[发明专利]具有修复缺陷读出通道并提供进一步的行噪声抑制功能和相应行噪声抑制方法的可扩展修复方案的CMOS光学传感器

说明书

一种CMOS光学传感器包括备用读出通道，以替换在制造过程结束时发现有缺陷的读出通道。这些备用读出通道以分别具有m个备用读取通道的备用组Gsubgt;m1/subgt;、Gsubgt;m2/subgt;、Gsubgt;m3/subgt;的形式在光学传感器的宽度(对应于行方向)上调度，m是至少等于1的整数。每个备用组是插入在分别具有n个默认读出通道的两个连续的默认组Gsubgt;n1/subgt;和Gsubgt;n2/subgt;之间，并且耦合装置SW1被配置为替换默认组中有缺陷的默认读出通道以及该组中位于有缺陷的一个默认读出通道和关注的默认组旁边的备用组之间的任何默认读出通道。有利地，对于当前被选定用于对该行中每个像素进行CDS读取的行Rowsubgt;i/subgt;，通过由A个备用读出通道中的每一个对模拟DC参考信号进行采样，并平均所获得的A个值Spsubgt;k/subgt;，从所实现的修复方案中未使用的A个备用读出通道获得行噪声电平VRNsubgt;i/subgt;。然后从当前选定行的每个像素数字信号Ssubgt;i,j/subgt;输出中减去行参考值VRNsubgt;i/subgt;，以最终获得具有行噪声抑制的信号值dsubgt;i,j/subgt;。

技术领域

本公开涉及光学传感器，更具体地说，涉及具有修复缺陷读出通道的内部装置的CMOS光学传感器。

背景技术

如本领域所公知的，光学传感器包括像素阵列，像素按行和列排列，列中的每个像素通过选择晶体管耦合到相应的列导体，以允许其通过读出电路的相应读出通道进行读取。读出电路包括与阵列中的像素列一样多的读出通道，并且基本上被配置为能够一次读取一个选定行的像素。实际上，每个读出通道的输入端直接耦合到像素阵列的相应列导体(通常在列的底部)，并在其输出端提供表示由列中选定像素接收的光量的图像信息.术语“读出通道”是一个通用术语，指定用于读取阵列的列像素的电路，该电路至少包括一个前置放大器(电荷或电压放大器)，该放大器的输入端连接到各个列导体，输出被施加到采样保持电路，该采样保持电路将要转换为的模拟样本提供给模数转换器(ADC)。ADC可以是读出通道的一部分，然后读出通道的输出是一个数字值；或者，ADC由至少一组列导体共享，然后读出通道的输出是根据列解码序列施加到ADC的模拟信号。这是本领域中公知的。

光学传感器的使用越来越广泛，尤其是CMOS传感器，因为它们的制造成本低，电子集成能力高(半导体技术)，工作电压低，功耗低，并且具有高速处理能力等等。

CMOS光学传感器的许多应用都需要大像素阵列，以满足对大视场和/或高分辨率日益增长的需求，这导致基于更精细的几何半导体技术的小型化，其中像素间距会减小。结果，制造缺陷的风险增加，这是制造成本问题和/或图像质量问题。

制造缺陷尤其可能由光刻步骤期间的灰尘颗粒引起，并且可能导致光学传感器的不同部分或元件被发现有缺陷。在实践中，缺陷是通过制造过程结束时的光学检查和/或电气和操作测试来检测和定位的，并且可能包括例如(这意味着不限于)：短路、开路、阻抗不匹配等。

根据哪个元件有缺陷，对光学传感器操作的影响可能大不相同。例如，在缺陷元件位于像素内部(这意味着像素结构的元件)的情况下，当对捕获的图像进行数字处理时，可以忽略缺陷，或通过后处理步骤，根据基于邻域像素的插值校正缺陷。但是，当缺陷发生在由大量像素共享的功能元件(例如与阵列的像素列相关联的读出通道)上时，则缺陷在捕获的图像中明显得多并且会降低图像质量；此外，后处理校正变得更加困难且效率更低，同时加大了时间、资源和功耗方面的成本。

由于这些原因，已知技术提供具有耦合在列导体(像素阵列)和读出通道(读出电路)之间的集成修复装置的光学传感器，该装置能够将列导体可操作地耦合到默认读出通道或冗余通道。基本上，在传感器电路中提供了至少一个冗余读出通道以及多个默认读出通道，并且开关装置与阵列的每个列导体相关联，以将每个列导体可操作地连接到其默认读出通道或连接到冗余读出通道。这种修复方案例如在US2006/00261255中有描述。然而，对于大阵列而言，修复电路应该能够修复任何位置的所有和任何有缺陷的读出通道，而不会使列解码方案过于复杂，也不会过多地增加表面积。