[发明专利]高效率的大范围及高分辨率的黑电平及偏移校准系统

说明书

技术领域

本发明涉及图像传感器，特别是图像传感器的黑电平校准(black levelcalibration，BLC)。本发明也涉及偏移(offset)校准的模拟信号处理系统。

背景技术

半导体图像传感器(例如电荷耦合组件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器)普遍使用于照相机或摄影机中，用于将可见光的图像转换为电子信号，便于后续的储存、传输或显示。

由于电子电路的非完美性质，使得图像传感器在未接收任何光线的情形下仍然会具有漏电流(或暗信号(dark signal))。此有害的暗信号会结合于有用的数据信号中，更糟的是，此暗信号无法区别于数据信号。此结合的暗信号会牺牲图像动态范围，且会降低图像对比度，因而降低图像质量。为了避免或校正此暗信号，通常会施以黑电平校准(BLC)。在黑电平校准程序中，需要收集一或多个光屏蔽(light-shielded)像素的暗信号，用于作为黑电平参考(black level reference)。

于黑电平校准程序中，通常还需针对模拟读取电路(readout chain，亦即，一种接收、放大图像传感器的读取信号并输出相应的数字信号的电路)执行偏移校准。甚至，为了于固定区域内可以容纳更多的像素，需要将像素制作得更小，因而伴随高增益的放大需求，此将造成校准范围(range)的增大。另一方面，为了避免校准时产生不稳定的振荡，黑电平校准的分辨率(resolution)需要足够高，使得校准步距(step)得以小于一数字化(或量化)单位(例如模拟数字转换器(ADC)的最低有效位(LSB))。

因此，黑电平校准的设计通常需要面对分辨率与范围之间的选择。为了同时达到高分辨率及大范围，传统的电路需占用相当大的电路面积及耗费相当大的电源。鉴于此，亟需提出一种有效率的黑电平校准电路，其具小电路面积及电源消耗，且能达到高分辨率及大范围的校准。

发明内容

本发明的目的之一是以多个步距来执行校准电平的积分运算，因而可以达到大校准范围。另外，积分步距的大小可以通过积分增益(integratorgain)来增大，由此得以使用较小位数及电源消耗的数字模拟转换器(DAC)来完成积分运算。

根据本发明实施例之一，读取电路接收、放大来自光检测器的暗信号，并产生相对应的数字输出。电平积分器则根据该数字输出，使用多步距以执行校准电平的积分，用于获得大校准范围。在本实施例中，使用数字模拟转换器(DAC)，其针对该多个步距，产生相对应校准电压给电平积分器。

附图说明

图1显示本发明实施例之一的黑电平校准(BLC)系统的功能框图；

图2显示本发明实施例图1的电平积分器；

图3显示电平积分器的示例时序图。

具体实施方式

以下将详细描述本发明的实施例，然而本发明范围并不限定于这些实施例，而可以适用于其它的应用中。除了明文限定外，附图中所示组件的数量并不受限于附图所显示者。

图1显示本发明实施例之一的黑电平校准(BLC)系统1的功能框图。光检测器(photo detector)10为图像传感器的一部份，例如(但不限定为)电荷耦合组件或互补金属氧化物半导体传感器。光检测器10将光子转换为相应的电子信号。光检测器10的暗信号V_ds的大小会随不同像素而改变，且通常至少为积分时间及温度的函数。于黑电平校准期间，需收集一或多个光屏蔽像素的暗信号，用于作为黑电平参考。通常，会将多个像素加以平均，用于减低时域(temporal)噪声。