图。图3是本公开的像素阵列的信号处理方法的一实施例的流程图。其中，附图标记说明如下：100图像传感器110像素阵列120控制电路130信号处理电路120控制电路130、230信号处理电路132、232信号产生电路1341-134R+Q、234X、234Y比较电路1361-136R+Q、236X、236Y计数电路242斜坡产生器244预处理电路246信号耦合电路247放大器248开关302、304、306步骤P1,1-PM,R有源像素P1,R+1-PM,R+Q暗像素CXP、CXN、CYP、CYN耦合电容C1-CN第一电容Ca第二电容TC1第一端TC2第二端TR参考端IN61、IN71第一输入端IN62、IN72第二输入端OUT6、OUT7输出端R1第一电阻R2第二电阻VR1第一斜坡信号VR2第二斜坡信号APS1-APSR、APSX有源像素信号DPS1-DPSQ、DPSY暗像素信号CR1-CRR+Q、CRX、CRY比较信号CT1-CTR+Q、CTX、CTY计数值具体实施方式在说明书及之前的权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的组件。本领域的技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及之前的权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的基准。在通篇说明书及之前的权利要求书当中所提及的“包括”为一开放式的用语，故应解释成“包括但不限定于”。此外，“耦接”一词在此包括任何直接和间接的电连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电连接于所述第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电连接到所述第二装置。图1是本公开的图像传感器的一实施例的功能方框示意图。图像传感器100可包括(但不限于)一像素阵列110、一控制电路120以及一信号处理电路130，其中像素阵列110包括排列成M行与R列的多个有源像素(亦可称作有源像素单元或有源像素电路)P1,1-PM,R以及排列成M行与Q列的多个暗像素(亦可称作暗像素单元或暗像素电路)P1,R+1-PM,R+Q，其中M、R和Q均为大于1的正整数。在此实施例中，多个暗像素P1,R+1-PM,R+Q可设置在像素阵列110的一侧(诸如多个有源像素P1,1-PM,R的右侧)，然而，本公开并不以此为限。例如，多个暗像素P1,R+1-PM,R+Q可设置在像素阵列110的另一侧(诸如多个有源像素P1,1-PM,R的左侧)。又例如，多个暗像素P1,R+1-PM,R+Q的一部分可设置在像素阵列110的一侧，多个暗像素P1,R+1-PM,R+Q的另一部分可设置在像素阵列110的另一侧。控制电路120耦接到像素阵列110，用以控制像素阵列110中各像素相关的操作(例如电荷转移、信号复位、信号放大和/或读出操作)，使各像素产生相应的像素信号，诸如多个有源像素信号APS1-APSR其中的一个或多个暗像素信号DPS1-DPSQ其中的一个。信号处理电路130耦接到像素阵列110，用以根据一个或多个暗像素输出的暗像素信号，来补偿一个或多个有源像素所输出的有源像素信号。在此实施例中，信号处理电路130还可根据携带有像素噪声的斜坡信号来采样像素阵列110输出的像素信号，以实时地减少/消除像素信号所携带的噪声信息，其中像本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于像素阵列的信号处理电路，其特征在于，包括：/n信号产生电路，用以根据第一斜坡信号和所述像素阵列输出的N个第一像素信号产生第二斜坡信号，其中N是正整数，所述第二斜坡信号包括所述N个第一像素信号携带的噪声信息；/n比较电路，耦接到所述信号产生电路，用以将所述像素阵列输出的第二像素信号与所述第二斜坡信号作比较，以产生比较信号；以及/n计数电路，耦接到所述比较电路，用以根据所述比较信号产生所述第二像素信号的计数值。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于像素阵列的信号处理电路，其特征在于，包括：
信号产生电路，用以根据第一斜坡信号和所述像素阵列输出的N个第一像素信号产生第二斜坡信号，其中N是正整数，所述第二斜坡信号包括所述N个第一像素信号携带的噪声信息；
比较电路，耦接到所述信号产生电路，用以将所述像素阵列输出的第二像素信号与所述第二斜坡信号作比较，以产生比较信号；以及
计数电路，耦接到所述比较电路，用以根据所述比较信号产生所述第二像素信号的计数值。


2.如权利要求1所述的信号处理电路，其特征在于，所述第二像素信号是所述N个第一像素信号其中的至少一个像素信号。


3.如权利要求1所述的信号处理电路，其特征在于，所述N个第一像素信号是所述像素阵列包括的N个暗像素各自产生的N个暗像素信号。


4.如权利要求1所述的信号处理电路，其特征在于，所述第二像素信号是所述像素阵列包括的暗像素所产生的暗像素信号或所述像素阵列包括的有源像素所产生的有源像素信号。


5.如权利要求1-4中任一项所述的信号处理电路，其特征在于，所述信号产生电路包括：
预处理电路，用以将所述N个第一像素信号合并为预处理信号，所述预处理信号包括所述N个第一像素信号携带的噪声信息；以及
信号耦合电路，耦接到所述预处理电路，用以将所述预处理信号耦合到所述第一斜坡信号以产生所述第二斜坡信号，其中所述信号耦合电路的第一输入端用以接收所述第一斜坡信号，所述信号耦合电路的第二输入端用以接收所述预处理信号，以及所述信号耦合电路的输出端用以输出所述第二斜坡信号。


6.如权利要求5所述的信号处理电路，其特征在于，所述预处理电路用以对所述N个第一像素信号各自的噪声电平执行平均操作以产生所述预处理信号，其中所述预处理信号的噪声电平是根据所述N个第一像素信号各自的噪声电平的平均来决定。


7.如权利要求5所述的信号处理电路，其特征在于，所述预处理电路包括：
N个第一电容，分别耦接到所述N个第一像素信号，其中每个第一电容均耦接于相应的第一像素信号与所述信号耦合电路的第二输入端之间；以及
第二电容，耦接于参考端与所述信号耦合电路的第二输入端之间。


8.如权利要求7所述的信号处理电路，其特征在于，所述N个第一电容中每个第一电容具有相同的电容值，以及所述第二电容的电容值等于所述N个第一电容的电容值总和。


9.如权利要求5所述的信号处理电路，其特征在于，所述信号耦合电路包括：
第一电阻；
放大器，其中所述放大器的第一输入端通过所述第一电阻耦接到所述第一斜坡信号，所述放大器的第二输入端作为所述信号耦合电路的第二输入端，以及所述放大器的输出端作为所述信号耦合电路的输出端；以及
第二电阻，耦接于所述放大器的第一输入端与所述放大器的输出端之间。


10.如权利要求9所述的信号处理电路，其特征在于，所述第一电阻和所述第二电阻具有相同的电阻值。


11.如权利要求5所述的信号处理电路，其特征在于，所述信号产生电路还包括：
开关，耦接于参考电压与所述信号耦合电路的第二输入端之间，用以将所述信号耦合电路的第二输入端复位到所述参考电压。


12.一种图像传感器，其特征在于，包括：
像素阵列，包括多个有源像素和多个暗像素；以及
信号处理电路，耦接到所述像素阵列，所述信号处理电路包括：
信号产生电路，用以根据第一斜坡信号和所述多个暗像素中的N个暗像素分别输出的N个暗像素信号产生第二斜坡信号，其中N是正整数，所述第二斜坡信号包括所述N个暗像素信号携带的噪声信息；
第一比较电路，耦接到所述多个有源像素中的至少一个有源像素和所述信号产生电路，用以将所述有源像素输出的有源像素信号与所述第二斜坡信号作比较，以产生第一比较信号；
第二比较电路，耦接到所述N个暗像素中的至少一个暗像素和...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐荣贵，
申请(专利权)人：深圳市汇顶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44