[發明專利]成像系統及生成具有降低的暗電流噪聲的圖像信號的方法

在審

• 申請號: 202010689969.X
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN112291490A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 吳敏碩;T·格蒂斯;R·S·約翰森;沈鍇
• 申請（專利權）人: 半導體元件工業有限責任公司
• 主分類號: H04N5/361
• 分類號: H04N5/361;H04N5/378
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 王琳;馬芬

1.一種成像系統，包括：

圖像像素陣列，其中所述圖像像素陣列中的圖像像素包括光敏元件、電荷存儲區以及插置在所述光敏元件與所述電荷存儲區之間的轉移晶體管；

控制電路，所述控制電路耦接到所述圖像像素陣列并且可操作為控制所述圖像像素以在溢出操作模式下生成圖像信號并且控制所述圖像像素以在所述電荷存儲區處生成參考信號；和

處理電路，所述處理電路可操作為基于所述參考信號校正所述圖像信號中的暗信號噪聲。

2.根據權利要求1所述的成像系統，其中，所述控制電路可操作為控制所述圖像像素以在所述溢出操作模式下生成附加圖像信號，并且所述圖像信號和所述附加圖像信號基于單個積聚時間周期來生成，其中所述控制電路可操作為控制讀出電路以在所述圖像信號的讀出操作之前執行所述附加圖像信號的讀出操作，其中所述處理電路可操作為基于所述附加圖像信號和所述圖像信號生成高動態范圍圖像，并且其中所述處理電路可操作為基于所述附加圖像信號與閾值電平的比較來校正所述暗信號噪聲。

3.根據權利要求1所述的成像系統，其中，所述圖像信號在第一時間周期期間生成，所述參考信號在第二時間周期期間生成，所述處理電路可操作為基于所述第一時間周期的持續時間與所述第二時間周期的持續時間之間的比率來校正所述暗信號噪聲，并且其中所述處理電路可操作為通過將所述參考信號乘以所述比率并且從所述圖像信號減去乘以了所述比率的參考信號來校正所述暗信號噪聲。

4.根據權利要求1所述的成像系統，其中，在生成所述圖像信號之前生成所述參考信號，并且將所述參考信號存儲在幀緩沖器處。

5.根據權利要求1所述的成像系統，其中，所述參考信號在所述圖像信號被生成之后被生成，所述成像系統還包括：

讀出電路，所述讀出電路耦接到所述圖像像素陣列并且可操作為執行所述圖像信號的讀出操作并在所述圖像信號的所述讀出操作之后執行復位電平信號的讀出操作，其中所述讀出電路可操作為執行所述參考信號的讀出操作，并且所述復位電平信號和所述參考信號的所述讀出操作形成相關雙采樣讀出，并且其中所述讀出電路可操作為在所述圖像信號的所述讀出操作之前執行附加復位電平信號和附加圖像信號的讀出操作，并且其中所述附加圖像信號和所述圖像信號是基于單個積聚時間周期生成的。

6.根據權利要求1所述的成像系統，其中，所述電荷存儲區包括浮動擴散區，并且其中所述控制電路可操作為通過以下操作控制所述圖像像素以生成所述參考信號：

將所述浮動擴散區復位到復位電壓電平；以及

將所述浮動擴散區隔離一時間周期，在所述時間周期期間生成所述參考信號。

7.一種使用圖像像素生成具有降低的暗電流噪聲的圖像信號的方法，所述方法包括：

利用晶體管和耦接到所述晶體管的第一端子的光敏元件，基于第一積聚時間周期在溢出操作模式下生成第一圖像信號和第二圖像信號；

在耦接到所述晶體管的第二端子的浮動擴散區處，生成用于校正暗電流噪聲的參考信號；以及

在所述光敏元件處，基于第二積聚時間周期在線性操作模式下生成第三圖像信號。

8.根據權利要求7所述的方法，其中，生成所述參考信號包括在生成所述第三圖像信號時生成所述參考信號，并且其中所述第一圖像信號為溢出圖像信號，所述第二圖像信號為完整圖像信號，并且所述溢出圖像信號和所述完整圖像信號用于構造高動態范圍圖像，所述方法還包括：

基于所述參考信號修改所述完整圖像信號，以校正所述完整圖像信號中的噪聲分量。

9.一種使用圖像像素生成具有降低的暗電流噪聲的圖像信號的方法，所述方法包括：

在第一時間將電荷存儲區復位到參考電壓；

在復位所述電荷存儲區之后，防止來自光敏區的電荷溢出到所述電荷存儲區；

在第二時間，對在所述電荷存儲區處生成的參考信號執行讀出操作，其中所述參考信號在所述第一時間與所述第二時間之間生成并且指示像素特定的暗信號噪聲；以及

在執行所述讀出操作之后，在溢出操作模式下生成圖像信號。

10.根據權利要求9所述的方法，還包括：

從所述圖像信號減去所述參考信號的修改版本以補償所述像素特定的暗信號噪聲，其中對所述參考信號執行所述讀出操作包括將所述參考信號存儲在幀緩沖器處。