[發明專利]影像傳感器、對其進行相關雙取樣及同步電子快門的方法無效

申請號：	201310209563.7	申請日：	2009-09-30
公開（公告）號：	CN103354603A	公開（公告）日：	2013-10-16
發明（設計）人：	林積劭	申請（專利權）人：	英屬開曼群島商恒景科技股份有限公司
主分類號：	H04N5/374	分類號：	H04N5/374;H04N5/357;H04N5/378;H01L27/146
代理公司：	永新專利商標代理有限公司 72002	代理人：	鄔少俊;王英
地址：	英屬開***	國省代碼：	開曼群島;KY
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摘要：
搜索關鍵詞：	影像傳感器進行相關取樣同步電子快門方法
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【說明書】：

本申請是申請日為2009年9月30日、申請號為200910204001.7、發明名稱為“影像傳感器、對其進行相關雙取樣及同步電子快門的方法”的申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及互補金氧半導體(CMOS)影像傳感器(以下簡稱為CMOS影像傳感器)，尤指可提供CMOS影像傳感器電子同步快門(simultaneous?electronic?shutter?action，SESA)幀儲存(frame?storage)功能以及相關性雙取樣(correlated?double?sampling)功能的裝置及其相關方法。

背景技術

數字相機為現今所廣泛使用的電子產品，而在數字相機內，具有用以將光線轉換為電荷的影像傳感器；影像傳感器可依據其采用的原理而區分為電荷耦合裝置(charge-coupled?device)影像傳感器(亦即俗稱CCD影像傳感器)以及CMOS影像傳感器，其中CMOS影像傳感器即基于互補金氧半導體技術而制造。

對于CMOS影像傳感器而言，像素(pixel)是一個在影像傳感器中可產生不同輸出強度的輸出信號的元件，而像素所產生的輸出信號的強度正比于入射光的光線強度，此外，影像傳感器中的每個像素更用來檢測、儲存以及輸出信號之用。一般而論，CMOS影像傳感器通常會使用有源(active)像素而非無源(passive)像素來進行影像傳感；而簡略來說，其內具有放大器(amplifier)或信號緩沖器的像素即可稱之為有源像素，而其內僅包含光檢測器以及開關的像素則被稱之為無源像素。針對一個典型由有源像素構成的CMOS影像傳感器而言，其內的每個有源像素分別包含有用以傳感光線的光二極管以及用以維持所測得的信號的寄生電容。

請參閱圖1，圖1所示為公知有源像素的結構示意圖。如圖1所示，有源像素100包含有三個節點101、103以及105，其中節點101為用來檢測信號的傳感節點，節點103為用以儲存信號的儲存點，而節點105則為用以輸出信號的取樣點。在不同的設計中，傳感點(亦即節點101)、儲存點(亦即節點103)以及取樣點(亦即節點105)可彼此重疊(overlapped)或分離；也就是說，可隨著不同的設計需求來選擇使用單一節點或使用彼此相互區隔的三個節點來執行前述影像傳感器的檢測、儲存以及取樣運作。

在圖1中，有源像素100還包含有放大器106，放大器106用以對由取樣點(節點105)輸出的取樣信號進行信號放大，以進而產生輸出107，輸出107之后將被傳送至數字相機的其他電路(未顯示于圖中)以進行后續的信號處理。另外，有源像素100亦可具有閘道(gateway)102以及104，閘道102位于節點101與節點103中間，而閘道104位于節點103與節點105之間。由于有源像素的閘道為本領域技術任意所知，故在此便不贅述。

對于采用有源像素的CMOS影像傳感器而言，相關性雙取樣(correlated?double?sampling)運作常會被采用來消除CMOS影像傳感器的低頻噪聲，而關于相關性雙取樣的運作原理則說明如下：

在相關性雙取樣的運作流程中，在時間t₁時，可先得到第一讀出電壓信號(voltage?signal?readout)v_out1＝v_n1，其中V_n1為此時存在于取樣點(節點105)的噪聲。在時間t₂時，(t＝t₂＝t₁+Δt)，信號傳送至取樣點，而后得到第二信號讀出：v_out2＝v_n2+v_sig。換句話說，在相關性雙取樣運作中，第一次的讀出運作用以讀取噪聲，而第二次的讀出運作則是用以讀取噪聲(V_n2)與所需的信號(V_sig)。