图像传感器及其运作方法技术

一种图像传感器的运作方法，该运作方法包含：在第一曝光期间从光电转换电路储存第一电荷量至像素缓冲电路；在第二曝光期间从所述光电转换电路储存第二电荷量至所述像素缓冲电路；将所述像素缓冲电路的所述第一电荷量转移至像素电路外部的第一储存电路；将所述像素缓冲电路的所述第二电荷量转移至像素电路外部的第二储存电路；以及比较所述第一电荷量与所述第二电荷量以输出模拟图像信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于一种图像传感器，特别关于一种运用模拟差分的图像传感器及其运作方法。
技术介绍
已知图像传感器通常具有多个阵列排列的感测像素，其中所述图像传感器的一种运作方法可使用滚动快门(RollingShutter)，例如以控制信号依序启动所述图像传感器中每一列感测像素以获取图像。由于每一列感测像素为依序启动而非同时启动(也即每一列感测像素开始曝光的时间不同)，获取快速移动的对象图像时，使用滚动快门所获取的图像可能会有失真(distortion)的问题。另一种图像传感器的运作方法可使用全局快门(GlobalShutter)，例如以控制信号同时启动所述图像传感器中全部的感测像素以至于每一列感测像素可在同一时间开始曝光以获取图像，因此，使用全局快门的图像传感器可避免所述图像失真的问题。然而，使用全局快门的图像传感器在获取图像时，为了消除环境光的干扰或降低图像噪声，已知一种解决方式是通过图像后处理的方式将两张数字图像帧直接相减以获得差分图像帧。例如，请参照图1A及1B，图1A为已知使用全局快门的图像传感器91的图像获取的时序图。假设所述图像传感器91具有4个感测像素列R1-R4，在第一期间P1，光源开启预设时间且所述多个感测像素列R1-R4同时曝光，接着关闭所述光源并依序读取所述多个感测像素列R1至R4以输出第一图像信号；在第二期间P2，所述光源关闭并以所述预设时间同时曝光所述多个感测像素列R1-R4并依序读取所述多个感测像素列R1至R4以输出第二图像信号。接着，请参照图1B，所述图像传感器91所输出的所述第一图像信号先通过模拟数字转换器93转换成第一数字信号9a并储存在数字缓冲区95。接着，将所述第二图像信号通过所述模拟数字转换器93转换成第二数字信号9b。最后，再将所述第一数字信号9a减去所述第二数字信号9b以获得消除环境光的第三数字信号9c。然而，此种方法中，包含所述图像传感器91的系统需设置所述数字缓冲区95且所述图像传感器91必须连续输出两张图像帧(例如根据多个第一数字信号9a及多个第二数字信号9b所形成的图像帧)才能获得一张处理后的图像帧(例如根据多个第三数字信号9c所形成的图像帧)。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种运用模拟差分的图像传感器及其运作方法，其中所述模拟差分在像素电路外部的输出电路内进行。本专利技术另一目的在于提供一种图像传感器及其运作方法，其不需使用数字缓冲器储存整张数字图像帧供进行两张数字图像帧的差分运算。本专利技术另一目的在提供一种图像传感器及其运作方法，其可有效提高图像信号的信噪比。本专利技术提供一种图像传感器。所述图像传感器包含以阵列排列的多个像素电路以及多个输出电路，其中每一所述输出电路通过读取线耦接像素电路行。每一所述像素电路包含光电转换电路、浮动扩散区及储存节点。所述光电转换电路用于产生光电流。所述浮动扩散区用于在第一曝光期间接收所述光电流以储存第一电荷量，并储存所述第一电荷量经过一段暂存期间。所述储存节点用于在第二曝光期间接收所述光电流以储存第二电荷量，其中所述暂存期间介于所述第一曝光期间与所述第二曝光期间之间。每一所述输出电路包含第一储存电路、第二储存电路及差分单元。所述第一储存电路用于在读出期间储存读取所述浮动扩散区的所述第一电荷量所形成的第一输出电压。所述第二储存电路用于在所述读出期间储存读取所述储存节点的所述第二电荷量所形成的第二输出电压。所述差分单元用于比较所述第一输出电压与所述第二输出电压以输出模拟图像信号。本专利技术还提供一种图像传感器。所述图像传感器包含以阵列排列的多个像素电路以及多个输出电路，其中每一所述输出电路通过读取线耦接像素电路行。每一所述像素电路包含光电转换电路、浮动扩散区及储存节点。所述光电转换电路用于产生光电流。所述浮动扩散区用于在第二曝光期间依序储存第一重置电荷量及累积第一电荷量与所述第一重置电荷量而产生的第一累积电荷量，在读出期间依序储存第二重置电荷量及累积第二电荷量与所述第二重置电荷量而产生的第二累积电荷量。所述储存节点用于在第一曝光期间接收所述光电流以储存所述第一电荷量经过一段暂存期间，在所述第二曝光期间依序转移所述第一电荷量至所述浮动扩散区以产生所述第一累积电荷量及接收所述光电流以储存所述第二电荷量，在所述读出期间转移所述第二电荷量至所述浮动扩散区以产生所述第二累积电荷量，其中所述暂存期间介于所述第一曝光期间与所述第二曝光期间之间。每一所述输出电路包含第一储存电路、第二储存电路、第三储存电路、第四储存电路、第一差分单元、第二差分单元及第三差分单元。所述第一储存电路用于在所述第二曝光期间储存读取所述浮动扩散区的所述第一重置电荷量所形成的第一重置电压。所述第二储存电路用于在所述第二曝光期间储存读取所述浮动扩散区的所述第一累积电荷量所形成的第一输出电压。所述第三储存电路用于在所述读出期间储存读取所述浮动扩散区的所述第二重置电荷量所形成的第二重置电压。所述第四储存电路用于在所述读出期间储存读取所述浮动扩散区的所述第二累积电荷量所形成的第二输出电压。所述第一差分单元用于比较所述第一重置电压与所述第一输出电压，以输出第一差分信号。所述第二差分单元用于比较所述第二重置电压与所述第二输出电压，以输出第二差分信号。所述第三差分单元用于比较所述第一差分信号与所述第二差分信号，以输出模拟图像信号。本专利技术还提供一种图像传感器的运作方法。所述图像传感器包含以阵列排列的多个像素电路以及多个输出电路。每一所述像素电路包含光电转换电路及像素缓冲电路。每一所述输出电路耦接像素电路行并包含第一储存电路及第二储存电路。所述运作方法包含：在第一曝光期间从所述光电转换电路储存第一电荷量至所述像素缓冲电路；在第二曝光期间从所述光电转换电路储存第二电荷量至所述像素缓冲电路；读取所述像素缓冲电路的所述第一电荷量以在所述第一储存电路储存第一输出电压；读取所述像素缓冲电路的所述第二电荷量以在所述第二储存电路储存第二输出电压；以及比较所述第一输出电压与所述第二输出电压以输出模拟图像信号。本专利技术还提供一种图像传感器的运作方法。所述图像传感器包含以阵列排列的多个像素电路以及多个输出电路。每一所述像素电路包含光电转换电路及像素缓冲电路。每一所述输出电路耦接像素电路行并包含第一储存电路、第二储存电路、第三储存电路及第四储存电路。所述运作方法包含：在第一曝光期间从所述光电转换电路储存第一电荷量至所述像素缓冲电路；读取所述像素缓冲电路的第一重置电荷量以在所述第一储存电路储存第一重置电压；读取所述像素缓冲电路的累积所述第一电荷量与所述第一重置电荷量而产生的第一累积电荷量以在所述第二储存电路储存第一输出电压；在第二曝光期间从所述光电转换电路储存第二电荷量至所述像素缓冲电路；读取所述像素缓冲电路的第二重置电荷量以在所述第三储存电路储存第二重置电压；读取所述像素缓冲电路的累积所述第二电荷量与所述第二重置电荷量而产生的第二累积电荷量以在所述第四储存电路储存第二输出电压；比较所述第一输出电压与所述第一重置电压以产生第一差分信号；比较所述第二输出电压与所述第二重置电压以产生第二差分信号；以及比较所述第一差分信号与所述第二差分信号以产生模拟图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，该图像传感器包含：多个像素电路，以阵列排列，每一所述像素电路包含：光电转换电路，用于产生光电流；浮动扩散区，用于在第一曝光期间接收所述光电流以储存第一电荷量，并储存所述第一电荷量经过一段暂存期间；及储存节点，用于在第二曝光期间接收所述光电流以储存第二电荷量，其中所述暂存期间介于所述第一曝光期间与所述第二曝光期间之间；以及多个输出电路，每一所述输出电路通过读取线耦接像素电路行，并包含：第一储存电路，用于在读出期间储存读取所述浮动扩散区的所述第一电荷量所形成的第一输出电压；第二储存电路，用于在所述读出期间储存读取所述储存节点的所述第二电荷量所形成的第二输出电压；及差分单元，用于比较所述第一输出电压与所述第二输出电压以输出模拟图像信号。

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，该图像传感器包含：多个像素电路，以阵列排列，每一所述像素电路包含：光电转换电路，用于产生光电流；浮动扩散区，用于在第一曝光期间接收所述光电流以储存第一电荷量，并储存所述第一电荷量经过一段暂存期间；及储存节点，用于在第二曝光期间接收所述光电流以储存第二电荷量，其中所述暂存期间介于所述第一曝光期间与所述第二曝光期间之间；以及多个输出电路，每一所述输出电路通过读取线耦接像素电路行，并包含：第一储存电路，用于在读出期间储存读取所述浮动扩散区的所述第一电荷量所形成的第一输出电压；第二储存电路，用于在所述读出期间储存读取所述储存节点的所述第二电荷量所形成的第二输出电压；及差分单元，用于比较所述第一输出电压与所述第二输出电压以输出模拟图像信号。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述暂存期间大于零。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述图像传感器为全局快门图像传感器。4.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述第一储存电路及所述第二储存电路分别包含开关组件及储存电容，所述开关组件用于控制所述第一储存电路及所述第二储存电路耦接至所述读取线。5.根据权利要求4所述的图像传感器，其中所述第一储存电路或所述
\t第二储存电路还包含用于比较所述第一输出电压或所述第二输出电压与参考电压的比较器。6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述多个输出电路的输出端耦接至模拟数字转换器，以转换所述模拟图像信号为数字图像信号。7.根据权利要求1所述的图像传感器，其中每一所述像素电路还包含：转移电路，耦接在所述浮动扩散区与所述读取线之间，用于控制所述浮动扩散区耦接至所述读取线。8.根据权利要求1所述的图像传感器，其中每一所述像素电路还包含三个开关组件，该三个开关组件分别耦接在所述光电转换电路与所述储存节点之间、所述储存节点与所述浮动扩散区之间、所述浮动扩散区与电压源之间。9.根据权利要求1所述的图像传感器，其中每一像素电路列的所述第曝光期间、所述暂存期间及所述第二曝光期间同步，而两相邻像素电路列的所述读出期间具有延迟读出期间。10.一种图像传感器，该图像传感器包含：多个像素电路，以阵列排列，每一所述像素电路包含：光电转换电路，用于产生光电流；浮动扩散区，用于在第二曝光期间依序储存第一重置电荷量及累积第一电荷量与所述第一重置电荷量而产生的第一累积电荷量，在读出期间依序储存第二重置电荷量及累积第二电荷量与所述第二重置电荷量而产生的第二累积电荷量；储存节点，用于在第一曝光期间接收所述光电流以储存所述第一电荷量经过一段暂存期间，在所述第二曝光期间依序转移所述第一电荷量至所述浮动扩散区以产生所述第一累积电荷量及接收所述光电流以储存所述第二电荷量，在所述读出期间转移所述第二电荷量至所述浮动扩散区以产生所述第二累积电荷量，其中所述暂存期间介于所述第一曝光期间与所述第二曝光期间之间；以及多个输出电路，每一所述输出电路通过读取线耦接像素电路行，并包含：第一储存电路，用于在所述第二曝光期间储存读取所述浮动扩散区的所述第一重置电荷量所形成的第一重置电压；第二储存电路，用于在所述第二曝光期间储存读取所述浮动扩散区的所述第一累积电荷量所形成的第一输出电压；第三储存电路，用于在所述读出期间储存读取所述浮动扩散区的所述第二重置电荷量所形成的第二重置电压；第四储存电路，用于在所述读出期间储存读取所述浮动扩散区的所述第二累积电荷量所形成的第二输出电压；...

【专利技术属性】
技术研发人员：许恩峯，
申请(专利权)人：原相科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71