图像传感器以及图像传感方法技术

本发明专利技术提供一种图像传感器以及图像传感方法。在重置信号读出期间中，读出电路根据经过重置阶段重置后的第一像素电路的浮动扩散节点电压以及经过重置阶段重置后的第二像素电路的浮动扩散节点电压输出第一数字传感信号。在传感信号读出期间中，读出电路根据第一像素电路的传感电压结果以及经过同一重置阶段重置后的该第二像素电路的浮动扩散节点电压输出第二数字传感信号。图像处理电路判断第一数字传感信号以及第二数字传感信号的至少其中之一的数字值是否异常，以决定保留原数字值，或直接设定像素值或重新设定第二数字传感信号。信号。信号。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器以及图像传感方法


[0001]本专利技术涉及一种传感器，尤其涉及一种图像传感器以及图像传感方法。

技术介绍

[0002]一般来说，在图像传感器使用差动读取电路进行传感的过程中，若有强光照射图像传感器，或图像传感器用于传感强光时，图像传感器可能发生暗阳(Dark sun)效应。对此，图像传感器的像素阵列中的部分像素在传送晶体管未导通的情况下，其浮动扩散节点可能发生放电的情况，而导致后续的读取误差。例如，图像传感器所产生的图像中原本应是极亮的区域将变暗。然而，传统上都是透过在像素电路中设计额外的钳位电路(clamp circuit)的方式来解决，但会造成晶片制造成本的增加以及电路尺寸无法进一步微缩的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术是针对一种图像传感器以及图像传感方法，可有效解决图像传感器若使用差动读取电路的暗阳(Dark sun)效应。
[0004]根据本专利技术的实施例，本专利技术的图像传感器包括第一像素电路、第二像素电路、读出电路以及图像处理电路。图像处理电路耦接读出电路。在重置信号读出期间中，读出电路根据经过重置阶段重置后的第一像素电路的浮动扩散节点电压以及经过重置阶段重置后的第二像素电路的浮动扩散节点电压输出第一数字传感信号至图像处理电路。在传感信号读出期间中，读出电路根据第一像素电路的传感电压结果以及经过同一重置阶段重置后的第二像素电路的浮动扩散节点电压输出第二数字传感信号至图像处理电路。图像处理电路判断第一数字传感信号以及第二数字传感信号的至少其中之一的数字值是否异常，以决定保留原数字值，或直接设定像素值或重新设定第二数字传感信号。
[0005]根据本专利技术的实施例，本专利技术的图像传感方法包括以下步骤：在重置信号读出期间中，通过读出电路根据经过重置阶段重置后的第一像素电路的浮动扩散节点电压以及经过重置阶段重置后的第二像素电路的浮动扩散节点电压输出第一数字传感信号至图像处理电路；在传感信号读出期间中，通过读出电路根据第一像素电路的传感结果以及经过同一重置阶段重置后的第二像素电路的浮动扩散节点电压输出第二数字传感信号至图像处理电路；以及通过图像处理电路判断第一数字传感信号以及第二数字传感信号的至少其中之一的数字值是否异常，以决定保留原数字值，或直接设定像素值或重新设定第二数字传感信号。
[0006]基于上述，本专利技术的图像传感器以及图像传感方法，可自动判断传感信号的数字值，以直接设定像素值或重新设定第二数字传感信号，以有效解决图像传感器的暗阳(Dark sun)效应。
[0007]为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
[0008]图1是本专利技术的一实施例的图像传感器的电路示意图；
[0009]图2是本专利技术的一实施例的图像传感方法的流程图；
[0010]图3是本专利技术的一实施例的多个信号的信号波形图；
[0011]图4A是本专利技术的一实施例的对应于第一数字传感信号在正常情况下的计数示意图；
[0012]图4B是本专利技术的一实施例的对应于第一数字传感信号在异常情况下的计数示意图；
[0013]图4C是本专利技术的一实施例的对应于第二数字传感信号在正常情况下的计数示意图；
[0014]图4D是本专利技术的一实施例的对应于第二数字传感信号在异常情况下的计数示意图；
[0015]图5是本专利技术的另一实施例的图像传感器的电路示意图；
[0016]图6是本专利技术的另一实施例的图像传感方法的流程图；
[0017]图7是本专利技术的另一实施例的图像传感方法的流程图。
[0018]附图标记说明
[0019]100、500:图像传感器；
[0020]110、510:第一像素电路；
[0021]120、520:第二像素电路；
[0022]130、530:读出电路；
[0023]131:差动运算电路；
[0024]132:模拟至数字转换电路；
[0025]140:图像处理电路；
[0026]S210～S230、S601～S608、S701～S708:步骤；
[0027]t0～t9:时间；
[0028]T11、T12、TH21、TH22:临界值；
[0029]T1～T8:晶体管；
[0030]C0、C1:电容；
[0031]VDD:操作电压；
[0032]PD0、PD1:传感单元；
[0033]Vr_0、Vr_1:斜坡信号；
[0034]rst:控制信号；
[0035]FD0、FD1:浮动扩散节点；
[0036]sel:选择信号。
具体实施方式
[0037]现将详细地参考本专利技术的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
[0038]图1是本专利技术的一实施例的图像传感器的电路示意图。参考图1，图像传感器100包
括第一像素电路110、第二像素电路120、读出电路130以及图像处理电路140。在本实施例中，图像传感器100可为CMOS图像传感器(CIS)，并且可为一种主动式像素传感器(Active pixel sensor，APS)。图像传感器100可包括像素阵列，并且像素阵列可包括多个像素组，其中每一个像素组可包括如第一像素电路110以及第二像素电路120。图像处理电路130可根据这些像素组的多个传感结果输出多个像素值，以产生传感图像。像素阵列可设置在图像传感器100的主动区(Active Area，AA)。读出电路130以及图像处理电路140可设置在图像传感器100的周边区。
[0039]在本实施例中，第一像素电路110以及第二像素电路120可对应于相邻的两个像素，并且可例如以差动(differential)的相关二次取样(Correlated double sampling)电路的方式实现。第一像素电路110以及第二像素电路120耦接读出电路130。读出电路130还耦接图像处理电路140。读出电路130包括差动运算电路131以及模拟至数字转换电路(Analog to Digital Converter，ADC)132。第一像素电路110以及第二像素电路120耦接差动运算电路131。差动运算电路131还耦接模拟至数字转换电路132。模拟至数字转换电路132还耦接图像处理电路140。第一像素电路110、第二像素电路120、差动运算电路131以及模拟至数字转换电路132可组成差动数字相关双重取样(Differential Delta Double Sampling)电路。差动运算电路131可包括差动放大器(Differential amplifier)。
[0040]图2是本专利技术的一实施例的图像传感方法的流程图。参考图1以及图2，图像传感器100可执行如以下步骤S210～S230。在步骤S210，在第一重置信号读出期间中(这里的重置信号是指第一像素电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：第一像素电路；第二像素电路；读出电路；以及图像处理电路，耦接所述读出电路，其中在重置信号读出期间中，所述读出电路根据经过重置阶段重置后的所述第一像素电路的浮动扩散节点电压以及经过重置阶段重置后的所述第二像素电路的浮动扩散节点电压输出第一数字传感信号至所述图像处理电路，其中在传感信号读出期间中，所述读出电路根据所述第一像素电路的传感电压结果以及经过同重置阶段重置后的所述第二像素电路的浮动扩散节点电压输出第二数字传感信号至所述图像处理电路，其中所述图像处理电路判断所述第一数字传感信号以及所述第二数字传感信号的至少其中之一的数字值是否异常，以决定保留原数字值，或直接设定像素值或重新设定所述第二数字传感信号。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，当所述图像处理电路判断所述第一数字传感信号以及所述第二数字传感信号的至少其中之一的数字值是否异常时，所述图像处理电路直接设定像素值为最大像素值。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，当所述图像处理电路判断所述第一数字传感信号以及所述第二数字传感信号的至少其中之一的数字值是否异常时，所述图像处理电路重新设定所述第二数字传感信号为对应于最亮传感结果的信号。4.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，当所述图像处理电路的数字逻辑判断所述第一数字传感信号的数字值大于第一最高临界值或小于第一最低临界值时，所述图像处理电路判断所述第一数字传感信号为异常。5.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，当所述图像处理电路的数字逻辑判断所述第二数字传感信号的数字值大于第二最高临界值或小于第二最低临界值时，所述图像处理电路判断所述第二数字传感信号为异常。6.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述读出电路包括：差动运算电路，耦接所述第一像素电路以及所述第二像素电路；以及模拟至数字转换电路，耦接所述图像处理电路，其中在所述重置信号读出期间中，所述差动运算电路根据经过重置阶段重置后的所述第一像素电路的浮动扩散节点电压以及经过同重置阶段重置后的所述第二像素电路的浮动扩散节点电压输出第一模拟传感信号至所述模拟至数字转换电路，并且所述模拟至数字转换电路根据所述第一模拟传感信号输出所述第一数字传感信号至所述图像处理电路，其中在所述传感信号读出期间中，所述差动运算电路根据所述第一像素电路的传感电压结果以及经过重置阶段重置后的所述第二像素电路的浮动扩散节点电压输出第二模拟传感信号至所述模拟至数字转换电路，并且所述模拟至数字转换电路根据所述第二模拟传感信号输出所述第二数字传感信号至所述图像处理电路。7.根据权利要求6所述的图像传感器，其特征在于，所述第一像素电路、所述第二像素电路、所述差动运算电路以及所述模拟至数字转换电路组成差动数字相关双重取样电路。
8.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，还包括：多个像素组，耦接所述读出电路，并且分别包括所述第一像素电路以及所述第二像素电路，其中所述图像处理电路根据所述多个像素组的多个传感结果输出多个像素值，以产生传感图像。9.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述第一像素...

【专利技术属性】
技术研发人员：印秉宏，王佳祥，王鼎，
申请(专利权)人：广州印芯半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：