CN207677872U

CN207677872U - 图像传感器

Info

Publication number: CN207677872U
Application number: CN201721387081.0U
Authority: CN
Inventors: 沈喜成
Original assignee: Dbhitek Corp
Current assignee: Dbhitek Corp; DB HiTek Co Ltd
Priority date: 2017-10-25
Filing date: 2017-10-25
Publication date: 2018-07-31
Anticipated expiration: 2027-10-25

Abstract

图像传感器可包括：像素阵列，其包括具有有源像素的有源像素区和具有暗像素的暗像素区；模数转换单元，其配置为通过转换每个暗像素的模拟输出来生成暗像素数据代码并通过转换每个有源像素的模拟输出来生成有源像素数据代码；偏移提取器，其配置为使用暗像素数据代码提取最终偏移；和校正器，其配置为使用最终偏移来校正有源像素数据代码。校正器根据有源像素数据代码和参考代码的比较输出校正像素数据代码和参考代码中的一个作为校正结果。校正像素数据代码通过使用最终偏移校正有源像素数据代码而获得。

Description

图像传感器

本申请主张于2016年12月16日提交的韩国专利申请第10-2016-0172673号的权益，其通过引用并入本文，就好像在本文中完全陈述。

技术领域

本实用新型的实施例涉及图像传感器。

背景技术

图像传感器是将光学图像转换为电信号的半导体器件，已用于数码相机、移动通信终端等。这样的图像传感器可包括多个单元像素。

随着图像传感器像素数目的增加以及图像传感器尺寸的减小，像素尺寸减小了。因此，暗电流、暗电流产生的噪声、光子散粒噪声和MOS器件噪声的影响增大了。

在CMOS型图像传感器中，有源器件的特性(例如，晶体管阈值电压Vth的偏差)可不利地影响图像信号。偏差可相对于每个像素具有固定值，并可导致屏幕或监视器上显示的图像中的固定模式噪声(FPN)。特别地，随着相邻像素之间的距离减小，由于实现图像时像素的偏移或在一个或多个列(例如，每列)的处理电路中产生的列固定模式噪声(CFPN)，可能会产生异常的输出图像。

实用新型内容

于是，本实用新型的实施例涉及能够通过在主体明亮区域中的偏移校正来减少或防止列固定模式噪声的图像传感器及其传感方法。

本实用新型的其他优点、目的和特征将在后面的说明中部分描述且在本领域技术人员审查以下说明后部分变得显而易见或可从本实用新型的实践中习得。本实用新型的目的和其他优点可通过书面说明和权利要求以及附图中特别指出的结构来实现和获得。

为了实现本文所体现和广泛描述的这些目标和其他优势并根据本实用新型实施例的目的，图像传感器可包括：像素阵列，其包括具有有源像素的有源像素区和具有暗像素的暗像素区；模数转换单元，其配置为通过转换每个暗像素的模拟输出来生成暗像素数据代码并通过转换每个有源像素的模拟输出来生成有源像素数据代码；偏移提取器，其配置为使用暗像素数据代码提取最终偏移；和校正器，其配置为使用最终偏移来校正有源像素数据代码。校正器根据有源像素数据代码和参考代码的比较输出校正像素数据代码和参考代码中的一个作为校正结果，校正像素数据代码通过使用最终偏移校正有源像素数据代码而获得。暗像素数据代码和有源像素数据代码可各包括数字数据，校正器可比较有源像素数据代码和参考代码以判定是否输出校正像素数据代码或参考代码。

参考代码可以是模数转换(ADC)单元的分辨率的全代码。例如，参考代码可具有与ADC单元输出的最大数字位数相同的位数，并且每位的值为1。

校正器可配置成在有源像素数据代码大于参考代码时将有源像素数据代码转换为参考代码和/或输出参考代码。

校正器可配置成在有源像素数据代码小于或等于参考代码时输出校正像素数据代码。

偏移提取器可配置为：(i)使用暗像素数据代码提取每列暗偏移、总体暗偏移和每行噪声，以及(ii)使用提取的每列暗偏移、总体暗偏移和每行噪声中的至少一个提取最终偏移。

模数转换单元可配置成生成(n+m)位数字代码，其中n是大于1的自然数且m是满足0＜m＜1的有理数。

图像传感器还可包括记忆体，其配置成存储源自模数转换单元的暗像素数据代码和有源像素数据代码。

记忆体可包括配置为存储有源像素数据代码的(n+1)位存储空间。

校正器可包括：比较器，其配置为：(i)比较有源像素数据代码和参考代码和(ii)输出第一信号和第二信号；代码转换器，其配置为基于第一信号将有源像素数据代码转换为参考代码并输出参考代码；和偏移校正器，其配置为基于第二信号校正有源像素数据代码并输出校正结果。

根据本实用新型的另一方面，图像传感器包括：像素阵列，其包括具有有源像素的有源像素区和具有暗像素的暗像素区；模数转换单元，其配置为通过转换每个暗像素的模拟输出来生成暗像素数据代码并通过转换每个有源像素的模拟输出来生成有源像素数据代码；记忆体，其配置为存储来自模数转换单元的暗像素数据代码和有源像素数据代码；和数字信号处理器，其配置为使用暗像素数据代码提取最终偏移并使用最终偏移来校正有源像素数据代码。数字信号处理器配置为基于有源像素数据代码和参考代码的比较输出校正像素数据代码和参考代码中的一个作为校正结果。校正像素数据代码通过使用最终偏移校正有源像素数据代码而获得，且参考代码是模数转换(ADC)单元的分辨率的全代码。

图像传感器还可包括列扫描器，其配置成生成控制信号以控制存储器，并且基于来自列扫描器的控制信号，存储器可向数字信号处理器发送有源像素数据代码和暗像素数据代码。

数字信号处理器可包括配置为使用暗像素数据代码提取最终偏移的偏移提取器和配置为基于有源像素数据代码和参考代码的比较输出校正像素数据代码和参考代码中的一个作为校正结果的矫正器。

应当理解，上述各实施例的一般性描述和以下详细说明是示例性和说明性的，旨在提供请求的本实用新型的进一步解释。

附图说明

附图，用于提供本实用新型的进一步理解，并入本文中并构成本申请的一部分，示出本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。附图中：

图1是显示根据一个或多个实施例的图像传感器的示例性结构图；

图2是显示图1中所示的像素阵列的示范实施例的图；

图3是显示图1中所示的像素阵列的另一示范实施例的图；

图4是显示图1中所示的模数转换单元和记忆体的示范实施例的图；

图5是显示图1中所示的数字信号处理器一实施例的示例性结构图；

图6是显示图5中所示的偏移提取器的示范实施例的图；

图7是显示图5中所示的校正器一实施例的示例性结构图；

图8是显示导致物体亮区中列固定模式噪声的示意图。

具体实施方式

下面，将通过附图和以下描述来清楚地理解本实用新型的实施例。在描述实施例时，应理解，当提及诸如层、膜、区域、图案或结构的元件在诸如基底、层、膜、区域、盘或图案的另一元件“之上”或“之下”时，该元件可直接在另一元件“之上”或“之下”，或者间接在另一元件“之上”或“之下”，存在介于其间的元件。还应理解，在元件“之上”和“之下”是关于附图描述的。此外，相同的附图标记在附图描述中指代相同的组成元件。

图1是显示根据本实用新型一个或多个实施例的图像传感器100的结构图。

参照图1，图像传感器100包括控制器110、像素阵列120、模数转换单元130、记忆体140和列扫描器150。

控制器110输出配置为控制像素阵列120的第一控制信号S_d，配置为控制模数转换单元的第二控制信号S_c，和配置为控制列扫描器150的第三控制信号CS。

例如，第一控制信号S_d可包括配置为在像素阵列120的像素中控制复位、传输和像素选择操作的复位信号RX、传输信号TX和选择信号SX。

控制器110可包括：(i)配置为产生时序信号和/或控制信号的时序控制器，和(ii)配置为产生第一控制信号S_d的行驱动器，第一控制信号S_d配置为基于时序控制器的时序信号驱动多个单元像素，但不限于此。第一控制信号S_d可以能够驱动像素阵列120的多个单元像素的各种方式实现。

例如，行驱动器可生成配置为驱动像素阵列120的驱动信号S_d并将生成的驱动信号输出到像素阵列120。

例如，行驱动器可输出驱动信号S_d，其配置为驱动像素阵列120的有源像素区205(参见图2-3)和暗区。

像素阵列120可包括多个单元像素，多个单元像素可在包括行和列的矩阵中。每个单元像素可以是配置成感测光并将所感测到的光转换为电信号的光电转换元件。

像素阵列120可包括传感线L1到Lm(m是大于1的自然数)，其连接到单元像素并配置为输出传感信号a1到am(m是大于1的自然数)。例如，传感线L1到Lm中的每一个可连接到其中相应一列中单元像素的输出端。

像素阵列120可包括有源像素区、沿第一(如列)方向在有源像素区一侧或多侧上的第一暗区(黑区)和沿与第一方向正交的第二(如行)方向在有源像素区一侧或多侧上的第二暗区(黑区)。

模数转换单元130将传感线L1至Lm上来自像素阵列120的模拟传感信号转换成数字信号并输出数字数据代码。

模数转换单元130也可执行相关双采样(CDS)。在一个示例中，CDS可指所获得的第一数字数据和第二数字数据之间的差。第一数字数据是可通过使单元像素重置时转换单元像素输出的第一传感信号而获得的数字信号，第二数字数据是可通过转换单元像素对应于外部图像信号的第二传感信号而获得的数字信号。

例如，模数转换单元130可包括：(i)配置为执行CDS的CDS处理器，以及(ii)配置为将CDS处理器的输出转换为数字信号的模数转换器。

例如，尽管CDS处理器可包括开关、电容和差分放大器，本实用新型的实施例不限于此，并可以多种方式实现。

例如，尽管模数转换器可包括斜坡信号发生器、比较器和计数器，本实用新型的实施例不限于此，并可以多种方式实现。

模数转换单元130可通过将暗区暗像素的模拟输出转换为数字数据来生成暗像素数据代码，并可通过转换有源区域有源像素的模拟输出来生成有源像素数据代码。

记忆体140可存储模数转换单元130的输出，并响应于列扫描器150的控制信号C1至Cm，将所存储的模数转换单元130的输出发送到数字信号处理器160。

例如，记忆体140可包括多个锁存器(例如，静态随机存取记忆体单元)或多个电容(例如，单晶体管单电容随机存取记忆体单元，如动态随机存取记忆体中常见的)。

列扫描器150可基于从控制器110接收的控制信号CS输出控制信号C₁至C_m以控制记忆体140。响应于列扫描器150的第一控制信号C₁至C_m可读取存储在记忆体140中的暗像素数据代码和有源像素数据代码，并将其发送到数字信号处理器160。

数字信号处理器160处理来自记忆体140的数字信号。

数字信号处理器160基于有源像素数据代码和参考代码的对比输出校正像素数据代码和参考代码中的一个作为校正结果。校正像素数据代码是使用最终偏移校正的有源像素数据代码。

尽管所示的数字信号处理器160独立于图1中的控制器110，但本实用新型的实施例不限于此。在其它实施例中，控制器110可控制和/或包括数字信号处理器160。

图2是显示图1中所示的像素阵列120的实施例120-1的图。

参照图2，像素阵列120-1包括有源像素区205、第一暗区212和第二暗区222。

尽管第一暗区212可与有源像素区205隔开并邻近有源像素区205(例如，与有源像素区205的行平行)，但本实用新型的实施例不限于此。在另一实施例中，第一暗区212可与有源像素区域205隔开，并位于有源像素区205的相对侧。

尽管第二暗区222可与有源像素区205隔开并位于与有源像素区205所位于的侧面相邻的有源像素区205的一侧(例如，与有源像素区205的列平行)，但本实用新型的实施例不限于此。在另一实施例中，第二暗区222可与有源像素区205隔开，并位于有源像素区205的相对侧。

有源像素区205可包括多个第一像素，其配置成使用感光器(例如，光电二极管)的光电转换性能将入射光转换为电信号。多个像素(以下称为“有源像素”)可布置成矩阵。

第一和第二暗区212和222可以是入射光被阻挡的区域。例如，第一和第二暗区212和222中的每一个可以是入射光被金属层或反射膜屏蔽的区域。

例如，第一暗区212可包括多个像素(以下称为“第一暗像素”)，并且多个第一暗像素可布置成矩阵(例如，其中列数大于行数)。另外，第二暗区222可包括多个像素(以下称为“第二暗像素”)，并且多个第二暗像素可布置成矩阵(例如，其中行数大于列数)。

第一暗区212的每一列可对应于或与有源像素区205其中相应一列对准。第二暗区222的每一行可对应于或与第一暗区212和有源像素区205的其中相应一行对准。

在另一实施例中，第二暗区222的每一行可与有源像素区的其中相应一行对准，且第一暗区212的每一列可与有源像素区和第二暗区的其中相应一列对准。

图3是显示图1中所示的像素阵列120的另一实施例120-2的图。

参考图3，像素阵列120-2包括有源像素区205、在有源像素区205的第一和第三侧(如，上面和下面)上的第一暗区212a和212b，和在有源像素区205的第二和第四侧(如，左侧和右侧)上的第二暗区222a和222b。

像素阵列120-2还可包括在第一和第二暗区212a、212b、222a和222b和有源像素区之间的虚拟(dummy)(如，无源)像素区域。

图4是显示图1中所示的模数转换单元130和记忆体140的一个或多个实施例的图。

参照图4，模数转换单元130可接收传感信号A1(例如，源自像素阵列120)作为模拟信号，并基于所接收的模拟信号的值输出数字数据信号Dig。

模数转换单元130可生成(m+n)位数字代码，其中n可以是大于1的自然数，m可以是满足0<m<1的有理数。

例如，n可等于0且m可等于0.3，但不限于此。

参照图4，n可与模数转换单元130对像素阵列120的信号的数字分辨率有关。例如，当像素阵列120的数字分辨率的全代码值设置为1024时，n＝10。

在各种实施例中，m可基于与暗区的模拟信号相对应的数字代码值来确定。例如，当n＝10且对应于暗区的数字代码值在1至36的范围内时，m可以是0.3。

由模数转换单元130生成和/或输出的数字代码Dig可表示为2^(n+m)二进制代码(例如，格雷码)。例如，当n＝10且m＝0.3时，数字代码Dig可具有1260个可能值，并且数字代码Dig的全代码值可以是1260。

为了存储由(n+m)位二进制代码(例如，有源像素数据代码)表示的数字代码Dig，记忆体140可包括(n+1)位单元存储空间。例如，由模数转换单元130生成和/或输出的一个数字代码Dig可存储在记忆体140的一个单元存储空间中。

例如，记忆体140可包括线路记忆体或寄存器，其包括配置成存储一个有源像素数据代码的(n+1)位数据存储器。

图5是显示图1中所示的数字信号处理器160一实施例的示例性结构图。

参照图5，数字信号处理器160可包括偏移提取器114和校正器116。

偏移提取器114可使用暗区暗像素的数据代码(下文称“暗像素数据代码”)来提取偏移。

例如，偏移提取器114可提取最终偏移值S_F，其配置为基于暗区212或222(或者，替代性地，暗区212a和212b中的一个或多个，或暗区222a或222b中的一个或多个)的输出S_D补偿暗电平，分别如图2或图3所示。

例如，偏移提取器114可提取最终偏移值S_F，其配置为基于第一暗区212(或第一暗区212a和212b中的一个或两个)的第一输出S_C和第二暗区222(或第二暗区222a和222b中的一个或两个)的第二输出S_R中的至少一个来补偿暗电平。

偏移提取器114可提取光被阻挡的第一和第二暗区的暗像素数据代码，并提取最终偏移值S_F，其配置为使用所提取的暗像素数据代码来补偿暗电平(例如，对应于暗像素中光的量)，以提取配置为取消由于像素阵列120的暗电流而导致的噪声的偏移。无论光学图像的存在、缺失或值，都产生暗电流。

偏移提取器114可使用暗像素数据代码提取每列暗偏移值S_C2、总体暗偏移值S_G、每行平均数S_R2和每行噪声值RN，并可使用每列暗偏移值S_C2、总体暗偏移值S_G、每行平均数S_R2和/或每行噪声值RN中的至少一个来提取最终偏移值S_F。

对图6的说明适用于每列暗偏移值S_C2、总体暗偏移值S_G、每行平均数S_R2和每行噪声值RN的定义。

例如，偏移提取器114可提取每列暗偏移、总体暗偏移、每行平均数和每行噪声值。另外，偏移提取器114可选择所提取的每列暗偏移和总体暗偏移中的一个，并通过将所选的暗偏移添加到每行噪声值以提取最终暗偏移。

例如，第一暗区212(或第一暗区212a和212b中的一个或两者)的第一暗像素可由控制器110驱动，且每列暗偏移值S_C和总体暗偏移值S_G可使用从被驱动的像素获得的第一暗像素的输出来提取。

接下来，第二暗区222(或第二暗区222a和222b中的一个或两者)的第二暗像素可由控制器110驱动，且每行噪声值RN可使用从被驱动的像素获得的第二暗像素的输出来提取。

图6是显示图5中所示的偏移提取器114一实施例的图。

参照图6，偏移提取器114可包括第一偏移提取器501、第二偏移提取器502和计算器(如，加法器或减法器)503。

第一偏移提取器501可从第一暗区212(或第一暗区212a和212b中的一个或两者)的第一输出S_C或基于该第一输出S_C提取每列暗偏移和总体暗偏移，并选择和输出每列暗偏移值SC₂和总体暗偏移值S_G中的一个。

第一偏移提取器501可包括第一过滤器210、第一平均数提取器220、记忆体230、第二平均数提取器240和选择器250。

第一过滤器210可过滤第一暗区212(或第一暗区212a和212b中的一个或两者)的第一暗像素的输出S_C，从第一暗像素的输出S_C中去除任何异常值，并输出过滤后的第一暗像素S_C1(例如，已去除任何异常值的第一暗像素)。

第一暗区212(或第一暗区212a和212b)可包括具有疵点的第一暗像素，其由于疵点可产生异常输出或异常值。例如，第一暗区212(或第一暗区212a和212b)可包括第一暗像素，其由于疵点(例如，白疵点)而具有异常大的输出值或由于疵点(例如，黑疵点)而具有异常小的输出值。这种疵点可在半导体制造工艺中产生。

在此，异常值可以是预定范围外的值，其中预定范围具有下限和上限。例如，第一过滤器210可从第一暗像素的输出S_C中去除小于下限的第一暗像素的值和/或大于上限的第一暗像素的值。

第一过滤器210负责去除可能由于疵点而导致的第一暗区212(或第一暗区212a和212b)的异常输出(例如，异常值)。第一过滤器210可包括异常值去除过滤器或由异常值去除过滤器来实现。通过去除缺陷像素的输出，可以提高暗电平的补偿精度。在其它实施例中，第一过滤器210可以省略。

第一平均数提取器220使用第一过滤器210的输出S_C1提取第一暗区212(或第一暗区212a和212b中的一个或两者)每列第一暗像素的平均数S_C2。

记忆体230可存储所提取的平均数S_C2。如果省略第一过滤器210，每列第一暗像素的平均数S_C2可直接从第一暗像素中提取。下文中，每列第一暗像素的平均数S_C2可称为“每列暗偏移”。

第一平均数提取器220可提取第一暗区212(或第一暗区212a和212b中的一个或两者)每列第一暗像素的每列暗偏移值。在一个示范例中，通过使第一暗区每列第一暗像素平均化来提取每列暗偏移值。在另一示范例中，通过使第一暗区每列第一暗像素加权平均来提取每列暗偏移值。

第一平均数提取器220可通过例如加权平均第一暗区212(或第一暗区212a和212b中的一个或两个)每列第[k-1]行(k是满足1＜k＜n的自然数)第一暗像素和第k行第一暗像素来提取第k行第一暗像素的加权平均数。

当提取第k行第一暗像素的加权平均数时，比第k行第一暗像素大的加权值可赋予第(k-1)(k是满足1＜k＜n的自然数)行第一暗像素的加权平均值。

当前帧的第一暗区212(或第一暗区212a和212b)每列第一行的第一暗像素的加权平均数可以是前一帧每列最后一行的第一暗像素的加权平均数。

记忆体230可存储每列第(k-1)(k是满足1＜k＜n的自然数)行的第一暗像素的加权平均数。

第二平均数提取器240使用第一过滤器210的输出提取第一暗区212(或第一暗区212a和212b中的一个或两者)中所有第一暗像素的平均数S_G。例如，第二平均数提取器240可提取一帧的第一暗区212(或第一暗区212a和212b)中所有第一暗像素的平均数S_G，其中异常值由第一过滤器去除。在下文中，第二平均数提取器240输出的平均数S_G称为“总体暗偏移值”。

如果省略第一过滤器210，平均数S_G可使用第一暗像素直接提取。

选择器250基于一个或多个预定操作条件或在一个或多个预定操作条件发生时选择并输出每列暗偏移值S_C2或总体暗偏移值S_G。

在此，预定操作条件可包括图像传感器周围环境的光照度和温度。

例如，如果图像传感器周围环境的光照度高于预定阈值光照度，选择器250可选择并输出总体暗偏移值S_G，因为高照度环境中感测到的信号分量大，因此列固定模式噪声的影响小。在这种情况下，当选择总体暗偏移值S_G时，至少可关闭第一平均数提取器220，使得能够减小图像传感器的功耗。

此外，当周围环境的温度高于预定温度时，暗电流的变化相对较大，因此估计的列固定模式噪声的误差可能增大或相对较大。因此，当周围环境的温度高于预定临界温度时，选择器250可选择和输出总体暗偏移值S_G。

相比之下，当图像传感器周围环境的光照度不超过阈值光照度和/或周围环境的温度不超过阈值温度时，估计和去除列固定模式噪声可足够准确和/或有用的，于是选择器250可选择和输出每列暗偏移值S_C2。

在根据一个或多个其它实施例的第一偏移提取器中，可省略第一过滤器210，第一平均数提取器220可使用第一暗像素的输出S_C而非第一过滤器210的输出S_C1来提取平均数S_C2，且第二平均数提取器240可使用第一暗像素的输出S_C而非第一过滤器210的输出S_C1来提取总体暗偏移值S_G。

第二偏移提取器502基于第二暗区222(或第二暗区222a和222b中的一个或两者)的输出S_R提取每行平均数并从每行平均数和总体暗偏移值S_c提取每行噪声值(例如，通过从提取的每行平均数中减去总体暗偏移值S_G)。

第二偏移提取器502可包括第二过滤器260、第三平均数提取器270和计算器或数学运算符(例如，加法器或减法器)280。

第二过滤器260过滤第二暗区222(或第二暗区222a和222b中的一个或两者)每行中的第二暗像素以获得第二暗区222(或第二暗区222a和222b中的一个或两者)每行第二暗像素的中位值。例如，第二过滤器260可以是或包括中位过滤器。

例如，第二过滤器260可从每行第二暗像素(例如，邻近每行中任一第二暗像素的两个或更多个第二暗像素)中选择中位(或代表)值并输出每行中第二暗像素的中位(或代表)值S_R1。

例如，第二过滤器260可选择每行一组暗像素中一个第二暗像素(如，X[1])的输出(如，Y1)，或每行作为整体，如下所述。

例如，中位值(如，2)可从第二暗像素(例如，X[1])和邻近其的接下来的两个第二暗像素(例如，X[2]和X[3])的输出(X[1]＝1，X[2]＝2，X[3]＝3)中提取，且所提取的中位值(例如，2)可改变为第二暗像素(例如，X[1])的输出。所选择的相邻第二暗像素的数目可以是两个或更多。在这种情况下，中位值仅仅是过滤值，其中第一暗像素的值表示三个或更多个相邻暗像素组中每一个的值。或者，第二暗像素(例如，X[2])的值可比作与其相邻的第二暗像素(例如，X[1]和X[3]，其中X[1]＝1，X[2]＝2且X[3]＝3)的值，且所提取的中位值(例如，2)可以是第二暗像素的中位值(例如，x[2])。这样的中值过滤操作可对暗区(例如，第二暗区222)中一行第二暗像素或所有暗像素执行。因此，在第二暗区中，每行第二暗像素可能有一个或多个中位或代表第二暗像素值。

第二过滤器260也可从第二暗区222(或第二暗区222a和222b中的一个或两者)每行第二暗像素中去除任何异常值并保持每行中第二暗像素的平均数、中位或代表值。

也就是说，第二过滤器260可用来消除第二暗区222(或第二暗区222a和222b)每行中第二暗像素的随机噪声。

第三平均数提取器270可从第二过滤器260的输出S_R1提取第二暗区222(或第二暗区222a和222b)每行中第二暗像素的每行平均数S_R2。

例如，每行中第二暗像素的输出S_R可由第二过滤器260过滤以提供中位值S_R1，且第三平均数提取器270可提取每行中第二暗像素的中位值S_R1的每行平均数S_R2。相应地，第三平均数提取器270可提取与第二暗区222(或第二暗区222a和222b中的一个或两者)每行相对应的每行平均数S_R2。

在另一实施例中，可省略第二过滤器260。如果省略第二过滤器260，则第三平均数提取器270可直接使用每行中第二暗像素的输出S_R提取每行平均数S_R2。

计算器(如加法器或减法器)280从总体暗偏移值S_G和每行平均数S_R2中提取每行噪声值(RN)(例如，通过从每行平均数S_R2中减去总体暗偏移值S_G[RN＝S_R2-S_R1])。或者，计算器280通过将每行平均数S_R2和总体暗偏移值S_G的相反值相加来提取每行噪声值(RN)。

计算器503从每行噪声值RN和选择器250的输出(即，每列暗偏移值S_C2或总体暗偏移值S_G中的任一个)中输出最终暗偏移值S_F。

例如，计算器503可将选择器250的输出(即，每列暗偏移值S_C2或总体暗偏移值S_G中的任一个)添加到每行噪声值RN，并输出最终暗偏移值S_F作为每行噪声值RN和每列暗偏移值S_C2或总体暗偏移值S_G中任一个的总和。

例如，根据选择器250输出的值(这可取决于图像传感器一个或多个操作条件，如本文所述)，最终暗偏移值S_F可以是每列暗偏移值S_C2和每行噪声值RN的总和，或总体暗偏移值S_G和每行噪声值RN的总和。

例如，如果选择器250的输出是总体暗偏移值S_G，则最终暗偏移值S_F可以是第三平均数提取器270的输出S_R2。

校正器116(见图5)读取有源像素区205的原始数据(D-raw，下文中称“有源像素数据代码”)并将其与参考代码进行比较。

当有源像素数据代码大于参考代码S_K时，校正器116将有源像素区205的有源像素数据代码转换成参考代码S_K和/或输出参考代码S_K。

例如，参考代码S_K可以是像素阵列120的输出的模数转换分辨率的全代码。

在另一示范例中，参考代码S_K可以是模数转换单元130的模数转换分辨率的全代码。

例如，参考代码S_K的代码值可以是2ⁿ，如果n＝10，则参考代码S_K的值可以是1024(如，1111111111)。

如果有源像素数据代码小于或等于参考代码，则校正器116基于最终暗偏移值S_F校正有源像素数据代码并输出有源像素数据代码S_M(下文中称为“校正像素数据代码”)，其中噪声被消除。

在此，有源数据代码可以是使用模数转换单元130转换有源像素区205的模拟输出的数字数据代码。

图7是显示图5中所示的矫正器116一实施例的结构图。

参照图7，校正器116可包括比较器610、代码转换器620和偏移校正器630。

比较器610从记忆体140中读取有源像素数据代码D-raw，将有源像素数据代码D-raw与参考代码S_K进行比较，并基于比较结果输出第一信号CS1和第二信号CS2。

当有源像素数据代码D-raw大于参考代码S_K时(D-raw>S_K)，比较器610输出第一信号CS1或激活第一信号CS1。

当有源像素数据代码D-raw小于或等于参考代码S_K时(D-raw≤S_K)，比较器610输出第二信号CS2或激活第二信号CS2。

代码转换器620接收来自记忆体140的有源像素数据代码D-raw，并根据D-raw的值将有源像素数据代码D-raw转换成参考代码S_K并输出参考代码S_K，或仅仅传递参考代码S_K。

当D-raw>S_K时，校正器116输出源自代码转换器620的参考代码S_K作为每个有源像素的校正像素数据代码，但不进行偏移校正。因此，有可能消除列固定模式噪声(CFPN)和/或省略或禁用其相关电路。

偏移校正器630接收来自记忆体140的有源像素数据代码D-raw、根据第二信号CS2校正有源像素数据代码D-raw并输出校正数据。

例如，偏移校正器630可使用最终暗偏移值S_F校正有源像素数据代码D-raw。

当D-raw≤S_K时，校正器116通过偏移校正器630进行偏移校正并输出校正数据。例如，校正器116可输出从有源像素数据代码D-raw中减去最终暗偏移获得的值作为校正像素数据代码。

总之，当基于暗偏移校正有源像素数据代码时，可消除列固定模式噪声和/或省略或禁用其相关电路。然而，列固定模式噪声可在图像传感器的屏幕被明亮主体充满的区域中生成。

图8是显示明亮主体区域中列固定模式噪声起因的示意图。

参照图8，记忆体140可包括配置为存储暗像素数据代码的第一存储区141和配置为存储有源像素数据代码的第二存储区142。

第一至第四列COL1至COL4(例如，COL1、COL2、COL3和COL4)的暗像素的暗像素数据代码Code1至Code4(例如，Code1、Code2、Code3以及Code4)可存储在记忆体140的第一存储区141中。暗像素数据代码Code1至Code4由于每列独立的偏移可具有独立且不同的值，因此列的最终暗偏移可具有不同的值。

在已感测到物体亮区的图像传感器的多个列中的有源像素的有源像素数据代码可以是全代码(F-codes)并可存储在第二存储区142中。如图8所示，物体亮区的有源像素数据代码的每列偏移可能消失。

平均暗像素数据代码的值可以是几十(如，10、20、30、40、50、60、70、80、90，等)，其可根据列而变化。

结果，有源像素数据代码与暗像素数据代码之间的差没有达到全代码，于是可生成列固定模式噪声，即使是在执行偏移校正的情况下。偏移校正包括从有源像素数据代码中减去暗像素数据代码(或最终暗偏移)。

在一个实施例中，可包括具有(n+m)位分辨率的模数转换单元130以实现n位分辨率。

在各种实施例中，如果有源像素的有源像素数据代码的值超过由具有n位分辨率的模数转换单元生成的全代码的值，超出全代码的有源像素数据代码可转换成全代码。

例如，在10.3位单斜率模数转换单元中，由于有源像素全代码的值是1260，且暗像素的暗像素数据代码的平均值约为几十(例如，10到90)，即使是在暗像素数据代码的值根据列而变化时，不会由偏移校正来产生列固定模式噪声。

根据本实用新型的实施例，可以防止由物体亮区中的偏移校正产生的列固定模式噪声。

实施例中如上所述的特征、结构、效果等包括在本实用新型至少一个实施例中，且不应仅限于一个实施例。此外，各实施例中所描述的特征、结构、效果等可由本领域的技术人员与其他实施例进行组合或修改。因此，与这些组合和改型有关的内容应解释为在本实用新型的范围内。

Claims

1.图像传感器，包括：

像素阵列，其包括具有有源像素的有源像素区和具有暗像素的暗像素区；

模数转换单元，其配置为通过转换每个所述暗像素的模拟输出来生成暗像素数据代码并通过转换每个所述有源像素的模拟输出来生成有源像素数据代码；

偏移提取器，其配置为使用所述暗像素数据代码提取最终偏移；和

校正器，其配置为使用所述最终偏移来校正所述有源像素数据代码，

其中，所述校正器根据所述有源像素数据代码和参考代码的比较输出校正像素数据代码和所述参考代码中的一个，且

所述校正像素数据代码通过使用所述最终偏移校正所述有源像素数据代码而获得。

2.如权利要求1所述的图像传感器，其中所述参考代码是所述模数转换单元的分辨率的全代码。

3.如权利要求1所述的图像传感器，其中所述校正器配置成将所述有源像素数据代码转换成所述参考代码和/或在所述有源像素数据代码大于所述参考代码时输出所述参考代码。

4.如权利要求1所述的图像传感器，其中所述校正器配置成在所述有源像素数据代码小于或等于所述参考代码时输出所述校正像素数据。

5.如权利要求1所述的图像传感器，其中所述模数转换单元配置成生成(n+m)位数字代码，其中n是大于1的自然数且m是满足0＜m＜1的有理数。

6.如权利要求5所述的图像传感器，还包括记忆体，其配置成存储所述暗像素数据代码和所述有源像素数据代码。

7.如权利要求6所述的图像传感器，其中所述记忆体配置为提供(n+1)位存储空间，其配置为存储所述有源像素数据代码。

8.如权利要求1所述的图像传感器，其中所述校正器包括：

比较器，其配置为比较所述有源像素数据代码和所述参考代码并输出第一信号和第二信号；

代码转换器，其配置为基于所述第一信号将所述有源像素数据代码转换为所述参考代码和/或输出所述参考代码；和

偏移校正器，其配置为基于所述第二信号校正所述有源像素数据代码并输出所述校正像素数据。

9.图像传感器，包括：

记忆体，其配置为存储所述暗像素数据代码和所述有源像素数据代码；和

数字信号处理器，其配置为使用所述暗像素数据代码提取最终偏移并使用所述最终偏移来校正所述有源像素数据代码，

其中所述数字信号处理器配置为基于所述有源像素数据代码和参考代码的比较输出校正像素数据代码和所述参考代码中的一个，

所述校正像素数据代码通过使用所述最终偏移校正所述有源像素数据代码而获得，且

所述参考代码是所述模数转换单元的分辨率的全代码。

10.如权利要求9所述的图像传感器，还包括配置成生成控制信号的列扫描器，所述控制信号配置为控制所述记忆体，

其中，基于所述控制信号，所述记忆体中的所述有源像素数据代码和所述暗像素数据代码发送至所述数字信号处理器。

11.如权利要求9所述的图像传感器，其中所述数字信号处理器包括：

偏移提取器，其配置为使用所述暗像素数据代码提取所述最终偏移；和

校正器，其配置为基于所述有源像素数据代码和所述参考代码的比较输出所述校正像素数据代码和所述参考代码中的一个。

12.如权利要求9所述的图像传感器，其中所述模数转换单元配置成生成(n+m)位数字代码，其中n是大于1的自然数且m是满足0＜m＜1的有理数。

13.如权利要求12所述的图像传感器，其中所述记忆体包括(n+1)位存储空间，其配置为存储所述有源像素数据代码。

14.如权利要求11所述的图像传感器，其中所述校正器包括：