专利名称：降低垂直条纹噪声的图像传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像传感器的降噪处理方法，更具体地说，涉及用于降低由于布置在每列中的AD转换电路(ADC)的偏移成分的偏差而导致的垂直条纹噪声的方法。
背景技术：
位于每一列中的每个AD电路都表现出特性偏差(variation)，并且其偏移值不同。因此，从每列中的有效象素上减去具有相似偏移的屏蔽象素(参考黑电平)的值，从而校正偏移值。
下面参考图1到图5描述这种现有技术。
图1示出了在图像传感器的每列中布置有AD转换电路7的图像传感器的配置的示例。
图像传感器1包括有效象素阵列2、多条屏蔽象素线3和4、用于选择象素线(即，行)的行选择器5、用于选择列的列选择器6、布置在每列中的AD转换电路7、用于降低象素数据(其是AD转换电路7的输出)噪声的降噪电路8、以及定时发生器9，定时发生器用于分别向行选择器5和列选择器6提供行选择定时脉冲和列选择定时脉冲，并向降噪电路8提供控制信号B0、HD和VD。
图2示出了被输出到AD转换电路的输出ADOUT的象素的传统定时。图2示出了控制信号、行计数值、列计数值以及被输出到AD转换电路的输出ADOUT的象素数据之间的关系，在信号HD的上升沿定时处切换要读取的线，并且在信号VD的上升沿定时处读取有效象素。在信号HD为高电平时，按照列计数的顺序读取由行计数指示的线中的象素。在信号HD为低电平时(即，线切换期间)输出的数据为无效的。
图3示出了传统的行计数器的前导(leading)读位置和用于偏移补偿的屏蔽线。在图3中，有效象素的上、下各有四条屏蔽象素线，该图示出了首先读取上部屏蔽线中的最顶端那条线，然后使用线0的象素的输出来校正偏移值。
图4和图5分别示出了降噪电路8中的传统偏移校正电路的配置和操作。
如图5所示，控制信号B0只在屏蔽线0被指定时才为高电平，此时屏蔽线0的象素被AD转换，并被写入到图4所示的RAM 91中。当信号VD上升并变为高电平时，读取有效象素Pxn，并且也从RAM 91读取屏蔽线0的象素的值B0n。然后，减法器从有效象素的值中减去值B0n，并且将减法结果输出到限幅器电路93。然后，限制可能值的范围，并且结果被输出到POUT。在图4所示的示例中，象素值的上限被限制为“511”，并且使其负值为“0”。
然而，如果与在传统方法中一样仅仅用屏蔽线1来校正偏移值，则如图10B所示，偏移不能被充分校正，结果垂直条纹噪声就出现在屏幕上。
至于由于未充分校正而导致发生垂直条纹噪声的原因，除了AD转换电路之外，还要考虑有效/屏蔽象素的位置和特性偏差、电源噪声的影响等。
如果在一条屏蔽线中也存在象素缺陷，则会错误地校正偏移值，但是这是另一个问题。
接下来介绍涉及本发明的技术领域中的现有技术。
日本专利申请No.2003-30445公开了通过平均整个屏蔽象素区域，并且在AD转换之前执行黑电平补偿，从而补偿图像传感器中的象素的黑电平。但是，由于布置在每列中的AD转换电路的特性偏差而导致的垂直条纹噪声没有得到解决。
日本专利申请No.2002-269549公开了如何对图像读取器设备中的AD转换电路的偏移值进行调整。然而，这通过使用分割图像区域中的所有象素的平均而被执行来校正每个分割图像区域中的偏差，以便提高它的读取速度。
如上所述，尚没有有效的方法用来降低由于布置在图像传感器的每列中的AD转换电路的偏移成分的偏差而导致的垂直条纹噪声。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种有效的方法，用于降低由于在每列中设置有AD转换电路的图像传感器中的AD转换电路的偏移成分的偏差而导致的垂直条纹噪声。
通过使用基于由屏蔽象素组成的多条线的每列中的输出而得到的值，校正布置在每列中的每个AD转换电路的偏移值。
与传统方法相比，根据本发明通过对偏移的偏差或屏蔽象素的偏差求平均，可以降低垂直条纹噪声。
图1示出了传统图像传感器的配置的示例。
图2示出了被输出到AD转换电路的ADOUT的象素的传统定时。
图3示出了传统的前导行读位置和用于校正偏移值的屏蔽线。
图4示出了传统偏移校正电路的配置、操作和输出。
图5示出了传统的象素读操作定时。
图6示出了本发明的图像传感器的配置。
图7示出了本发明的偏移校正电路的配置、操作和输出。
图8A示出了在本发明第一优选实施方式中的前导行读位置和用于校正偏移值的屏蔽线。
图8B示出了在本发明第一优选实施方式中的象素读操作定时。
图9A示出了在本发明第二优选实施方式中的前导行读位置和用于校正偏移值的屏蔽线。
图9B示出了在本发明第二优选实施方式中的象素读操作定时。
图10A示出了在偏移值被理想校正时的结果。
图10B示出了偏移值的传统校正结果。
图10C示出了本发明的偏移值校正结果。
具体实施例方式
图6示出了本发明的图像传感器10的配置。图6所示的配置与图1所示的不同之处在于定时发生器19包括设置表191；可以通过在外部指定其设置值来指定并修改用来校正AD转换电路偏移值的屏蔽线；除了图1所示的定时发生器9提供的控制信号之外还提供控制信号B1。此外，接收控制信号B1的降噪电路18的内部配置不同于图1所示。
图7示出了降噪电路18中的偏移校正电路的配置、操作和输出。当B0为“1”时，选择器26选择ADOUT的数据(该数据是AD转换电路的输出)，并且将该数据写入RAM 21。当B1为“1”时，ADOUT的数据(该数据是屏蔽线的输出)是加法器25的两个输入之一。RAM 21中被累积并相加的屏蔽线的象素的数据是加法器25的另一个输入。如果用来校正偏移值的线的数目为m，则执行(m-1)次加法。加法结果再次存储在RAM 21中。当信号VD变为“1”，并且有效象素被输出到ADOUT时，读取RAM 21，除法器24计算多个屏蔽线象素的平均值，然后减法器22从输出到ADOUT的有效象素的值中减去平均值结果。然后，其上限被限幅器电路23限制，并且偏移值得到补偿的象素被输出到POUT。
下面描述涉及对用来校正AD转换电路的偏移值的屏蔽线进行选择的图8A和图8B解释第一优选实施方式，在该实施方式中，使用有效象素上面的和下面的所有屏蔽线来校正偏移值。在有效象素阵列的上下各提供了4条屏蔽线。
由于必须在读取有效象素之前计算偏移校正值，所以要首先读取的线是如图8A所示的在有效象素的下面提供的屏蔽线的前导线。在已经读取了有效象素下面的屏蔽线的象素之后，接着读取在有效象素上面的前导线，然后向下读取其余的线。
如图8B所示，在屏蔽线0的象素数据出现在AD转换电路的输出ADOUT中的定时上，B0变为“1”，并且与前面参考图7所述一样，屏蔽线0的象素数据被写入到RAM 21中。在屏蔽线1到7的象素数据被输出到ADOUT的定时上，B1变为“1”，并且屏蔽线0到7的全部象素数据都被用来校正AD转换电路的偏移值。
图9A和图9B解释第二优选实施方式，在该实施方式中，分别从有效象素上面的屏蔽线和下面的屏蔽线各选择两条屏蔽线，从而校正偏移值。如图9A所示，读取屏蔽线的顺序与图8A所示的相同。在图9A中，当使用两条上部的屏蔽线和两条下部的屏蔽线来校正偏移值时，选择在行计数器中计数值为1、2、5和6的屏蔽线。
如图9B所示，在屏蔽线1的象素数据出现在ADOUT中的定时上，B0变为“1”。然后，选择屏蔽线2、5、6各自的象素数据，并且用来校正偏移值。
在图9B清楚示出的示例中，选择并用来校正偏移值的屏蔽线象素数据可以由信号B0和B1的上升沿定时来控制。
图10A、图10B和图10C分别示出了AD转换电路偏移值校正的理想结果、传统结果和根据本发明的结果。
在只使用一条特定的线来校正偏移值的传统方法中，如图10B所示，某些时候对特定列中的AD转换电路的偏移偏差的补偿是不充分的，可能发生垂直条纹噪声。
然而，在本发明中，由于使用多条屏蔽线校正偏移值，所以如图10C所示，几乎可以与图10A所示一样理想地校正偏移值。
在这种情形中，可以基于控制信号B0和B1的上升沿的定时来选择要被用来校正偏移值的屏蔽线，并且可以改变图6所示的设置表191的设置值，从而修改控制信号B0和B1各自的定时。因此，即使屏蔽象素线包含有缺陷的象素，也可以通过将其从参与校正的候选线中排除，而避免错误的校正。此外，通过使用上部象素和下部象素的平均值，可以平均多条线。另外，也可以考虑象素位置的偏差。
此外，尽管在上面的示例中，对多条线求平均，但是也可以有不同的安排。例如，也可以用以下方式来安排，即一条线离非屏蔽象素越近，附加给该线的权值就越重。
权利要求
1.一种图像传感器，包括有效象素的象素阵列；由位于所述有效象素阵列的列方向的每一侧的多条线组成的屏蔽象素；和每列中的AD转换电路，其中使用基于由每列中的所述屏蔽象素组成的多条线的输出而得到的值，来校正所述AD转换电路的偏移值。
2.一种图像传感器，包括有效象素的象素阵列；由位于所述有效象素阵列的列方向的每一侧的多条线组成的屏蔽象素；每列中的AD转换电路；和降噪电路，该电路使用基于由每列中的屏蔽象素组成的多条线的AD转换电路输出而得到的值，来校正每个AD转换电路的偏移值。
3.如权利要求2所述的图像传感器，还包括行选择器，用于选择所述象素的行方向中的位置；列选择器，用于选择所述象素的列方向中的位置；定时发生器，用于使得所述行选择器和所述列选择器能够顺序并周期地分别选择所述象素的行方向位置和列方向位置，并且用于生成与下述定时同步的所述行方向和列方向中的同步信号在所述定时上，所述AD转换电路将所选择的行方向位置和列方向位置中的象素值数字化并输出，其中，所述降噪电路还包括存储单元，用于选择与所述同步信号同步输出的、在所述屏蔽象素的每个列方向中的AD转换电路输出的一部分或全部，并且存储基于所选择的AD转换电路输出而得到的值；减法单元，用于以每一列为单位，从有效象素的每条线的AD转换输出中减去存储在所述存储单元中的平均值；和输出单元，用于输出所述减法单元的减法结果。
4.如权利要求3所述的图像传感器，其中，当所述减法结果为负数或者超出预定的上限时，所述输出单元将所述结果校正为每个预定值，并且输出所述预定值。
5.如权利要求3所述的图像传感器，其中，所述定时发生器向所述降噪电路提供控制信号，用以选择在所述屏蔽象素的每个列方向中的AD转换电路输出的一部分或全部，并且所述降噪电路基于所述控制信号，选择在所述屏蔽象素的每个列方向中的AD转换电路输出的一部分或全部。
6.如权利要求5所述的图像传感器，其中，所述定时发生器包括表，在所述表中，可从外部指定并设置与由所述降噪电路选择的在屏蔽象素的每个列方向中的AD转换电路输出相对应的屏蔽象素线，并且基于所述表的设置值来向所述降噪电路提供所述控制信号。
7.如权利要求3所述的图像传感器，其中所述行选择器顺序地选择在屏蔽象素的行方向中的所有位置，然后选择所述有效象素的行方向中的位置，其中所述屏蔽象素由位于所述有效象素阵列的列方向的每一侧的多条线组成。
全文摘要
本发明公开了一种降低垂直条纹噪声的图像传感器。在每列中设置有AD转换电路的图像传感器中，使用基于由屏蔽象素组成的多条线的每列中的输出而得到的值，来校正位于每一列中的每个AD转换电路的偏移值，从而提供一种有效的用于降低由于AD转换电路的偏移成分的偏差而导致的垂直条纹噪声的方法。
文档编号H04N5/378GK1816115SQ20051007720
公开日2006年8月9日 申请日期2005年6月16日 优先权日2005年2月4日
发明者小久保朝生, 大工博, 船越纯, 小林博, 星野和佳子 申请人:富士通株式会社