[發(fā)明專利]帶有降低的暗電流的CMOS成像器的讀出方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680055834.6
• 申請(qǐng)日: 2006-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN101513037A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·納斯卡利;J·阿拉卡爾赫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 諾基亞公司
• 主分類號(hào): H04N5/217
• 分類號(hào): H04N5/217;H04N3/15
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所
• 代理人: 王茂華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種設(shè)備和方法，尤其涉及用于捕獲電子圖像的設(shè)備和 方法。

背景技術(shù)

CMOS圖像傳感器可以使用卷簾式快門(rolling?shutter)，其中像 素陣列中的像素逐行被電子快門開閉(shuttering)。術(shù)語(yǔ)“電子快門開 閉”涉及像素的電子控制，以便定義一個(gè)曝光期，在該曝光期期間像素 被曝光(exposed?to?light)以捕獲圖像。曝光期的結(jié)束可以通過(guò)像素的讀 出來(lái)定義。或者，曝光期可以先于讀出而結(jié)束。從曝光期的開始到讀出 結(jié)束的總時(shí)間被稱為積分時(shí)間(integration?time)。

使用卷簾式快門的傳感器將使移動(dòng)物體的圖像失真，因?yàn)樵谶B續(xù)的 行被電子快門開閉的時(shí)間之間物體在移動(dòng)。這種失真可以表現(xiàn)為人為時(shí) 間位移現(xiàn)象，如圖1和圖2所示。

機(jī)械快門可用于克服這個(gè)問題，但是增加了圖像捕獲設(shè)備的成本、 復(fù)雜度和尺寸。

避免該問題的另一種方法是使用全局快門，其中所有的像素同時(shí)被 電子快門開閉。這其后通常跟隨一個(gè)讀出階段，其中像素被逐行讀出。 同時(shí)讀出是不經(jīng)濟(jì)的，因?yàn)閺拿總€(gè)像素到輸出或存儲(chǔ)器都需要單獨(dú)的讀 出結(jié)構(gòu)和線路。

全局快門方法還要遭受暗電流誤差的增大。暗電流是當(dāng)沒有光線入 射到像素上時(shí)像素中產(chǎn)生的電流。當(dāng)曝光期開始時(shí)，依賴于觸發(fā) (striking)像素的光的量將以某一速率開始產(chǎn)生電荷。該電荷僅在曝光 期期間產(chǎn)生。然而，還可以由于暗電流而積累電荷，導(dǎo)致不精確的讀取。 電荷的積累是由于在整個(gè)積分時(shí)間內(nèi)都出現(xiàn)了暗電流的緣故，即，其將 在曝光期期間以及之后持續(xù)，而且直到像素的積分值被讀出之前都不會(huì) 結(jié)束。隨著像素被逐行讀出，最后一個(gè)像素的積分時(shí)間要比第一像素的 積分時(shí)間要長(zhǎng)，因此從圖像的一端到另一端的暗電流誤差逐漸增大。這 與其中每個(gè)像素具有一致的積分時(shí)間的卷簾式快門不同。此外，當(dāng)使用 全局快門時(shí)的積分時(shí)間可能要高于當(dāng)使用卷簾式快門的積分時(shí)間，導(dǎo)致 更為顯著的暗電流誤差。

在本說(shuō)明書中列出或討論的在先公開文獻(xiàn)未必作為這樣一種認(rèn)識(shí)， 即該文獻(xiàn)是現(xiàn)有技術(shù)的一部分或公知常識(shí)。

發(fā)明內(nèi)容

一種用于捕獲電子圖像的設(shè)備，可包括：

像素陣列，包括被設(shè)置成被曝光以捕獲電子圖像的多個(gè)光敏像素；

讀出電路，被設(shè)置用于在不同的時(shí)間，從該像素陣列中的第一和第 二像素組中讀出光強(qiáng)度值以捕獲該圖像的光強(qiáng)度值，每個(gè)像素組包括一 個(gè)或多個(gè)像素；

其中該設(shè)備包括噪聲補(bǔ)償電路，該噪聲補(bǔ)償電路被設(shè)置成通過(guò)利用 在不同的時(shí)間分別從第一和第二像素組獲得的光強(qiáng)度值，補(bǔ)償該像素陣 列的像素中的暗電流。

像素組可以包括單個(gè)像素、陣列中的一行像素(即一行或一列的整 個(gè)或部分)、多于一行、或像素的任何其它的集合。

在任何實(shí)施例中，像素可以在整個(gè)像素陣列之上同時(shí)被電子快門開 閉以實(shí)現(xiàn)一個(gè)全局快門，或者可以按組(例如，逐行)被電子快門開閉 以實(shí)現(xiàn)一個(gè)卷簾式快門。然而，當(dāng)實(shí)現(xiàn)為全局快門時(shí)該設(shè)備提供更多的 優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)楸苊饬巳藶闀r(shí)間位移現(xiàn)象。

在第一實(shí)施例中，讀出電路可以被設(shè)置用于在第一讀取中以第一預(yù) 定組順序從所述第一和第二像素組中讀出所述光強(qiáng)度值，隨后在第二讀 取中以第二預(yù)定組順序從所述第一和第二像素組中重新讀取光強(qiáng)度值， 該第二預(yù)定組順序與該第一預(yù)定組順序相反。

雖然僅提及了兩個(gè)組，應(yīng)理解的是，本發(fā)明可適用于兩個(gè)或更多個(gè) 的任何數(shù)量的組。例如，讀出電路可以被設(shè)置用于在第一讀取中以第一 預(yù)定組順序從多個(gè)像素組中讀出所述光強(qiáng)度值，隨后在第二讀取中以第 二預(yù)定組順序從多個(gè)像素組中重新讀取光強(qiáng)度值，該第二預(yù)定組順序與 該第一預(yù)定組順序相反。

在一個(gè)組包括一個(gè)以上的像素的情況下，該組中的像素是同時(shí)被讀 出的，例如利用移位寄存器以逐行方式讀出。在此情況下，組順序就是 各組被讀出的順序。在一個(gè)組包括單個(gè)像素的情況下，組順序就是單個(gè) 像素被讀出的順序。可以以從像素陣列的一端移動(dòng)到另一端的連續(xù)順序 或者以任何其它的順序而讀出各組。