專利名稱：以模擬方式處理直流偏移量的信號補償電路及其相關方法
技術領域：
本發明提供一種以模擬方式處理直流偏移量(DC offset)的信號補償電路與方法， 尤其是一種針對不同的電荷耦合器給予其相對應正確的直流偏移量的信號補償電路與方法。
背景技術：
電荷耦合器(Charge-coupled Device, CCD)是一種將光信號轉換成電信號的光學 電子組件，再將電信號數字化并加以處理。電荷耦合器的應用很廣泛，凡是顯示器 (monitor),錄音設備以及照相機(camera)都可見其蹤影，電荷耦合器具有較高分辨率、 低噪聲、以及極高感度的特性。另一種被廣泛應用的光學電子組件為CMOS感光二極管
(photodiode)，其應用范圍包括個人計算機相機(PC camera)、影像電話、汽車倒車雷 達以及數字相機(digital camera)等。
電荷耦合器目前分為兩種型態線型電荷耦合器(Linear CCD)及面型電荷耦合器 (AreaCCD)。線型電荷耦合器主要應用于傳真機(Fax)、掃描儀(scanner)及多功能事 務機等產品，面型電荷耦合器則應用于攝錄像機(Camcorder)、數字相機等民用電子產品。 請參考圖1。圖1為先前技術電荷耦合器10的示意圖。電荷耦合器IO包含多個影像 感應單元Pl Pn、模擬移位緩存器12以及輸出放大器0P。
多個影像感應單元Pl Pn用來感測光信號而產生相對應的電荷。模擬移位緩存器12 耦接于多個影像感應單元Pl Pn，具有多個移位緩存單元SH, Shk，用以儲存多個影像 感應單元Pl Pn產生的電荷。輸出放大器0P耦接于模擬移位緩存器12，用以將模擬移 位緩存器12輸出的電荷轉換成相對應的電壓值V0。其中，每一個影像感應單元對應到兩 個移位緩存單元，比如說影像感應單元P1對應到移位緩存單元SH,、 SH2,影像感應單元
P2對應到移位緩存單元SH3、 SH4,以此類推，影像感應單元Pn對應到移位緩存單元SH^,、 SH吣模擬移位緩存器12由兩個時脈信號。1、 cD2來控制，依序將多個移位緩存單元SH,
SH2n中所存的電荷串行輸出至輸出放大器0P。
請參考圖2。圖2為圖1中多個移位緩存單元SH, SH2n的結構圖。多個移位緩存單元 SH, Sfk包含多個移位柵極電極Gl G5 (本圖僅以G1 G5來表示)，用來儲存電荷，以及 半導體基底Psub,耦接于多個移位柵極電極G1 G5。而每一個移位柵極電極G1 G5和半 導體基底Psub分別構成移位緩存單元。通過時脈信號Ol、 0>2的控制，在不同的時間點， 由于移位柵極電極G1 G5下方的勢壘(potential barrier)會有所不同，電荷會被移轉 至勢壘較低處，在經過一段時間后，所有的電荷會被輸出至輸出放大器OP(如圖l所示)。
請參考圖3。圖3為奇偶型電荷耦合器30的示意圖。奇偶型電荷耦合器30包含多個 影像感應單元Pl Pn、兩個模擬移位緩存器32、 34,以及兩個輸出放大器0P1、 0P2。多 個影像感應單元Pl Pn用來感測光信號而產生相對應的電荷。模擬移位緩存器32耦接于 奇數的影像感應單元，如Pl、 P3 Pn-1，具有多個奇數移位緩存單元SHla、 SHlb、 SH3a、 SH3b SH( -1)a、 SH( -1)b，用以儲存多個奇數的影像感應單元P1、 P3 Pn-l產生的電荷。輸出放 大器0P1耦接于模擬移位緩存器32，用以將模擬移位緩存器32輸出的電荷轉換成相對應 的電壓值V1。模擬移位緩存器34耦接于偶數的影像感應單元，如P2、 P4 Pn，具有多個 偶數移位緩存單元SH2a、 SH2b、 SH4a、 SH4b SHna、 SHnb，用以儲存多個耦數的影像感應單元 P2、 P4 Pn產生的電荷。輸出放大器0P2耦接于模擬移位緩存器34，用以將模擬移位緩 存器34輸出的電荷轉換成相對應的電壓值V2。其中，每一個影像感應單元對應到兩個移 位緩存單元，比如說影像感應單元Pl對應到移位緩存單元SHla、 SH,b，影像感應單元P2 對應到移位緩存單元SH2a、 SH2b，以此類推，影像感應單元Pn對應到移位緩存單元SFL、 SH b。模擬移位緩存器32由時脈信號。11、①12來控制，其中移位緩存單元SJL、 SH3a SH( —,)a受時脈信號①11所控制，移位緩存單元SH,b、 SH3b SH( —nb受時脈信號012所控 制，依序將多個奇數的移位緩存單元SH,a、 SHlb SH( —na、 SH( —w中所存的電荷串行輸出 至輸出放大器0P1;模擬移位緩存器34由時脈信號021、①22來控制，其中移位緩存單 元Stk、 SH4a Sl受時脈信號021所控制，移位緩存單元SH^、 SH4b SHnb受時脈信號022
所控制，依序將多個偶數的移位緩存單元SH2a、SH2b SHna、 SHnb中所存的電荷串行輸出至
輸出放大器OP2。
請參考圖4。圖4為先前技術信號補償電路40的示意圖。信號補償電路40包含儲存 單元46、數字至模擬轉換器47及加法器48。儲存單元46用來儲存直流偏移量DC0;數 字至模擬轉換器47的輸入端472耦接于儲存單元46，用來將輸入的直流偏移量DCO轉換 成模擬信號。加法器48的第一輸入端482耦接于數字至模擬轉換器47的輸出端，第二輸 入端484用來接收影像信號SI，用來將這兩個輸入端482、 484所接收的模擬信號相加， 最后將相加的結果以模擬方式輸出。其中影像信號SI為電荷耦合器產生的模擬信號。
由于先前技術的信號補償電路40在擷取影像過程中，處理直流補償時，無論是多個 電荷耦合器中的任一個，均減去或加上單一且相同的直流偏移量DCO。但因電荷耦合器制 程的關系，使得每一個電荷耦合器的直流偏移量不盡相同，若使用單一的直流偏移量DCO 對多個電荷耦合器作處理，會造成所得到的信號有誤差，精準度不夠。如此一來，在屏幕 中顯示會發生直線條的現象，降低影像的品質。
發明內容
本發明提供一種以模擬方式處理直流偏移量的信號補償電路，其包含儲存單元、多任 務器以及運算器。該儲存單元用來儲存多個直流偏移量，該多任務器的輸入端耦接于該儲 存單元。該多任務器的控制端用來由該多個直流偏移量中選擇一個直流偏移量輸出。該運
算器的第一輸入端耦接于該多任務器的輸出端，第二輸入端用來接收影像信號，用來對該 二輸入端所接收的模擬信號進行補償運算。其中該影像信號為電荷耦合器產生的信號。該 信號補償電路另包含數字至模擬轉換器，其輸入端耦接于該多任務器的輸出端，用來將該 多任務器輸出的直流偏移量轉換成模擬信號。
本發明提供一種以模擬方式處理直流補償的方法，其步驟包含儲存單元儲存多個直流 偏移量，由該儲存單元中選擇一個直流偏移量輸出，以及將影像信號與該模擬信號進行補 償運算。該方法另包含將該選擇輸出的直流偏移量轉換成模擬信號。
圖1為先前技術電荷耦合器的示意圖。
圖2為圖1中多個移位緩存單元的結構圖。 圖3為奇偶型電荷耦合器的示意圖。 圖4為先前技術信號補償電路的示意圖。 圖5為本發明信號補償電路的示意圖。
具體實施例方式
請參考圖5。圖5為本發明信號補償電路50的示意圖。信號補償電路50包含第一儲 存單元55、第二儲存單元56、多任務器52、數字至模擬轉換器47及加法器48。第一儲 存單元55用來儲存直流偏移量DC1，第二儲存單元56用來儲存另一直流偏移量DC2。多 任務器52具有第一輸入端522，耦接于第一儲存單元55，第二輸入端524，耦接于第二 儲存單元56，通過多任務器52的控制端526從兩個儲存單元中選擇一個儲存單元輸出直 流偏移量(輸出DC1或DC2)。數字至模擬轉換器47的輸入端472耦接于多任務器52的 輸出端，用來將多任務器52輸出的直流偏移量轉換成模擬信號。加法器48的第一輸入端 482耦接于數字至模擬轉換器47的輸出端，第二輸入端484用來接收影像信號SI，用來 將二輸入端482、 484所接收的模擬信號相加，最后將相加的結果以模擬方式輸出。其中 影像信號SI為電荷耦合器產生的模擬信號。而儲存單元55、 56可為內存。
以上所述的實施例僅用來說明本發明，并不局限本發明的范疇。文中提到的信號補償 電路50包含兩個儲存單元55、 56，用來儲存直流偏移量DC1、 DC2,但并不限定儲存單元 的數量，也不限定儲存單元為內存，也可為其它儲存裝置。而影像信號SI也不局限于由 交錯型電荷耦合器或奇偶型電荷耦合器所產生的信號，凡是電荷耦合器數量大于一個的影 像感測裝置皆屬于本發明的范疇。且本發明利用加法器48將影像信號SI與數字至模擬轉 換器47輸出的模擬信號482相加，但并不局限于加法器，也可以使用減法器或其它的運 算器對影像信號SI與數字至模擬轉換器47輸出的模擬信號482進行補償運算。而當直流 偏移量DC1、 DC2為模擬形態，則無須再將直流偏移量DC1、 DC2轉換成模擬信號，數字至
模擬轉換器47可省略。
由上可知，本發明提供一種以模擬方式處理直流偏移量的信號補償電路，尤其是一種 針對不同的電荷耦合器給予其相對應正確的直流補償的信號補償電路。在數字至模擬轉換 器47前端，加入多任務器52，多個儲存單元中儲存多個相異的直流偏移量，多任務器52 依據目前輸入信號的電荷耦合器由該多個儲存單元中選擇相對應的直流偏移量輸出。將輸 出的直流偏移量通過數字至模擬轉換器47轉換成模擬信號，將影像信號SI與該模擬信號 相加。由于本發明針對不同的電荷耦合器給予其相對應正確的直流偏移量作補償，可以改 善電荷耦合器因制程關系而造成每一個電荷耦合器直流偏移量不同的差異，避免在屏幕顯 示中發生直線條的現象，提高影像的品質。此外，直接以模擬方式處理電荷耦合器的直流 補償，可避免因數字量化后造成的量化誤差。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明的權利要求所做的均等變化與修飾， 皆應屬本發明的涵蓋范圍。
主要組件符號說明Pl Pn影像感應單元
12、 32、 34模擬移位緩存器
0P、 0P1、 0P2輸出放大器
SHl SH2n移位緩存單元
V0、 VI、 V2電壓值
OK 0>2、 Oil、012、 021、 。22
G1 G5移位柵極電極
Psub半導體基底
30奇偶型電荷耦合器
SHla、 SHIh SH' —1) a、 SH (n—i) b
SH2a、 SH2h SHM、SHnb
40、 50信號補償電路
時脈信號
奇數移位緩存單元 偶數移位緩存單元10 電荷耦合器
46 儲存單元
51 影像信號
55 第一儲存單元
56 第二儲存單元
52 多任務器
47 數字至模擬轉換器
48 加法器 DC0、 DC1、 DC2 直流偏移量 472 輸入端 482、 522 第一輸入端 484、 524 第二輸入端 526 控制端
權利要求
1.一種以模擬方式處理直流偏移量的信號補償電路，其特征在于，包含儲存單元，用來儲存多個直流偏移量；多任務器，其具有至少兩個輸入端耦接于該儲存單元，每一個輸入端用來接收一相對應的直流偏移量，以及至少一個控制端，根據影像信號來源決定該控制端的信號，該控制端用來從該多個直流偏移量中選擇一個直流偏移量輸出；以及運算器，其具有兩個輸入端，其中第一輸入端耦接于該多任務器的輸出端，第二輸入端用來接收影像信號，該運算器用來對這兩個輸入端所接收的模擬信號進行補償運算。
2. 如權利要求l所述的信號補償電路，其特征在于，該運算器為加法器。
3. 如權利要求1所述的信號補償電路，其特征在于，該儲存單元可包含至少一個內存。
4. 如權利要求1所述的信號補償電路，其特征在于，該影像信號為電荷耦合器產生的信 號。
5. 如權利要求1所述的信號補償電路，其特征在于，其另包含數字至模擬轉換器，該數 字至模擬轉換器的輸入端耦接于該多任務器的輸出端，用來將該多任務器輸出的直流偏移 量轉換成模擬信號。
6. —種以模擬方式處理直流補償的方法，其特征在于，包含 使用儲存單元儲存多個直流偏移量；使用多任務器根據控制信號從該儲存單元中選擇一個直流偏移量輸出； 使用數字至模擬轉換器將該多任務器輸出的直流偏移量轉換成模擬信號； 使用電荷耦合器產生影像信號；以及 使用運算器將該影像信號與該模擬信號進行補償運算。
7. 如權利要求6所述的方法，其特征在于，使用該運算器將該影像信號與該模擬信號進 行補償運算是使用該運算器將該影像信號與該模擬信號相加。
8. —種以模擬方式處理直流補償的方法，其特征在于，包含 使用多任務器根據控制信號由多個直流偏移量中選擇一個直流偏移量輸出； 使用電荷耦合器產生影像信號；使用運算器將該影像信號與該選擇輸出的直流偏移量進行補償運算。
9. 如權利要求8所述的方法，其中使用該運算器將該影像信號與該選擇輸出的直流偏移量進行補償運算是使用該運算器將該影像信號與該選擇輸出的直流偏移量相加。
全文摘要
信號補償電路包含儲存單元、多任務器及運算器。該儲存單元用來儲存多個直流偏移量，該多任務器的輸入端耦接于該儲存單元。該多任務器的控制端用來從該多個直流偏移量中選擇一個直流偏移量輸出。該運算器的第一輸入端耦接于該多任務器的輸出端，第二輸入端用來接收影像信號，用來對這兩個輸入端所接收的模擬信號進行補償運算。
文檔編號H04N5/335GK101106634SQ200610028968
公開日2008年1月16日 申請日期2006年7月14日 優先權日2006年7月14日
發明者陳琰成 申請人:虹光精密工業(蘇州)有限公司