CN109429022B - 图像传感器的图像处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种图像传感器的图像处理系统，包含模拟至数字转换单元，对像素信号执行模拟至数字转换，以产生数字像素信号；相关双重取样单元，对数字像素信号执行相关双重取样；黑阶预估单元，根据预估光学黑像素经执行数字相关双重取样所得到的暗电压以产生负偏移电压，像素信号减去负偏移电压之后馈至模拟至数字转换单元；及黑阶补偿单元，对主动像素感测元件及补偿光学黑像素执行黑阶补偿。

Description

图像传感器的图像处理系统及方法
技术领域
本发明有关一种图像传感器，特别是关于一种具改良信号链(signal-chain)动态范围的列并行(column-parallel)图像传感器。
背景技术
图像传感器(例如互补金属氧化物半导体图像传感器)是一种将光学图像转换为电子信号的装置。图像传感器普遍使用于各类应用，例如移动电话或相机。互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器可使用于严苛的应用，例如汽车及保全。
即使没有光线照射，仍然会有暗电流通过互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的光二极管。由于暗电流会依温度的上升而呈指数增加，因此于高温时(例如高于摄氏60度)，暗电流会成为重要的噪声源，使得输出图像变为饱和。即使使用传统的黑阶补偿(black level compensation)机制，也无法辨识输出图像。
鉴于传统图像传感器于高温时无法有效运作，因此亟需提出一种适用于高温且具改良信号链动态范围的新颖图像传感器。
发明内容
鉴于上述，本发明实施例的目的之一在于提出一种图像传感器，基于黑阶预估(black level estimation)，于高温时可有效增进信号链动态范围。
根据本发明实施例，图像传感器的图像处理系统包含像素阵列、模拟至数字转换单元、相关双重取样单元、黑阶预估单元及黑阶补偿单元。像素阵列提供像素信号，该像素阵列包含主动像素感测元件(APS)、补偿光学黑像素(OBP)及预估光学黑像素。模拟至数字转换单元对像素信号执行模拟至数字转换，以产生数字像素信号。相关双重取样单元对数字像素信号执行相关双重取样。黑阶预估单元根据预估光学黑像素经执行数字相关双重取样所得到的暗电压以产生负偏移电压，该像素信号减去该负偏移电压之后馈至模拟至数字转换单元。黑阶补偿单元对主动像素感测元件及补偿光学黑像素执行黑阶补偿。
附图说明
图1显示列并行图像传感器的方块图。
图2例示图1的像素的电路图。
图3例示图1的图像传感器执行相关双重取样的时序图。
图4显示图像传感器的图像处理系统的方块图。
图5例示图1的图像传感器执行相关双重取样的另一时序图。
图6显示本发明实施例的列并行图像传感器的方块图。
图7显示本发明实施例的图像传感器的图像处理系统的方块图。
图8例示图6的图像传感器执行相关双重取样的时序图。
图9例示图7的偏移产生器的电路图。
图10A例示图6的比较器的电路图。
图10B例示图6的比较器的另一电路图。
图10C例示图6的比较器的又一电路图。
符号说明
100 图像传感器
11 像素阵列
110 像素
111 主动像素感测元件
112 光学黑像素
113 预估光学黑像素
12 行解码器
13 电流汲取行
131 电流汲取电路
14 比较器
141A 放大器
141B 放大器
141C 放大器
15 斜坡产生器
16 计数器
17 存储装置
18 黑阶预估单元
181 预估器
182 偏移产生器
400 图像处理系统
41 模拟至数字转换单元
42 相关双重取样单元
43 黑阶补偿单元
431 光学黑像素子单元
432 主动像素感测元件子单元
433 减法器
600 图像传感器
700 图像处理系统
72 减法器
91 多工器
92 缓冲器
APS 主动像素感测元件
OBP 光学黑像素
VDD 电源电压
RX 重置晶体管
TX 传送晶体管
PD 光二极管
FD 浮动扩散节点
SF 源极随耦晶体管
SX 选择晶体管
BL 位线
Vramp 斜坡信号
t1～t4 时间
VBL 位线电压
Vrst 重置电压
Vsig 光信号
BLC 黑阶补偿
ADC 模拟至数字转换
CDS 相关双重取样
BLE 黑阶预估
Neg_offset 负偏移电压
BLE<M:0> 偏移控制信号
VB1 输入电压
VB 2 输入电压
R0～RN 电阻列
ref1～refN 参考电压
SW1 第一开关
SW2 第二开关
C1 第一电容器
C2 第二电容器
C3 第三电容器
具体实施方式
图1显示列并行(column-parallel)图像传感器100的方块图，例如互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。图像传感器100可包含像素阵列11，其包含排列为矩阵形式的多个像素110。像素阵列可包含多个主动像素感测元件(APS)111及多个光学黑像素(OBP)112。主动像素感测元件(APS)111接收入射光，然而光学黑像素(OBP)112被阻挡而不会接收入射光。光学黑像素(OBP)112作为黑阶补偿(black level compensation,BLC)，其细节将于后续说明。
图2例示图1的像素110的电路图。像素110可包含光二极管PD、重置晶体管RX、传送晶体管TX、源极随耦晶体管SF及选择晶体管SX，其连接为图示的四晶体管架构。当重置晶体管RX开启时，于浮动扩散节点FD定义重置电压，其大小为电源电压VDD减重置晶体管RX的压降。当传送晶体管TX开启时，光二极管PD所累积的光信号可藉由浮动扩散节点FD而传送。开启源极随耦晶体管SF以缓冲或放大光二极管PD的光信号。当选择晶体管SX开启时，可经由位线BL而从像素阵列11读出像素信号。
参阅图1，图像传感器100的像素阵列11可包含电流汲取行13，其包含多个电流汲取(current sink)电路131，分别耦接至选择晶体管SX的输出节点，如图2所例示。电流汲取电路131(例如电流源)耦接于选择晶体管SX的输出节点与地之间，作为偏压电路，用以从选择晶体管SX的输出节点汲取电流。
图像传感器100可包含行解码器12，其每次选择像素阵列11当中的一行，用以读出被选择行的像素信号。
图1的图像传感器100可采用单斜率(single-slope)列并行(column-parallel)模拟至数字转换机制，用以将像素信号从模拟形式转换为数字形式。模拟至数字转换机制可包含一组比较器14。每一比较器14耦接以接收像素阵列11的相应像素信号，以及接收斜坡(ramp)产生器15所产生的斜坡信号Vramp。模拟至数字转换机制可包含一组计数器16，其耦接以分别接收比较器14的比较结果，且接收计数时钟。模拟至数字转换机制还可包含一组存储装置17，其耦接以分别接收计数器16的计数值。储存于存储装置17的数据可由数字图像处理器(未显示)来处理，以产生数字图像输出。比较器14、计数器16及存储装置17主要建构出图像传感器100的信号链的像素读出电路。
图3例示图1的图像传感器100执行相关双重取样(CDS)的时序图。于重置期间，浮动扩散节点FD(图2)的重置电压Vrst被取样并馈至相应比较器14。当斜坡信号Vramp于时间t1开始产生时，计数器16则开始计数。当比较器14(于时间t2)侦测到斜坡信号Vramp与像素信号两者相等的交叉点时，计数器16即停止计数。值得注意的是，重置期间的计数值包含(比较器相关的)偏移电压与重置电压Vrst，图3当中的重置电压Vrst为负值。
于信号期间，光二极管PD的光信号Vsig加上浮动扩散节点FD的重置电压Vrst被取样并馈至相应的比较器14，图3当中的光信号Vsig为负值。当斜坡信号Vramp于时间t3开始产生时，计数器16则开始计数。当比较器14(于时间t4)侦测到斜坡信号Vramp与像素信号两者相等的交叉点时，计数器16即停止计数。值得注意的是，信号期间的计数值包含偏移电压与重置电压Vrst(相同于重置期间)，且还包含光信号Vsig与暗电压，其中暗电压是由光二极管PD的暗电子(或暗电流)所造成。
图4显示图像传感器(例如互补金属氧化物半导体图像传感器)的图像处理系统400的方块图。图像处理系统(以下简称系统400)可包含模拟至数字转换(ADC)单元41，用以对接收自像素阵列11的像素信号执行模拟至数字转换。系统400可包含相关双重取样(CDS)单元42，用以对ADC单元所产生的数字像素信号执行相关双重取样(例如数字相关双重取样或DDS)，藉以除去偏移电压及重置电压，因而产生相关像素信号。系统400还可包含黑阶补偿(BLC)单元43，用以去除暗电压，因而产生补偿像素信号。于另一例子中，CDS单元42位于ADC单元41之前，因此于执行模拟至数字转换前，先对像素信号执行(模拟)相关双重取样。
详而言之，于重置期间，ADC单元41首先处理像素阵列11的光学黑像素(OBP)112(图1)，因而产生第一数字像素信号，其包含偏移电压与重置电压。接着，于信号期间，ADC单元41处理光学黑像素(OBP)112，因而产生第二数字像素信号，其包含偏移电压、重置电压与暗电压。CDS单元42将第二数字信号减去第一数字信号，因而产生暗电压(但不包含偏移电压与重置电压)。所产生的暗电压暂存于BLC单元43当中的光学黑像素(OBP)子单元431。
类似的情形，于重置期间，ADC单元41首先处理像素阵列11的主动像素感测元件(APS)111(图1)，因而产生第三数字像素信号，其包含偏移电压与重置电压。接着，于信号期间，ADC单元41处理主动像素感测元件(APS)111，因而产生第四数字像素信号，其包含偏移电压、重置电压、暗电压与光信号。CDS单元42将第四数字信号减去第三数字信号，因而产生暗电压与光信号(但不包含偏移电压与重置电压)。所产生的暗电压与光信号暂存于BLC单元43当中的主动像素感测元件(APS)子单元432。
最后，BLC单元43的减法器433将储存于APS子单元432的暗电压与光信号减去储存于OBP子单元431的暗电压，因而产生补偿像素信号，其不含有暗电压。黑阶补偿可表示为：
(‘暗电压+光信号’)APS-(‘暗电压’)OBP＝光信号
藉此，黑色的补偿像素信号的值可非常接近数字零值。相反地，若未进行黑阶补偿，则黑色的相关像素信号看起来为灰色。甚者，光二极管PD的暗电流会依温度的上升而呈指数增加。
图5例示图1的图像传感器100执行相关双重取样(CDS)的另一时序图。于高温情形下，比较器14无法侦测到斜坡信号Vramp与像素信号的交叉点，且计数器16造成溢位(overflow)。此外，随着温度上升，OBP子单元431与APS子单元432需要使用更多储存空间或更多位。为了克服系统400的缺点，以下提出一种新颖的系统。
图6显示本发明实施例的列并行(column-parallel)图像传感器600(例如互补金属氧化物半导体图像传感器)的方块图。图像传感器600可包含像素阵列11，其包含排列为矩阵形式的多个像素110。在本实施例中，像素阵列可包含多个主动像素感测元件(APS)111、多个补偿光学黑像素(OBP)112及多个预估光学黑像素(OBP)113。主动像素感测元件(APS)111接收入射光，然而补偿光学黑像素(OBP)112及预估光学黑像素(OBP)113被阻挡而不会接收入射光。补偿光学黑像素(OBP)112是作为黑阶补偿，如前所述，而预估光学黑像素(OBP)113则作为黑阶预估，其细节将于后续说明。
类似于图1，图像传感器600可包含行解码器12，其每次选择像素阵列11当中的一行，用以读出被选择行的像素信号。图像传感器600可包含电流汲取行13，其包含多个电流汲取电路131，分别耦接至选择晶体管SX的输出节点，如图2所例示。电流汲取电路131(例如电流源)耦接于选择晶体管SX的输出节点与地之间，作为偏压电路，用以从选择晶体管SX的输出节点汲取电流。
本实施例之图像传感器600可采用单斜率列并行(column-parallel)模拟至数字转换机制，用以将像素信号从模拟形式转换为数字形式。模拟至数字转换机制可包含一组比较器14。每一比较器14耦接以接收像素阵列11的相应像素信号，以及接收斜坡(ramp)产生器15所产生的斜坡信号Vramp。模拟至数字转换机制可包含一组计数器16，其耦接以分别接收比较器14的比较结果，且接收计数时钟。模拟至数字转换机制还可包含一组存储装置17，其耦接以分别接收计数器16的计数值。储存于存储装置17的数据可由数字图像处理器(未显示)来处理，以产生数字图像输出。
根据本实施例的特征之一，图像传感器600可包含黑阶预估(black levelestimation,BLE)单元18，其根据相关双重取样(例如对预估光学黑像素(OBP)113执行的数字相关双重取样)的输出以产生负偏移电压Neg_offset。负偏移电压Neg_offset被馈至比较器14，用以抵消像素信号的暗电压。
图7显示本发明实施例的图像传感器(例如互补金属氧化物半导体图像传感器)的图像处理系统700的方块图。图7的方块可使用硬件(例如电路)或软件(例如执行于数字信号处理器)来实施。方块11、41、42、43已于图4讨论过，其细节不再赘述。在本实施例中，图像处理系统700(以下简称系统700)可包含黑阶预估(BLE)单元18，其耦接以接收CDS单元42的输出，藉以产生负偏移电压Neg_offset。减法器72将(像素阵列11输出的)像素信号减去负偏移电压Neg_offset，减法器72的输出馈至ADC单元41。
详而言之，本实施例的黑阶预估(BLE)单元18可包含预估器181与偏移产生器182。在本实施例中，预估器181为数字电路或程序，且偏移产生器182为模拟电路。预估器181耦接以接收针对预估光学黑像素(OBP)113执行相关双重取样所得到的暗电压，可表示为：
BLE:(偏移信号+重置电压+暗电压)-(偏移信号+重置电压)＝暗电压
如果预估器181判定暗电压大于默认临界值，则预估器181以偏移控制信号BLE<M:0>驱动偏移产生器182，以产生(模拟)负偏移电压Neg_offset，用以对补偿光学黑像素(OBP)112及主动像素感测元件(APS)111执行黑阶补偿。藉此，补偿光学黑像素(OBP)112及主动像素感测元件(APS)111的暗电压即可被负偏移电压Neg_offset抵消。所产生的负偏移电压Neg_offset可作为目前行及后续行的主动像素感测元件(APS)111以执行黑阶补偿。BLC单元43执行如下的黑阶补偿：
OBP:(偏移电压+重置电压+暗电压-负偏移电压)-(偏移电压+重置电压)＝暗电压-负偏移电压
APS:(偏移电压+重置电压+暗电压+光信号-负偏移电压)-(偏移电压+重置电压)＝暗电压+光信号-负偏移电压
BLC:(暗电压+光信号-负偏移电压)APS-(暗电压-负偏移电压)OBP＝光信号
图8例示图6的图像传感器600执行相关双重取样(CDS)的时序图。于高温情形下，暗电压可被负偏移电压Neg_offset抵消。图8当中的负偏移电压Neg_offset为正值，其是相反于负值的光信号Vsig。藉此，比较器14可侦测到斜坡信号Vramp与像素信号的交叉点，不会造成计数器16的溢位。因此，OBP子单元431与APS子单元432的储存空间或位数可以有效降低，且信号链的动态范围于高温情形下可大量增进。
图9例示图7的偏移产生器182的电路图。在本实施例中，偏移产生器182可包含电阻列R0～RN组成的分压器。分压器将输入电压VB1-VB2分配于电阻列R0～RN，因而产生参考电压ref1～refN。偏移产生器182可包含多工器91，其耦接以接收参考电压ref1～refN。多工器91根据偏移控制信号BLE<M:0>当中的选择位，选择参考电压ref1～refN的其中之一作为输出。
偏移产生器182可包含第一开关SW1及第二开关SW2。第一开关SW1连接于多工器91的输出与缓冲器92的输入之间。第二开关SW2的第一端连接至缓冲器92的输入，第二端连接至地。当预估光学黑像素(OBP)113执行黑阶补偿时，第一开关SW1闭合且第二开关SW2断开，因此多工器91输出选择的参考电压，其通过缓冲器92作为负偏移电压Neg_offset。当预估光学黑像素(OBP)113不执行黑阶补偿时，第一开关SW1断开且第二开关SW2闭合，因此多工器91不会产生任何负偏移电压Neg_offset。
图10A例示图6的比较器14的电路图。比较器14可包含差动(differential)至单端放大器141A(例如运算放大器)。像素信号与负偏移电压Neg_offset分别经由第一电容器C1与第二电容器C2连接至放大器141A的反相输入。斜坡信号Vramp连接至放大器141A的非反相输入。图10B例示图6的比较器14的另一电路图。比较器14可包含差动至差动放大器141B(例如运算放大器)。像素信号与负偏移电压Neg_offset分别经由第一电容器C1与第二电容器C2连接至放大器141B的反相输入。斜坡信号Vramp经由第三电容器C3连接至放大器141B的非反相输入。图10C例示图6的比较器14的又一电路图。比较器14可包含单端输入单端输出放大器141C(例如运算放大器)。像素信号、负偏移电压Neg_offset及斜坡信号Vramp分别经由第一电容器C1、第二电容器C2及第三电容器C3连接至放大器141C的输入。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的权利要求范围；凡其它未脱离发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在所附权利要求范围内。

Claims (20)

1.一种图像传感器的图像处理系统，包含：
一像素阵列，提供像素信号，所述像素阵列包含主动像素感测元件、补偿光学黑像素及预估光学黑像素；
一模拟至数字转换单元，对像素信号执行模拟至数字转换，以产生数字像素信号；
一相关双重取样单元，对数字像素信号执行相关双重取样；
一黑阶预估单元，根据所述预估光学黑像素经执行相关双重取样所得到的暗电压以产生负偏移电压，所述像素信号减去所述负偏移电压之后馈至所述模拟至数字转换单元；及
一黑阶补偿单元，对所述主动像素感测元件及所述补偿光学黑像素执行黑阶补偿。
2.根据权利要求1所述的图像传感器的图像处理系统，其中所述像素阵列包含一电流汲取行，所述电流汲取行包含多个电流汲取电路，分别耦接至像素信号的输出节点。
3.根据权利要求1所述的图像传感器的图像处理系统，还包含一行解码器，所述行解码器每次选择所述像素阵列当中的一行，用以读出被选择行的像素信号。
4.根据权利要求1所述的图像传感器的图像处理系统，其中所述模拟至数字转换单元包含：
一斜坡产生器，产生斜坡信号；
一组比较器，每一比较器耦接以接收所述像素阵列的相应像素信号、所述斜坡信号及所述负偏移电压；及
一组计数器，每一计数器耦接以接收计数时钟及相应比较器的比较结果。
5.根据权利要求4所述的图像传感器的图像处理系统，其中所述模拟至数字转换单元还包含一组存储装置，所述存储装置耦接以分别接收所述计数器的计数值。
6.根据权利要求4所述的图像传感器的图像处理系统，其中所述比较器包含：
一差动至单端放大器；
一第一电容器，藉以让所述像素信号连接至所述放大器的反相输入；及
一第二电容器，藉以让所述负偏移电压连接至所述放大器的反相输入；
其中所述斜坡信号连接至所述放大器的非反相输入。
7.根据权利要求4所述的图像传感器的图像处理系统，其中所述比较器包含：
一差动至差动放大器；
一第一电容器，藉以让所述像素信号连接至所述放大器的反相输入；
一第二电容器，藉以让所述负偏移电压连接至所述放大器的反相输入；及
一第三电容器，藉以让所述斜坡信号连接至所述放大器的非反相输入。
8.根据权利要求4所述的图像传感器的图像处理系统，其中所述比较器包含：
一单端输入单端输出放大器；
一第一电容器，藉以让所述像素信号连接至所述放大器的输入；
一第二电容器，藉以让所述负偏移电压连接至所述放大器的输入；及
一第三电容器，藉以让所述斜坡信号连接至所述放大器的输入。
9.根据权利要求1所述的图像传感器的图像处理系统，其中所述黑阶补偿单元包含一光学黑像素子单元及一主动像素感测元件子单元，于重置期间，所述模拟至数字转换单元处理所述补偿光学黑像素，因而产生第一数字像素信号，其包含偏移电压与重置电压；于信号期间，所述模拟至数字转换单元处理所述补偿光学黑像素，因而产生第二数字像素信号，其包含偏移电压、重置电压与暗电压；所述相关双重取样单元将第二数字像素信号减去第一数字像素信号，因而产生暗电压暂存于所述光学黑像素子单元；于重置期间，所述模拟至数字转换单元处理所述主动像素感测元件，因而产生第三数字像素信号，其包含偏移电压与重置电压；于信号期间，所述模拟至数字转换单元处理所述主动像素感测元件，因而产生第四数字像素信号，其包含偏移电压、重置电压、暗电压与光信号；所述相关双重取样单元将第四数字像素信号减去第三数字像素信号，因而产生暗电压与光信号暂存于所述主动像素感测元件子单元；储存于所述主动像素感测元件子单元的暗电压与光信号减去储存于所述光学黑像素子单元的暗电压，因而产生补偿像素信号。
10.根据权利要求1所述的图像传感器的图像处理系统，其中所述相关双重取样单元包含一数字相关双重取样单元。
11.根据权利要求1所述的图像传感器的图像处理系统，其中所述黑阶预估单元包含：
一预估器，耦接以接收所述预估光学黑像素经执行相关双重取样所得到的暗电压；及
一偏移产生器，当所述预估器所接收的暗电压大于预设临界值，则所述预估器以偏移控制信号驱动所述偏移产生器。
12.根据权利要求11所述的图像传感器的图像处理系统，其中所述偏移产生器包含：
一分压器，产生多个参考电压；及
一多工器，根据偏移控制信号以选择其中一个参考电压作为输出。
13.根据权利要求12所述的图像传感器的图像处理系统，其中所述偏移产生器还包含：
一缓冲器；
一第一开关，连接于所述多工器的输出与所述缓冲器的输入之间；及
一第二开关，连接于所述缓冲器的输入与地之间；
其中当所述预估光学黑像素执行黑阶补偿时，所述第一开关闭合且所述第二开关断开；当所述预估光学黑像素不执行黑阶补偿时，所述第一开关断开且所述第二开关闭合。
14.一种图像传感器的图像处理系统，包含：
一像素阵列，提供像素信号，所述像素阵列包含主动像素感测元件、补偿光学黑像素及预估光学黑像素；
一相关双重取样单元，对像素信号执行相关双重取样；
一黑阶预估单元，根据所述预估光学黑像素经执行相关双重取样所得到的暗电压以产生负偏移电压，所述像素信号减去所述负偏移电压之后执行模拟至数字转换；及
一黑阶补偿单元，对所述主动像素感测元件及所述补偿光学黑像素执行黑阶补偿。
15.根据权利要求14所述的图像传感器的图像处理系统，其中所述黑阶预估单元包含：
一预估器，耦接以接收所述预估光学黑像素经执行相关双重取样所得到的暗电压；及
一偏移产生器，当所述预估器所接收的暗电压大于预设临界值，则所述预估器以偏移控制信号驱动所述偏移产生器。
16.根据权利要求15所述的图像传感器的图像处理系统，其中所述偏移产生器包含：
一分压器，产生多个参考电压；及
一多工器，根据偏移控制信号以选择其中一个参考电压作为输出。
17.根据权利要求16所述的图像传感器的图像处理系统，其中所述偏移产生器还包含：
一缓冲器；
一第一开关，连接于所述多工器的输出与所述缓冲器的输入之间；及
一第二开关，连接于所述缓冲器的输入与地之间；
其中当所述预估光学黑像素执行黑阶补偿时，所述第一开关闭合且所述第二开关断开；当所述预估光学黑像素不执行黑阶补偿时，所述第一开关断开且所述第二开关闭合。
18.一种图像传感器的图像处理方法，包含：
一像素阵列提供像素信号，所述像素阵列包含主动像素感测元件、补偿光学黑像素及预估光学黑像素；
对像素信号执行模拟至数字转换，以产生数字像素信号；
对数字像素信号执行相关双重取样；
根据所述预估光学黑像素经执行相关双重取样所得到的暗电压以产生负偏移电压，所述像素信号减去所述负偏移电压之后执行模拟至数字转换；及
对所述主动像素感测元件及所述补偿光学黑像素执行黑阶补偿。
19.根据权利要求18所述的图像传感器的图像处理方法，其中，对所述主动像素感测元件及所述补偿光学黑像素执行黑阶补偿包含:
于重置期间，对所述补偿光学黑像素执行模拟至数字转换，因而产生第一数字像素信号，其包含偏移电压与重置电压；
于信号期间，对所述补偿光学黑像素执行模拟至数字转换，因而产生第二数字像素信号，其包含偏移电压、重置电压与暗电压；
执行相关双重取样，将第二数字像素信号减去第一数字像素信号，因而产生并暂存暗电压；
于重置期间，对所述主动像素感测元件执行模拟至数字转换，因而产生第三数字像素信号，其包含偏移电压与重置电压；
于信号期间，对所述主动像素感测元件执行模拟至数字转换，因而产生第四数字像素信号，其包含偏移电压、重置电压、暗电压与光信号；
执行相关双重取样，将第四数字像素信号减去第三数字像素信号，因而产生并暂存暗电压与光信号；及
将储存的暗电压与光信号减去储存的暗电压，因而产生补偿像素信号。
20.根据权利要求18所述的图像传感器的图像处理方法，其中，根据所述预估光学黑像素经执行相关双重取样所得到的暗电压以产生负偏移电压包含：
接收所述预估光学黑像素经执行相关双重取样所得到的暗电压；及
当所述暗电压大于预设临界值，产生偏移控制信号据以产生所述负偏移电压。
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