影像處理電路的制作方法
【專利摘要】一種影像處理電路，包含有至少一像素感測器以及一處理單元。該像素感測器包含有：一光感測器以及一儲存電容。該光感測器用來產生一第一像素信號。該儲存電容用來儲存一第二像素信號。該處理單元耦接至該像素感測器，用來在該影像處理電路的一當前操作周期中，依據該第一像素信號以及該第二像素信號來產生一更新后第二像素信號，其中在該影像處理電路的一下一操作周期來到之前，該更新后第二像素信號是儲存于該儲存電容。
【專利說明】影像處理電路
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種影像感測器,特別是涉及一種能夠降低脈沖噪聲(shot noise)的影像處理電路。
【背景技術】
[0002]在影像感測器的應用中，通常使用信噪比(signal-to-noise rat1, SNR)來代表靜態影像品質，不過，在小像素設計中，由于每個像素感測器所實際接收到的光子數因為較小的像素尺寸而較少，故脈沖噪聲將成為信噪比好壞的決定性因素。
[0003]因此，此領域亟需一種可以降低脈沖噪聲所產生的不良效應以改善信噪比的影像處理電路。
【發明內容】
[0004]在本發明的示范性實施例中，揭示了能夠降低脈沖噪聲的影像處理電路，以解決上述問題。
[0005]依據本發明的實施例，提出一種影像處理電路，其包含有至少一像素感測器以及一處理單元。該像素感測器包含有:一光感測器，用來產生一第一像素信號；一儲存電容，用來儲存一第二像素信號；一第一傳輸開關，稱接于該光感測器以及該儲存電容之間，用來傳輸該第一像素信號；一第二傳輸開關，耦接于該儲存電容以及該讀出電路之間，用來傳輸該第一像素信號以及該第二像素信號；以及一浮接擴散(floating diffus1n)，用來儲存光電子。該處理單元是耦接至該像素感測器，用來在該影像處理電路的一當前操作周期中，依據該第一像素信號以及該第二像素信號來產生一更新后第二像素信號，其中在該影像處理電路的一下一操作周期來到之前，該更新后第二像素信號儲存于該儲存電容。
[0006]本發明所提出的影像處理電路可以衰減脈沖噪聲，并且得到一個高度改善的信噪比。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1為本發明影像處理電路的實施例的電路圖。
[0008]圖2為圖1所示的本發明影像處理電路的控制信號的時序圖。
[0009]附圖符號說明
[0010]100影像處理電路
[0011]120像素感測器
[0012]122光感測器
[0013]124儲存電容
[0014]126第一傳輸開關
[0015]128第二傳輸開關
[0016]129浮接擴散
[0017]140處理單元
[0018]160讀出電路
[0019]162功率放大器
[0020]164重置開關
[0021]166電容
[0022]168第一開關
[0023]169第二開關
【具體實施方式】
[0024]在說明書及權利要求中使用了某些詞匯來指稱特定的元件。本領域技術人員應可理解，制造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及權利要求并不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及權利要求當中所提及的「包含」為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定于」。另夕卜，「耦接」一詞在此包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接于一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接于該第二裝置，或通過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。
[0025]請參考圖1，圖1為本發明影像處理電路100的實施例的電路圖。影像處理電路100包含有(但不局限于)至少一像素感測器120、一處理單元140以及一讀出電路160。舉例來說，像素感測器120可以是一主動像素感測器，包含有(但不局限于)一光感測器122、一儲存電容124、一第一傳輸開關(transfer gate) 126、一第二傳輸開關128以及一浮接擴散(floating diffus1n, FD) 129。光感測器122用來產生一第一像素信號S_P1。第一傳輸開關126耦接于光感測器122以及儲存電容124，并且用來將第一像素信號S_P1傳輸至儲存電容124。儲存電容124用來儲存第一像素信號3_?1以及一第二像素信號S_P2。第二傳輸開關128耦接于儲存電容124和讀出電路160之間，并且用來將第一像素信號S_P1和第二像素信號S_P2傳輸至讀出電路160。浮接擴散129用來儲存光電子，亦即被送至讀出電路160之前的第一像素信號S_P1和第二像素信號S_P2。處理單元140耦接至像素感測器120,并且用來在影像處理電路100的一當前操作周期(current operating cycle)中，依據讀出電路160所讀取的第一像素信號S_P1以及第二像素信號S_P2來產生一更新后第二像素信號S_P2’，其中在影像處理電路100的一下一操作周期(next operating cycle)來到之前，更新后第二像素信號S_P2’儲存于儲存電容124中。
[0026]讀出電路160耦接于像素感測器120以及處理單元140之間，包含有(但不局限于)一功率放大器162、一重置開關(reset gate) 164、一電容166、一第一開關168以及一第二開關169。功率放大器162用來輸出第一像素信號S_P1以及第二像素信號S_P2至處理單元140。第一開關168用來選擇性地使電容166耦接到處理單元140。請注意，儲存電容124用來儲存影像處理電路100的一前一操作周期的第二像素信號S_P2，即處理單元140在影像處理電路100的該前一操作周期所產生的更新后第二像素信號S_P2’，然而，此僅為范例說明，本發明并不局限于此。
[0027]本實施例中，在影像處理電路100的一當前操作周期中，讀出電路160首先經由第二傳輸開關128來讀取儲存于儲存電容124的第二像素信號S_P2，而功率放大器162則將第二像素信號S_P2輸出至處理單元140。接著，光感測器122將一光子信號(photonicsignal)轉換為第一像素信號S_P1，第一傳輸開關126將光感測器122所接收到的第一像素信號S_P1傳送到儲存電容124，而讀出電路160接著便將儲存于儲存電容124中的第一像素信號S_P1經由第二傳輸開關128讀出，以及功率放大器162輸出第一像素信號S_P1至處理單元140。處理單元140將第一像素信號S_P1除以一預定因數M，并結合一第一像素信號商數(divided first pixel signal) S_P1’以及第二像素信號S_P2來產生更新后第二像素信號S_P2’。讀出電路160則將更新后第二像素信號S_P2’寫回儲存電容124。接著在影像處理電路100的下一操作周期中，使用儲存于儲存電容124中的更新后第二像素信號S_P2’來作為一第二像素信號S_P2。
[0028]請注意，在第一像素信號S_P1或是第二像素信號S_P2于影像處理電路100的該當前操作周期中經由第一傳輸開關126以及第二傳輸開關128傳輸之前，重置開關164重置功率放大器162。舉例來說，重置開關164可以在第二傳輸開關128于影像處理電路100的該當前操作周期傳輸第一像素信號S_P1和第二像素信號S_P2之前，重置功率放大器162 ;或是重置開關164可以在第一傳輸開關126以及第二傳輸開關128于影像處理電路100的該當前操作周期傳輸第一像素信號S_P1之前，重置功率放大器162。重置開關164亦會在讀出電路160將更新后第二像素信號S_P2’寫回儲存電容124之前，重置功率放大器162。同時應注意的是，由于信號傳輸過程中會有信號衰減的現象，因此儲存電容124所儲存的更新后第二像素信號S_P2’的強度是小于處理單元140所產生的更新后第二像素信號S_P2’的強度。
[0029]然而，本發明并不局限于上述用于說明的實施例，本領域技術人員應能輕易地利用其它經過變化的設計來實現本發明。舉例來說，影像處理電路100可以修改成使用包含有多個像素感測器的一像素感測器陣列，且每一像素感測器的規格都和像素感測器120相同，在此設計變化中，于影像處理電路100的同一操作周期中，該多個像素感測器所產生的多個第一像素信號S_P1可以被共同地視為一第一幀數據(frame data)Fl，而相對應的多個第二像素信號S_P2可以被共同地視為一第二幀數據F2，以及相對應的多個更新后第二像素信號S_P2’的可以被共同地視為一更新后幀數據F2’。除此之外，處理單元140將第一中貞數據Fl除以混合比例(mixed rat1)M,并結合一第一巾貞數據商數(divided first framedata) F1’以及第二幀數據F2來產生更新后第二幀數據F2’，這樣一來，更新后第二幀數據F2’便可以表示為F2’= F2*G+F1/M。還原比例(restore rat1)G是用來說明信號傳輸時的信號衰減，其值小于I。更新后第二幀數據F2’稍后在影像處理電路100的下一操作周期時被用來當作第二幀數據F2。上述操作會周而復始地重復。本領域技術人員應能輕易地了解到，在已知還原比例G小于I的情況下，隨著程序的進行，第二幀數據F2逐漸收斂至一定值，換句話說，影像處理電路100可以使用此程序來衰減脈沖噪聲，并且得到一高度改善的信噪比。
[0030]請參考圖2，圖2為圖1所示的本發明影像處理電路100的控制信號的時序圖。在影像處理電路100的一個操作周期里面，一重置控制信號S_RST和一延遲重置控制信號S_RSTD都在時間tl被設為I (高值)以針對功率放大器162執行一重置操作。重置控制信號S_RST的值維持一時段Trst，而延遲重置控制信號S_RSTD則維持一較長的時段Trstd。在該重置操作之后，一第二傳輸開關控制信號S_TX2被設為I并且維持一時段Trd以執行第二像素信號S_P2的讀出操作。接著，重置控制信號S_RST和延遲重置控制信號S_RSTD在時間t3再度被設為I以針對功率放大器162執行該重置操作。重置控制信號S_RST和延遲重置控制信號S_RSTD同樣分別維持時段Trst和時段Trstd。在該重置操作之后，第二傳輸開關控制信號S_TX2和一第一傳輸開關控制信號S_TX1都會在時間t4被設為I并且維持時段Trd，以執行第一像素信號S_P1的讀出操作。在第一像素信號S_P1的讀出操作之后，接著重置控制信號S_RST和延遲重置控制信號S_RSTD在時間t5再度被設為I以針對功率放大器162執行該重置操作。重置控制信號S_RST的值同樣維持時段Trst，而延遲重置控制信號S_RSTD則維持一時段Trstd’。第二傳輸開關控制信號S_TX也會在時間t5時被設為I以執行更新后第二像素信號S_P2’的一還原操作。第二傳輸開關控制信號S_TX2會維持一時段Twt，其中時段Trstd’較時段Twt來得長。請注意，第一開關168是受到一反相延遲設定控制信號S_NRSTD所控制，其是延遲重置控制信號S_RSTD的反相信號。本領域技術人員在閱讀過上述說明后，應能輕易地了解關于延遲重置控制信號S_RSTD的操作，故在此為簡潔起見便不多作贅述。
[0031]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。
【權利要求】
1.一種影像處理電路，包含有: 至少一像素感測器，包含有: 一光感測器，用來產生一第一像素信號； 一儲存電容，用來儲存一第二像素信號； 一第一傳輸開關，稱接于該光感測器以及該儲存電容之間，用來傳輸該第一像素信號; 一第二傳輸開關，耦接于該儲存電容以及該讀出電路之間，用來傳輸該第一像素信號以及該第二像素信號；以及 一浮接擴散，用來儲存光電子；以及 一處理單元，耦接至該像素感測器，用來在該影像處理電路的一當前操作周期中，依據該第一像素信號以及該第二像素信號來產生一更新后第二像素信號，其中在該影像處理電路的一下一操作周期來到之前，該更新后第二像素信號是儲存于該儲存電容。
2.如權利要求1所述的影像處理電路，其中該處理單元將該第一像素信號除以一預定因數，并結合一第一像素信號商數以及該第二像素信號來產生該更新后第二像素信號。
3.如權利要求1所述的影像處理電路，其中該儲存電容所儲存的該更新后第二像素信號的一強度小于該處理單元所產生的該更新后第二像素信號的一強度。
4.如權利要求1所述的影像處理電路，還包含有: 一讀出電路，耦接于該像素感測器以及該處理單元之間，包含有: 一功率放大器，用來輸出該第一像素信號以及該第二像素信號至該處理單元；以及 一重置開關，用來重置該功率放大器。
5.如權利要求4所述的影像處理電路，其中該像素感測器以及該讀出電路構成一主動像素感測器。
6.如權利要求4所述的影像處理電路，其中該讀出電路還用來將該更新后第二像素信號寫回該儲存電容。
7.如權利要求6所述的影像處理電路，其中在該讀出電路將該更新后第二像素信號寫回該儲存電容之前，該重置開關重置該功率放大器。
8.如權利要求4所述的影像處理電路，其中在該第二傳輸開關于該影像處理電路的該當前操作周期中傳輸該第一像素信號以及該第二像素信號之前，該重置開關重置該功率放大器。
9.如權利要求4所述的影像處理電路，其中在該第一傳輸開關以及該第二傳輸開關于該影像處理電路的該當前操作周期中傳輸該第一像素信號之前，該重置開關重置該功率放大器。
【文檔編號】H04N5/213GK104469189SQ201410286243
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年6月24日 優先權日:2013年9月12日
【發明者】印秉宏 申請人:恒景科技股份有限公司