CN101513037A - 带有降低的暗电流的cmos成像器的读出方法 - Google Patents

带有降低的暗电流的cmos成像器的读出方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101513037A
CN101513037A CNA2006800558346A CN200680055834A CN101513037A CN 101513037 A CN101513037 A CN 101513037A CN A2006800558346 A CNA2006800558346 A CN A2006800558346A CN 200680055834 A CN200680055834 A CN 200680055834A CN 101513037 A CN101513037 A CN 101513037A
Authority
CN
China
Prior art keywords
intensity value
pixel
light intensity
dark current
pixel groups
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2006800558346A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101513037B (zh
Inventor
M·纳斯卡利
J·阿拉卡尔赫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nokia Technologies Oy
Original Assignee
Nokia Oyj
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nokia Oyj filed Critical Nokia Oyj
Publication of CN101513037A publication Critical patent/CN101513037A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101513037B publication Critical patent/CN101513037B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/63—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to dark current
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/56—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof provided with illuminating means
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/50—Control of the SSIS exposure
    • H04N25/53—Control of the integration time
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/63—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to dark current
    • H04N25/633—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to dark current by using optical black pixels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及一种设备和方法，用于利用CMOS成像器来捕获电子图像，其中所述CMOS成像器具有电子快门，并且在其图像输出信号中具有减少的暗电流成分。通过以正常和相反顺序以及后续的处理读出CMOS成像器的每一行，降低了暗电流。

Description

带有降低的暗电流的CMOS成像器的读出方法
技术领域
本发明涉及一种设备和方法，尤其涉及用于捕获电子图像的设备和方法。
背景技术
CMOS图像传感器可以使用卷帘式快门(rolling shutter)，其中像素阵列中的像素逐行被电子快门开闭(shuttering)。术语“电子快门开闭”涉及像素的电子控制，以便定义一个曝光期，在该曝光期期间像素被曝光(exposed to light)以捕获图像。曝光期的结束可以通过像素的读出来定义。或者，曝光期可以先于读出而结束。从曝光期的开始到读出结束的总时间被称为积分时间(integration time)。
使用卷帘式快门的传感器将使移动物体的图像失真，因为在连续的行被电子快门开闭的时间之间物体在移动。这种失真可以表现为人为时间位移现象，如图1和图2所示。
机械快门可用于克服这个问题，但是增加了图像捕获设备的成本、复杂度和尺寸。
避免该问题的另一种方法是使用全局快门，其中所有的像素同时被电子快门开闭。这其后通常跟随一个读出阶段，其中像素被逐行读出。同时读出是不经济的，因为从每个像素到输出或存储器都需要单独的读出结构和线路。
全局快门方法还要遭受暗电流误差的增大。暗电流是当没有光线入射到像素上时像素中产生的电流。当曝光期开始时，依赖于触发(striking)像素的光的量将以某一速率开始产生电荷。该电荷仅在曝光期期间产生。然而，还可以由于暗电流而积累电荷，导致不精确的读取。电荷的积累是由于在整个积分时间内都出现了暗电流的缘故，即，其将在曝光期期间以及之后持续，而且直到像素的积分值被读出之前都不会结束。随着像素被逐行读出，最后一个像素的积分时间要比第一像素的积分时间要长，因此从图像的一端到另一端的暗电流误差逐渐增大。这与其中每个像素具有一致的积分时间的卷帘式快门不同。此外，当使用全局快门时的积分时间可能要高于当使用卷帘式快门的积分时间，导致更为显著的暗电流误差。
在本说明书中列出或讨论的在先公开文献未必作为这样一种认识，即该文献是现有技术的一部分或公知常识。
发明内容
一种用于捕获电子图像的设备，可包括：
像素阵列，包括被设置成被曝光以捕获电子图像的多个光敏像素；
读出电路，被设置用于在不同的时间，从该像素阵列中的第一和第二像素组中读出光强度值以捕获该图像的光强度值，每个像素组包括一个或多个像素；
其中该设备包括噪声补偿电路，该噪声补偿电路被设置成通过利用在不同的时间分别从第一和第二像素组获得的光强度值，补偿该像素阵列的像素中的暗电流。
像素组可以包括单个像素、阵列中的一行像素(即一行或一列的整个或部分)、多于一行、或像素的任何其它的集合。
在任何实施例中，像素可以在整个像素阵列之上同时被电子快门开闭以实现一个全局快门，或者可以按组(例如，逐行)被电子快门开闭以实现一个卷帘式快门。然而，当实现为全局快门时该设备提供更多的优点，因为避免了人为时间位移现象。
在第一实施例中，读出电路可以被设置用于在第一读取中以第一预定组顺序从所述第一和第二像素组中读出所述光强度值，随后在第二读取中以第二预定组顺序从所述第一和第二像素组中重新读取光强度值，该第二预定组顺序与该第一预定组顺序相反。
虽然仅提及了两个组，应理解的是，本发明可适用于两个或更多个的任何数量的组。例如，读出电路可以被设置用于在第一读取中以第一预定组顺序从多个像素组中读出所述光强度值，随后在第二读取中以第二预定组顺序从多个像素组中重新读取光强度值，该第二预定组顺序与该第一预定组顺序相反。
在一个组包括一个以上的像素的情况下，该组中的像素是同时被读出的，例如利用移位寄存器以逐行方式读出。在此情况下，组顺序就是各组被读出的顺序。在一个组包括单个像素的情况下，组顺序就是单个像素被读出的顺序。可以以从像素阵列的一端移动到另一端的连续顺序或者以任何其它的顺序而读出各组。
在许多实现中，每个像素中的暗电流误差跨越像素阵列以恒定的速率增大。关于在所述第一读取中最后被读取的像素组的暗电流误差将高于关于在所述第一读取中首先被读取的像素组的暗电流误差。如上所述，在第一读取之后，这将导致暗电流误差从图像的一端到另一端逐渐增大。然而，通过以相反的顺序从像素组中重新读取光强度值，由所述第二读取导致的暗电流误差以与所述第一读取相反的方向增大。这使得易于执行各种各样的操作以便均匀化该暗电流误差和/或将其消除。
所述噪声补偿电路可以被设置用于根据在所述第一和第二读取中获得的像素的各个光强度值，计算各个组中的像素的平均光强度值。这种操作的结果导致暗电流误差在整个图像上是均匀的。尽管暗电流误差仍然存在，但由于其被均匀化而不是逐渐增大而更为可取。
所述噪声补偿电路可以被设置用于从像素的所述平均光强度值中减去暗电流误差，以获得该像素的噪声补偿光强度值。
所述像素阵列可以包括一个或多个光学屏蔽的光敏像素(或“黑”像素)。所述读出电路可以被设置用于从所述第一和第二读取中的该黑像素或每个黑像素中读出值。所述噪声补偿电路可以被设置用于根据从所述第一和第二读取中的该黑像素或每个黑像素获得的值，计算平均值，该平均值代表暗电流误差。
或者，所述设备可以包括一个机械快门，在此情况下可以捕获并从原始图像中消除暗帧(dark frame)。
在第二实施例中，所述读出电路可以被设置用于获得与从所述第一像素组中读取所述光强度值相关的第一暗电流误差，以及用于获得与从所述第二像素组中读取所述光强度值相关的第二暗电流误差，所述第一和第二像素组与其它中间像素组相分隔。所述噪声补偿电路可以被设置用于内插所述第一和第二暗电流误差，以计算该中间像素组的一个或多个暗电流误差。
以这种方式，可以容易地计算每一组的暗电流误差以便允许执行将其消除的操作。
所述噪声补偿电路可以被设置用于从像素的所述光强度值中减去所述暗电流误差，以获得像素的噪声补偿光强度值。
所述像素阵列可以包括一个或多个光学屏蔽的光敏像素，该一个或多个光学屏蔽的光敏像素被设置成由所述读出电路使用以获得所述第一和第二暗电流误差。
所述设备可以被设置成使得所述第一和第二像素组能够被同时曝光。另外地或者可选地，所述设备可以被设置成使得所述第一和第二像素组能够在不同的时间被曝光。所述设备可以被设置成使得像素组可以被曝光，而且在后续像素组被曝光之前其光强度值被所述读出电路读取。
所述设备可以包括数字摄像机。或者，所述设备可以包括数字摄像机的模块或功能部件。
一种捕获电子图像的方法，可包括：
曝光像素阵列中的多个光敏像素以捕获电子图像；
在不同的时间从该像素阵列中的第一和第二像素组中读取光强度值，以捕获该图像的光强度值，每个像素组包括一个或多个像素；
通过利用在不同的时间分别从第一和第二像素组获得的光强度值，以补偿该像素阵列的像素中的暗电流。
所述方法可以包括在第一读取中以第一预定组顺序从所述第一和第二像素组中读取所述光强度值，随后在第二读取中以第二预定组顺序从所述第一和第二像素组中重新读取光强度值，该第二预定组顺序与该第一预定组顺序相反。
所述方法可以包括根据在所述第一和第二读取中获得的像素的各个光强度值，计算各个组中的像素的平均光强度值。
所述方法可以包括从像素的所述平均光强度值中减去暗电流误差，以获得该像素的噪声补偿光强度值。
所述方法可以包括获得与从所述第一像素组中读取所述光强度值相关的第一暗电流误差，以及获得与从所述第二像素组中读取所述光强度值相关的第二暗电流误差，所述第一和第二像素组与其它中间像素组相分隔；以及
内插所述第一和第二暗电流误差，以计算该中间像素组的一个或多个暗电流误差。
所述方法可以包括从像素的所述光强度值中减去所述暗电流误差，以获得像素的噪声补偿光强度值。
一种用于捕获电子图像的设备，可包括：
像素阵列，包括被设置成被曝光以捕获电子图像的多个光敏像素；
读出电路，被设置用于在第一读取中以第一预定组顺序从像素阵列中的多个像素组中读出光强度值，随后在第二读取中以第二预定组顺序从多个像素组中重新读取光强度值，该读出电路被设置用于在该第一和第二读取的每一个中，在与其它组不同的时间读取每一组，每个像素组包括一个或多个像素，该第二预定组顺序与该第一预定组顺序相反。
一种用于捕获电子图像的设备，可包括：
像素阵列，包括被设置成被曝光以捕获电子图像的多个光敏像素；
读出电路，被设置用于从该像素阵列中的一个或多个像素组中读出光强度值，以捕获该图像的光强度值，该像素组或每个像素组包括一个或多个像素，该读出电路被设置用于在读取该光强度值之前获得第一暗电流误差，以及用于在读取该光强度值之后获得第二暗电流误差；以及
噪声补偿电路，被设置用于内插所述第一和第二暗电流误差，以计算该像素组或每个像素组的暗电流误差。
所述设备可以包括多个像素组，所述读出电路被设置成在与其它组不同的时间读取每一组。
一种捕获电子图像的方法，可包括：
在第一读取中以第一预定组顺序从像素阵列中的多个像素组中读出光强度值，随后在第二读取中以第二预定组顺序从该多个像素组中重新读取光强度值，该方法包括在该第一和第二读取的每一个中，在与其它组不同的时间读取每一组，每个像素组包括一个或多个像素，该第二预定组顺序与该第一预定组顺序相反。
一种捕获电子图像的方法，可包括：
从该像素阵列中的一个或多个像素组中读出光强度值，以捕获图像的光强度值，该像素组或每个像素组包括一个或多个像素，在读取该光强度值之前获得第一暗电流误差，在读取该光强度值之后获得第二暗电流误差；以及内插所述第一和第二暗电流误差，以计算该像素组或每个像素组的暗电流误差。
一种用于捕获电子图像的设备，可包括：
包括被设置成被曝光以捕获电子图像的多个光敏装置的阵列；
用于在不同的时间从该阵列中的光敏装置的第一和第二组中读出光强度值以捕获该图像的光强度值的装置，每一组包括一个或多个光敏装置；
用于通过利用在不同的时间分别从第一和第二组获得的光强度值，补偿该阵列的光敏装置中的暗电流的装置。
所述用于读出光强度值的装置可以被设置用于在第一读取中以第一预定组顺序从所述第一和第二组中读出所述光强度值，随后在第二读取中以第二预定组顺序从所述第一和第二组中重新读取光强度值，该第二预定组顺序与该第一预定组顺序相反。
所述用于读出光强度值的装置可以被设置用于获得与从所述第一组中读取所述光强度值相关的第一暗电流误差，以及用于获得与从所述第二组中读取所述光强度值相关的第二暗电流误差，所述第一和第二组与其它中间组相分隔。所述用于补偿暗电流的装置可以被设置用于内插所述第一和第二暗电流误差，以计算该中间组的一个或多个暗电流误差。
一种用于捕获电子图像的设备，可包括：
包括被设置成被曝光以捕获电子图像的多个光敏装置的阵列；
用于在第一读取中以第一预定组顺序从该阵列中的多个光敏装置组中读出光强度值，随后在第二读取中以第二预定组顺序从该多个组中重新读取光强度值的装置，该用于读出光强度值的装置被设置用于在该第一和第二读取的每一个中，在与其它组不同的时间读取每一组，每一组包括一个或多个光敏装置，该第二预定组顺序与该第一预定组顺序相反。
一种用于捕获电子图像的设备，可包括：
包括被设置成被曝光以捕获电子图像的多个光敏装置的阵列；
用于从该像素阵列中的一个或多个光敏装置组中读出光强度值以捕获图像的光强度值的装置，该组或每一组包括一个或多个光敏装置，该用于读出光强度值的装置被设置用于在读取该光强度值之前获得第一暗电流误差，以及用于在读取该光强度值之后获得第二暗电流误差；以及
用于内插所述第一和第二暗电流误差以计算该组或每一组的暗电流误差的装置。
一种计算机程序产品，可包括计算机可执行代码，当其在计算机上运行时使得所述计算机：
曝光像素阵列中的多个光敏像素以捕获电子图像；
在不同时间从该像素阵列中的第一和第二像素组中读取光强度值，以捕获该图像的光强度值，每个像素组包括一个或多个像素；
通过利用在不同的时间分别从第一和第二像素组获得的光强度值，补偿该像素阵列的像素中的暗电流。
所述计算机可执行代码在计算机上运行时还使得所述计算机：
在第一读取中以第一预定组顺序从所述第一和第二像素组中读取所述光强度值，随后在第二读取中以第二预定组顺序从所述第一和第二像素组中重新读取光强度值，该第二预定组顺序与该第一预定组顺序相反。
所述计算机可执行代码在计算机上运行时还使得所述计算机：
获得与从所述第一像素组中读取所述光强度值相关的第一暗电流误差，以及获得与从所述第二像素组中读取所述光强度值相关的第二暗电流误差，所述第一和第二像素组与其它中间像素组相分隔；以及
内插所述第一和第二暗电流误差以计算该中间像素组的一个或多个暗电流误差。
一种计算机程序产品，可包括计算机可执行代码，当其在计算机上运行时使得所述计算机：
在第一读取中以第一预定组顺序从像素阵列中的多个像素组中读出光强度值，随后在第二读取中以第二预定组顺序从该多个像素组中重新读取光强度值，在该第一和第二读取的每一个中在与其它组不同的时间读取每一组，每个像素组包括一个或多个像素，该第二预定组顺序与该第一预定组顺序相反。
一种计算机程序产品，可包括计算机可执行代码，当在计算机上运行时使得所述计算机：
从像素阵列中的一个或多个像素组中读出光强度值以捕获图像的光强度值，该像素组或每个像素组包括一个或多个像素，在读取该光强度值之前获得第一暗电流误差，在读取该光强度值之后获得第二暗电流误差；以及内插该第一和第二暗电流误差以计算该像素组或每个像素组的暗电流误差。
一种设备，包括：
用于利用光敏元件阵列捕获电子图像的装置，该光敏元件阵列被设置成被曝光以捕获电子图像；
用于在不同时间从该光敏元件的第一和第二组中读出光强度值以捕获该图像的光强度值的装置，每个光敏元件组包括一个或多个光敏元件；
其中该设备包括被设置成通过利用在不同的时间分别从第一和第二光敏元件组获得的光强度值来补偿该光敏元件中的暗电流的噪声补偿装置。
本发明的任何电路都可能包含一个或多个处理器、存储器和总线。所描述的一个或多个电路可能共享电路元件。
本发明包括以分离和/或各种组合形式的一个或多个方面、实施例和/或所述各方面和/或实施例的特征，而无论它们是否以该组合或分离方式被具体说明(包括要求保护)。
附图说明
现在参考附图仅以示例方式给出本发明的说明，附图中：
图1示出了由于人为时间位移现象而失真的移动物体的图片；
图2示出了由于人为时间位移现象而失真的移动物体的图片；
图3是根据本发明的设备的示意图；
图4是从图像中消除暗电流误差的示意图；以及
图5示意了示例性像素阵列的读出方法。
具体实施方式
图3是用于捕获电子图像的设备100的示意图。设备100可形成数字摄像机的一部分，或者期望图像捕获能力的任何其他电子器件，例如移动电话或个人数字助理。
设备100包括像素阵列102，像素阵列102包括多个光敏像素和多个光学屏蔽的或“黑”像素，光敏像素例如为由附图标记104n1-104n7所指示的那些像素，它们被设置成被曝光以捕获电子图像；光学屏蔽的或“黑”像素例如为由附图标记104n8所指示的那些像素。数字“n”指示图3中所示的从“a”到“h”的其中一行。设备100还包括读出电路106，噪声补偿电路108，行解码器110，移位寄存器112和电子快门开闭电路116。每个组件经由总线114与其它组件连接。尽管示出了每一组件都通过总线114与每个其它组件连接，应当理解的是也可以以不同方式连接各组件，例如当需要耦合时仅将各组件耦合在一起。此外，各组件可以包括单个处理单元的各部分或功能。
黑像素104n8与用于曝光其它像素104n1-104n7的光屏蔽开，但是在其它方面黑像素104n8与其它的像素104n1-104n7一致。由此，黑像素104n8的输出可以用于确定像素104n1-104n7中的暗电流误差。
行解码器110用于定址像素阵列102中的像素104n1-104n8。移位寄存器112被设置成使得可以从像素104n1-104n8中逐行，即以卷帘顺序，读出光强度值。
利用设备100捕获电子图像包括至少两个阶段：电子快门开闭阶段，紧随其后是读出阶段。在电子快门开闭阶段，电子快门开闭电路116同时复位阵列102中的每一个像素104n1-104n8，并且将像素104n1-104n8曝光。在紧随复位之后的预定曝光期结束，电子快门开闭电路116同时结束阵列102中的每个像素104n1-104n8的曝光。由此实现了一种全局快门。在曝光期期间，像素被曝光以捕获图像。在此没有描述光借以被传送到像素的方案，而且可以使用任何一种适当的已知方案(或者未来的发展)。在读出阶段，积分值(或者光强度值)被传送出像素阵列102并且被传送到存储器。该设备可包括采样电路、放大电路、和/或模数转换电路以便从像素阵列102中提取出光强度值。然而，在此没有描述这些电路的细节，而是可以使用任何适当的已知电路(或未来的发展)。现在关于第一和第二实施例描述读出阶段的细节。
在第一实施例中，读出电路106被设置用于对像素阵列102中的像素104n1-104n8的光强度值执行两次读取：第一读取和第二读取。
在第一读取中，读出电路106通过将像素行104a，104b，104c，...，104h的值连续移动到移位寄存器112中，读出连续的像素行104a，104b，104c，...，104h，该读出是以像素阵列102一端的行(104a，104h)开始的，而以另一端的行(104h，104a)结束。在读出每一行之后，这些值逐个地从移位寄存器112被移位到读出电路106中，并且被存储在读出电路106的存储器(未示出)中。在一种变型中，存储器是与读出电路106分离的设备100的附加组件。
接下来，在第二读取中，读出电路106以与在第一读取中行被读出的相反顺序从像素行104a，104b，104c，...，104h中再次读取光强度值。由此，在第一读取中最后被读出的行在第二读取中首先被读出，而在第一读取中最先被读出的行在第二读取中最后被读出。所以，例如，如果在第一读取中行104a被首先读取而行104h被最后读取，则在第二读取中行104h将被首先读取而行104a将被最后读取。这些值被再一次移位到存储器中。在这个实施例中，通过将所有像素行104n1-104n8的值同时移位到移位寄存器112中，可以同时读出在任一行中的像素。
在一种变型中，将像素104a1，104a2，104a3...，104a8，104b1，104b2，...104h1，104h8逐个从阵列102中单独地读出。在此情况下，像素在第二读取中以与它们在第一读取中被读出的相反顺序被单独读出。例如，在第一读取中为104a1，104a2，104a3，...104a8，104b1，...，104b8，...，104h1，...，104h8，而在第二读取中为104h8，104h7，...104h1，104g8，...104g1，...104a8，...104a1。在另一个实施例中，可以利用序列104a1，104a2，104a3，...104a8，104b8，...，104b1，...，104c1，...，104c8，...，104g1，...，104g8，104h8，...，104h1进行第一读取，而利用序列104h1，...104h8，104g8，...，104g1，...，104c8，...，104c1，104b1，...，104b8，104a8，...，104a1进行第二读取。
噪声补偿电路108与读出电路106相连。(在一种变型中，读出电路106和噪声补偿电路形成单个处理部件的一部分。)噪声补偿电路108被设置用于接收由读出电路106从像素阵列102中读出的光强度值，并且用于根据在第一和第二读取中获得的像素104n1-104n8的光强度值，计算每个像素104n1-104n8的第一/第二平均光强度值。由于在第二读取中以与第一读取的相反方向读出像素的缘故，通过这一平均处理，跨越像素阵列102均匀化光强度值中的暗电流误差。噪声补偿电路108还被设置用于利用从黑像素104n8获得的平均值计算暗电流误差，并且用于从每个像素104n1-104n7的平均光强度值中减去该暗电流误差，以获得每个像素104n1-104n7的噪声补偿光强度值。这将参照图4进一步解释。
图4示出了利用第一实施例的设备均匀化(平均)并从图像中消除暗电流误差。横轴代表像素阵列102中的像素104。横轴的左手端表示在第一读取中首先读出以及在第二读取中最后读出的像素，而右手端表示在第一读取中最后读出以及在第二读取中首先读出的像素。纵轴代表从像素104中读出的光强度值。迹线41代表设备100捕获的理想图像信号。在第一读取期间，阵列102中的每个像素104中以相同的速率累积暗电流误差，并且由迹线42表示。随着在朝向图形的右手端方向以卷帘顺序读出像素，迹线42在该方向上以线性方式增大。第一读取结束后，暗电流误差增大到edc1的水平。在第一读取期间读出的光强度值由迹线43表示，除了暗电流误差之外该值还包含理想图像信号。迹线43类似于理想迹线41，除了其偏离了横轴由迹线42代表的暗电流误差。在第二读取期间，暗电流误差继续在每个像素中以相同的速率累积，由迹线44表示。在第二读取结束后，暗电流误差增大到edc2的水平。在此情况下，在第一读取完成后立即开始第二读取，以便暗电流误差edc2基本上是暗电流误差edc1的两倍。在第二读取期间读出的光强度值由迹线45表示。迹线45类似于理想迹线41，除了其偏离横轴由迹线42代表的以及另外地由迹线44代表的暗电流误差。由噪声补偿电路108执行的平均处理的结果是迹线46所示的值。如可以由迹线46看出的，由于暗电流误差的缘故仍然存在一个偏移，但该偏移在像素阵列102上被均匀化了，而不像迹线43和45那样偏移从一端到另一端增大。迹线46中的偏移在整个像素阵列上为edc1。迹线43和45中的变化偏移代表上面描述的逐渐增大的暗电流误差。迹线47代表已经由噪声补偿电路108减去了暗电流误差之后的平均光强度值。如可以看出的，迹线47类似于理想迹线41。
在第二实施例中，读出电路106被设置用于在读出其它像素104n1-104n7之前，从一个或多个黑像素104n8中获得第一暗电流误差。在读出全部阵列102之后通过第二次读出一个或多个黑像素104n8以获得第二暗电流误差之前，读出电路接着从像素104n1-104n7中逐行(如之前所描述的，也可以是逐像素地)读出值。噪声补偿电路108被设置用于内插第一和第二暗电流误差，以计算每个像素104n1-104n7的暗电流误差，并从每个像素104n1-104n7的光强度值中减去该暗电流误差，以获得每个像素104n1-104n7的噪声补偿光强度值。
图5示意了包括指定的三个像素行104a1-104a7、104b1-104b7、104c1-104c7以及一个或多个黑像素104n8的示例性像素阵列的第二实施例的读出方法。纵轴代表暗电流误差而横轴代表该阵列中的像素行104a1-104a7、104b1-104b7、104c1-104c7和黑像素104n8。黑像素104n8被首先读出。接着，在第二次读出黑像素104n8之前以连续顺序读出行104a1-104a7、104b1-104b7、104c1-104c7。从黑像素104n8获得的两次读取代表第一和第二暗电流误差edc1和edc2。如图5所示，通过内插该第一和第二暗电流误差可以容易地计算行104a1-104a7到104c1-104c7的暗电流误差。
本申请人据此单独公开了于此描述的每个单个特征以及两个或更多个这种特征的任意组合，在这个意义上，根据本领域的技术人员的普通常识，这种特征或组合能够基于本说明书作为一个整体来实施，而不管这种特征或特征的组合是否解决了于此公开的任何问题，并且不会限制权利要求书的范围。权利要求书的所有可能的变更和组合都在本公开的范围之内，无论是否在该组合或变更中被具体公开。本申请人指出本发明的各方面可能包括任何的这种单个特征或特征的组合。鉴于之前的描述，对本领域的技术人员来说很显然的是，可以在本发明的范围之内作出各种各样的修改。
应理解的是，上述的读出电路、噪声补偿电路等可能具有除所提及的功能(在这些情况下为读出和噪声补偿)之外的其它功能，而且这些功能可以由同样的电路来执行。
虽然已经示出和描述并且指出了应用于本发明的优选实施例的本发明的基本新特征，应理解的是，本领域的技术人员可以对所描述的设备和方法作各种各样的省略和替代以及形式和细节上的改变，而不会偏离本发明的精神。例如，特别是预期以基本上相同的方式执行基本上相同的功能以实现同样的结果的那些元件和/或方法步骤的所有组合都在本发明的范围之内。此外，应当认识到的是，作为一个通常的设计选择问题，结合本发明的任何公开的形式或实施例示出和/或描述的结构和/或元件和/或方法步骤，可以结合到任何其它公开的或描述的或建议的形式或实施例中。因此，本发明仅受所附权利要求书指明的范围的限制。此外，在权利要求书中，装置加功能(means-plus-function)语句意欲覆盖在此描述作为执行所述功能的结构，其不仅是结构等同物，而且是等同结构。因此，尽管钉子和螺钉可能不是结构等同物，因为钉子使用了一种柱面使得木块绑在一起，而螺钉使用一种螺旋状表面，但在固定木块的环境中，钉子和螺钉可以称为等同结构。

Claims (22)

1、一种设备，包括：
像素阵列，包括被设置成被曝光以捕获电子图像的多个光敏像素；
读出电路，被设置用于在不同的时间从所述像素阵列中的第一和第二像素组中读出光强度值以捕获所述图像的光强度值，每个像素组包括一个或多个像素；
其中所述设备包括噪声补偿电路，所述噪声补偿电路被设置用于通过利用在不同的时间分别从第一和第二像素组获得的光强度值，补偿所述像素阵列的像素中的暗电流。
2、根据权利要求1所述的设备，其中：
所述读出电路被设置用于在第一读取中，以第一预定组顺序从所述第一和第二像素组中读出所述光强度值，随后在第二读取中，以第二预定组顺序从所述第一和第二像素组中重新读取光强度值，所述第二预定组顺序与所述第一预定组顺序相反。
3、根据权利要求2所述的设备，其中：
所述噪声补偿电路被设置用于根据在所述第一和第二读取中获得的像素的各个光强度值，计算各个组中的像素的平均光强度值。
4、根据权利要求3所述的设备，其中：
所述噪声补偿电路被设置用于从所述像素的平均光强度值中减去暗电流误差，以获得所述像素的噪声补偿光强度值。
5、根据权利要求1所述的设备，其中：
所述读出电路被设置用于获得与从所述第一像素组中读取所述光强度值相关的第一暗电流误差，以及用于获得与从所述第二像素组中读取所述光强度值相关的第二暗电流误差，所述第一和第二像素组与其它中间像素组相分隔；以及
所述噪声补偿电路被设置用于内插所述第一和第二暗电流误差，以计算所述中间像素组的一个或多个暗电流误差。
6、根据权利要求5所述的设备，其中：
所述噪声补偿电路被设置用于从像素的所述光强度值中减去所述暗电流误差，以获得像素的噪声补偿光强度值。
7、根据权利要求5或6所述的设备，其中：
所述像素阵列包括一个或多个光学屏蔽的光敏像素，所述一个或多个光学屏蔽的光敏像素被设置成由所述读出电路使用以获得所述第一和第二暗电流误差。
8、根据前述任何一项权利要求所述的设备，所述设备被设置成使得所述第一和第二像素组能够被同时曝光。
9、根据前述任何一项权利要求所述的设备，所述设备被设置成使得所述第一和第二像素组能够在不同的时间被曝光。
10、根据权利要求9所述的设备，所述设备被设置成使得像素组可以被曝光，而且在后续像素组被曝光之前其光强度值被所述读出电路读取。
11、根据权利要求1所述的设备，其中所述设备包括数字摄像机。
12、根据权利要求1所述的设备，其中所述设备是数字摄像机的模块。
13、一种方法，包括：
曝光像素阵列中的多个光敏像素以捕获电子图像；
在不同的时间从所述像素阵列中的第一和第二像素组中读取光强度值以捕获所述图像的光强度值，每个像素组包括一个或多个像素；
通过利用在不同的时间分别从第一和第二像素组获得的光强度值，补偿所述像素阵列的像素中的暗电流。
14、根据权利要求13所述的方法，包括：
在第一读取中，以第一预定组顺序从所述第一和第二像素组中读取所述光强度值，随后在第二读取中，以第二预定组顺序从所述第一和第二像素组中重新读取光强度值，所述第二预定组顺序与所述第一预定组顺序相反。
15、根据权利要求14所述的方法，包括：
根据在所述第一和第二读取中获得的像素的各个光强度值，计算各个组中的像素的平均光强度值。
16、根据权利要求15所述的方法，包括：
从像素的所述平均光强度值中减去暗电流误差，以获得所述像素的噪声补偿光强度值。
17、根据权利要求13所述的方法，包括：
获得与从所述第一像素组中读取所述光强度值相关的第一暗电流误差，以及获得与从所述第二像素组中读取所述光强度值相关的第二暗电流误差，所述第一和第二像素组与其它中间像素组相分隔；以及
内插所述第一和第二暗电流误差，以计算所述中间像素组的一个或多个暗电流误差。
18、根据权利要求17所述的方法，包括：
从像素的所述光强度值中减去所述暗电流误差，以获得像素的噪声补偿光强度值。
19、一种计算机程序产品，包括计算机可执行代码，当其在计算机上运行时使得所述计算机：
曝光像素阵列中的多个光敏像素以捕获电子图像；
在不同的时间，从所述像素阵列中的第一和第二像素组中读取光强度值以捕获所述图像的光强度值，每个像素组包括一个或多个像素；
通过利用在不同的时间分别从第一和第二像素组获得的光强度值，补偿所述像素阵列的像素中的暗电流。
20、根据权利要求19所述的计算机程序产品，其中当所述计算机可执行代码在计算机上运行时还使得所述计算机：
在第一读取中，以第一预定组顺序从所述第一和第二像素组中读取所述光强度值，随后在第二读取中，以第二预定组顺序从所述第一和第二像素组中重新读取光强度值，所述第二预定组顺序与所述第一预定组顺序相反。
21、根据权利要求19所述的计算机程序产品，其中当所述计算机可执行代码在计算机上运行时还使得所述计算机：
获得与从所述第一像素组中读取所述光强度值相关的第一暗电流误差，以及获得与从所述第二像素组中读取所述光强度值相关的第二暗电流误差，所述第一和第二像素组与其它中间像素组相分隔；以及
内插所述第一和第二暗电流误差，以计算所述中间像素组的一个或多个暗电流误差。
22、一种设备，包括：
用于利用光敏元件阵列捕获电子图像的装置，所述光敏元件阵列被曝光以捕获所述电子图像；
用于在不同的时间从所述光敏元件的第一和第二组中读出光强度值以捕获所述图像的光强度值的装置，每个光敏元件组包括一个或多个光敏元件；
其中所述设备包括用于噪声补偿的装置，所述用于噪声补偿的装置被设置用于通过利用在不同的时间分别从第一和第二光敏元件组获得的光强度值，补偿所述光敏元件中的暗电流。
CN2006800558346A 2006-09-28 2006-09-28 带有降低的暗电流的cmos成像器的读出方法 Active CN101513037B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2006/009475 WO2008037287A1 (en) 2006-09-28 2006-09-28 Read out mthod for a cmos imager with reduced dark current

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101513037A true CN101513037A (zh) 2009-08-19
CN101513037B CN101513037B (zh) 2012-01-04

Family

ID=37908325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2006800558346A Active CN101513037B (zh) 2006-09-28 2006-09-28 带有降低的暗电流的cmos成像器的读出方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8223227B2 (zh)
EP (2) EP2087722B1 (zh)
JP (1) JP4972167B2 (zh)
KR (1) KR101110909B1 (zh)
CN (1) CN101513037B (zh)
AT (1) ATE533295T1 (zh)
PL (1) PL2087722T3 (zh)
WO (1) WO2008037287A1 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102164249A (zh) * 2010-02-15 2011-08-24 罗伯特·博世有限公司 图像变换器
CN102685534A (zh) * 2011-03-15 2012-09-19 三星电子株式会社 操作包括多个深度像素的三维图像传感器的方法
CN104125421A (zh) * 2014-07-02 2014-10-29 江苏思特威电子科技有限公司 Cmos图像传感器及其行噪声校正方法
CN104394337A (zh) * 2014-12-11 2015-03-04 昆山锐芯微电子有限公司 补偿电路及其控制方法和图像传感器电路
CN108512610A (zh) * 2017-02-24 2018-09-07 迈来芯科技有限公司 采样及保持系统中的噪声降低

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5720213B2 (ja) * 2010-12-03 2015-05-20 株式会社ニコン 撮像装置
TWI441062B (zh) 2011-06-21 2014-06-11 Pixart Imaging Inc 光學觸控系統及其影像處理方法
CN102855023B (zh) * 2011-07-01 2016-06-01 原相科技股份有限公司 光学触控系统及其影像处理方法
US8730330B2 (en) * 2011-07-25 2014-05-20 Aptina Imaging Corporation Image sensors with dark pixels for real-time verification of imaging systems
US8953047B2 (en) 2012-05-02 2015-02-10 Aptina Imaging Corporation Imaging systems with signal chain verification circuitry
US9131211B2 (en) 2012-09-25 2015-09-08 Semiconductor Components Industries, Llc Imaging systems with verification pixels
KR102072359B1 (ko) 2013-02-27 2020-02-03 삼성전자 주식회사 이미지 센서
US9521385B2 (en) * 2014-03-27 2016-12-13 Himax Imaging Limited Image sensor equipped with additional group of selectively transmissive filters for illuminant estimation, and associated illuminant estimation method
US9584800B2 (en) 2014-03-31 2017-02-28 Semiconductor Components Industries, Llc Imaging systems with pixel array verification circuitry
US9737271B2 (en) 2014-04-09 2017-08-22 Canon Kabushiki Kaisha Radiation imaging apparatus and control method of the same
WO2019127577A1 (zh) * 2017-12-30 2019-07-04 深圳信炜科技有限公司 感光装置的光感测方法
CN108270942B (zh) * 2018-01-31 2020-09-25 威海华菱光电股份有限公司 图像扫描装置、控制图像扫描光信号的接收方法及装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS589478A (ja) * 1981-07-09 1983-01-19 Olympus Optical Co Ltd 画像再生装置
US6031891A (en) * 1998-04-30 2000-02-29 Picker International, Inc. Dual reference blacklevel clamping device and method for video line noise removal
JP3031344B2 (ja) * 1998-07-29 2000-04-10 日本電気株式会社 撮像方法およびその装置
JP2001186419A (ja) * 1999-12-24 2001-07-06 Nec Corp イメージセンサ及び画素読出し方法
JP3937870B2 (ja) 2002-02-27 2007-06-27 日本ビクター株式会社 撮像装置
JP4292751B2 (ja) * 2002-05-30 2009-07-08 日本ビクター株式会社 撮像装置
JP4117540B2 (ja) 2002-10-17 2008-07-16 ソニー株式会社 固体撮像素子の制御方法
JP4532819B2 (ja) * 2002-11-20 2010-08-25 キヤノン株式会社 撮像装置
JP4314827B2 (ja) * 2003-01-16 2009-08-19 株式会社ニコン 撮像装置
JP4341297B2 (ja) * 2003-05-23 2009-10-07 株式会社ニコン 信号処理装置、および電子カメラ
JP2005045552A (ja) * 2003-07-22 2005-02-17 Canon Inc 撮像装置及び方法
JP4383827B2 (ja) * 2003-10-31 2009-12-16 キヤノン株式会社 撮像装置、白傷補正方法、コンピュータプログラム、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体
US20050243193A1 (en) 2004-04-30 2005-11-03 Bob Gove Suppression of row-wise noise in an imager
KR100594020B1 (ko) * 2004-06-10 2006-06-30 삼성전자주식회사 블랙 레벨 보정 장치 및 방법
JP4625685B2 (ja) * 2004-11-26 2011-02-02 株式会社東芝 固体撮像装置
JP2006222689A (ja) * 2005-02-09 2006-08-24 Fuji Photo Film Co Ltd 撮影装置
JP5011814B2 (ja) * 2006-05-15 2012-08-29 ソニー株式会社 撮像装置、および画像処理方法、並びにコンピュータ・プログラム

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102164249A (zh) * 2010-02-15 2011-08-24 罗伯特·博世有限公司 图像变换器
CN102685534A (zh) * 2011-03-15 2012-09-19 三星电子株式会社 操作包括多个深度像素的三维图像传感器的方法
CN104125421A (zh) * 2014-07-02 2014-10-29 江苏思特威电子科技有限公司 Cmos图像传感器及其行噪声校正方法
CN104125421B (zh) * 2014-07-02 2018-08-14 江苏思特威电子科技有限公司 Cmos图像传感器及其行噪声校正方法
CN104394337A (zh) * 2014-12-11 2015-03-04 昆山锐芯微电子有限公司 补偿电路及其控制方法和图像传感器电路
CN108512610A (zh) * 2017-02-24 2018-09-07 迈来芯科技有限公司 采样及保持系统中的噪声降低
CN108512610B (zh) * 2017-02-24 2020-07-10 迈来芯科技有限公司 采样及保持系统中的噪声降低

Also Published As

Publication number Publication date
US8223227B2 (en) 2012-07-17
EP2087722B1 (en) 2016-11-23
JP2010502139A (ja) 2010-01-21
EP2087722A1 (en) 2009-08-12
KR101110909B1 (ko) 2012-02-24
PL2087722T3 (pl) 2017-03-31
KR20090057474A (ko) 2009-06-05
CN101513037B (zh) 2012-01-04
JP4972167B2 (ja) 2012-07-11
US20100283875A1 (en) 2010-11-11
EP2161919A1 (en) 2010-03-10
WO2008037287A1 (en) 2008-04-03
ATE533295T1 (de) 2011-11-15
EP2161919B1 (en) 2011-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101513037B (zh) 带有降低的暗电流的cmos成像器的读出方法
US9118883B2 (en) High dynamic range imaging with multi-storage pixels
EP2974280B1 (en) Threshold-monitoring, conditional-reset image sensor
EP2832090B1 (en) Cmos image sensors implementing full frame digital correlated double sampling with global shutter
US7397509B2 (en) High dynamic range imager with a rolling shutter
EP1416722A1 (en) Method to eliminate bus voltage drop effects for pixel source follower amplifiers
US20080079830A1 (en) Time delayed integration CMOS image sensor with zero desynchronization
US20120044396A1 (en) Dual pinned diode pixel with shutter
US8514322B2 (en) Systems and methods for adaptive control and dynamic range extension of image sensors
JP2012195734A (ja) 固体撮像装置、撮像装置、電子機器、及び、固体撮像装置の駆動方法
CN101371564A (zh) 为成像器中的电子稳定提供像素存储栅极电荷感测的方法及设备
US10573681B2 (en) Imaging device, camera, and imaging method
US20100213351A1 (en) Solid state image sensor and image sensing apparatus incorporated with the same
US20210051283A1 (en) Image sensors having analog memory cells for improved dynamic range
US8975570B2 (en) CMOS time delay and integration image sensor
US7349015B2 (en) Image capture apparatus for correcting noise components contained in image signals output from pixels
US20050030401A1 (en) Method and circuit for determining the response curve knee point in active pixel image sensors with extended dynamic range
CN110336953B (zh) 四元像素结构图像传感器及读取控制方法
US7718945B2 (en) Solid state imaging device including photodetecting section, row selecting section for changing the electric charge accumulating time of each row, and signal processing section
US20030174901A1 (en) Multi-pass dark frame subtraction
JP4322562B2 (ja) 固体撮像装置
CN117425092A (zh) 图像感测装置和包括其的成像装置
JP2004304380A (ja) 撮像装置
Kim et al. A Wide dynamic range CMOS image senor with dual capture using floating diffusion capacitor
Huang et al. A High Dynamic Range CMOS Image Sensor Design Based On Two-Frame Composition

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20160206

Address after: Espoo, Finland

Patentee after: Technology Co., Ltd. of Nokia

Address before: Espoo, Finland

Patentee before: Nokia Oyj