專(zhuān)利名稱：圖像捕獲系統(tǒng)、信號(hào)處理電路和信號(hào)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像捕獲系統(tǒng)、信號(hào)處理電路和信號(hào)處理方法.
背景技術(shù)：
諸如數(shù)字照相機(jī)、攝像機(jī)、復(fù)印機(jī)或傳真裝置的許多圖像捕獲系 統(tǒng)包含圖像感測(cè)裝置，在所述圖像感測(cè)裝置中， 一維或二維地排列各
包含光電轉(zhuǎn)換元件的像素.圖像感測(cè)裝置包含CCD圖像感測(cè)裝置或 在像素區(qū)域中具有放大元件的放大圖像感測(cè)裝置，
最近的圖像感測(cè)裝置趨于增加像素的數(shù)量.隨著一個(gè)像素的面積 減小，光電轉(zhuǎn)換元件的面積也趨于減小。光電轉(zhuǎn)換元件具有更小的面 積表示每一像素的入射光的量變少.在例如于一個(gè)像素中具有多個(gè)元 件的放大圖像感測(cè)裝置中，各像素中被光電轉(zhuǎn)換元件占據(jù)的面積較小。 由此，入射光量趨于更少.
為了解決該問(wèn)題，提出了多個(gè)相鄰的像素(光電轉(zhuǎn)換元件)共享 電功能的圖像感測(cè)裝置(日本專(zhuān)利公開(kāi)No. 10-256521).在這種情況 下，光電轉(zhuǎn)換元件附近的元件布局關(guān)系可能根據(jù)相鄰的像素而改變，
圖像感測(cè)裝置有時(shí)具有缺陷像素.缺陷像素輸出與正常信號(hào)大大 不同的信號(hào)(異常信號(hào)).已提出了以下的校正這種異常信號(hào)的方法.
曰本專(zhuān)利公開(kāi)No. 2001-045382提出了多個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件共享放 大元件的用于困像感測(cè)裝置的缺陷像素校正方法.如圖17所示，各用 作光電轉(zhuǎn)換元件的四個(gè)光電二極管all、 a12、 a21和a22共享放大元 件MSF.如果光電二極管中的一個(gè)有缺陷，那么來(lái)自缺陷像素的信號(hào) 被內(nèi)插并且然后被添加.
困像感測(cè)裝置有時(shí)根據(jù)其讀取電路產(chǎn)生垂直條形噪聲.解決該問(wèn) 題的技術(shù)是已知的，其通過(guò)使用沒(méi)有光電二極管的非有效像素作為虛擬線(dummy line)而檢測(cè)反映讀取晶體管的行方向中的變化的固定 模式噪聲成分，由此消除固定模式噪聲成分(日本專(zhuān)利公開(kāi)No. 2005-176061 )
在曰本專(zhuān)利公開(kāi)No. 10-256521的配置中，如果通過(guò)簡(jiǎn)單地使用鄰 近像素的信號(hào)來(lái)校正缺陷像素信號(hào)，如在一般的實(shí)踐中那樣，那么暗 電流差異會(huì)影響結(jié)果.
這是因?yàn)椋惦娏鞲鶕?jù)像素結(jié)構(gòu)的差異以不同的方式影響信號(hào). 當(dāng)暗電流的影響較大時(shí)，不能適當(dāng)?shù)匦Ｕ盘?hào).
在日本專(zhuān)利/>開(kāi)No. 2001-045382所公開(kāi)的方法中，信號(hào)也通過(guò)使 用鄰近的像素被內(nèi)插并然后被添加.但是，在信號(hào)內(nèi)插中，沒(méi)有考慮 由像素結(jié)構(gòu)的差異導(dǎo)致的暗電流的變化.
特別地，在用于輸出黑色基準(zhǔn)信號(hào)的光學(xué)黑色區(qū)域(OB區(qū)域) 的信號(hào)校正中，暗電流的變化的影響比用于形成圖像信號(hào)的有效區(qū)域 的信號(hào)校正中的大.
曰本專(zhuān)利公開(kāi)No. 2005-176061公開(kāi)了消除垂直條形固定模式噪 聲的技術(shù).但是，該技術(shù)沒(méi)有考慮由包括具有不同像素結(jié)構(gòu)的多個(gè)像 素的圖像感測(cè)裝置中的像素結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的固定模式噪聲。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明即使當(dāng)暗電流在像素之間改變時(shí)也令人滿意地校正信號(hào).
本發(fā)明還精確地消除由包含具有不同像素結(jié)構(gòu)的多個(gè)像素的圖像 感測(cè)裝置中的讀取電路或包舍于像素中的電路的不平衡電特性所產(chǎn)生 的固定模式噪聲.
根據(jù)本發(fā)明的笫一方面，提供一種圖像捕獲系統(tǒng)，該困像捕獲系 統(tǒng)包括倌號(hào)校正單元，其基于從正常像素輸出的倌號(hào)來(lái)校正從具有 用于輸出暗基準(zhǔn)倌號(hào)的多個(gè)像素的光學(xué)黑色區(qū)域中的缺陷像素所輸出 的信號(hào)，其中，光學(xué)黑色區(qū)域具有多個(gè)像素塊，所述多個(gè)像素塊中的
每一個(gè)具有多個(gè)像素，所述多個(gè)像素中的每一個(gè)包含具有與其余像素 中相同的功能并具有與其余像素不同的相對(duì)位置的至少一個(gè)元件，并且，信號(hào)校正單元基于從這樣的正常像素輸出的信號(hào)來(lái)校正從光學(xué)黑 色區(qū)域中的缺陷像素輸出的信號(hào)，所述正常像素包含在光學(xué)黑色區(qū)域 中的與缺陷像素的像素塊不同的另一像素塊中，并包含具有與缺陷像 素中相同的功能和相同的相對(duì)位置的至少 一個(gè)元件.
根據(jù)本發(fā)明的笫二方面，提供一種圖像捕獲系統(tǒng)，該圖像捕獲系
統(tǒng)包括信號(hào)校正單元，其基于從正常像素輸出的信號(hào)來(lái)校正從具有 用于輸出暗基準(zhǔn)信號(hào)的多個(gè)像素的光學(xué)黑色區(qū)域中的缺陷像素所輸出 的信號(hào)，其中，光學(xué)黑色區(qū)域具有多個(gè)像素塊，所述多個(gè)像素塊中的
每一個(gè)具有多個(gè)像素，所述多個(gè)像素中的每一個(gè)包含具有與其余像素 中相同的功能并具有與其余像素不同的相對(duì)位置的多個(gè)晶體管，并且， 信號(hào)校正單元基于從這樣的正常像素輸出的信號(hào)來(lái)校正從光學(xué)黑色區(qū) 域中的缺陷像素輸出的信號(hào)，所述正常像素包含在光學(xué)黑色區(qū)域中的 與缺陷像素的像素塊不同的另一像素塊中，并包含具有與缺陷像素中 相同的功能和相同的相對(duì)位置的多個(gè)晶體管.
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種圖像捕獲系統(tǒng)，該圖像捕獲系 統(tǒng)包括信號(hào)校正單元，其基于從正常像素輸出的信號(hào)來(lái)校正從具有 用于輸出暗基準(zhǔn)信號(hào)的多個(gè)像素的光學(xué)黑色區(qū)域中的缺陷像素所輸出 的信號(hào)，其中，光學(xué)黑色區(qū)域具有多個(gè)像素塊，所迷多個(gè)像素塊中的 每一個(gè)包含具有不同像素結(jié)構(gòu)的多個(gè)像素，并且，信號(hào)校正單元基于 從這樣的正常像素輸出的信號(hào)來(lái)校正從光學(xué)黑色區(qū)域中的缺陷像素輸 出的信號(hào)，所述正常像素包含在光學(xué)黑色區(qū)域中的與缺陷像素的像素 塊不同的另一像素塊中，并具有與缺陷像素中相同的像素結(jié)構(gòu).
根據(jù)本發(fā)明的笫四方面，提供一種倌號(hào)處理電路，該信號(hào)處理電 路具有信號(hào)校正單元，所述信號(hào)校正單元基于從正常像素輸出的信號(hào) 來(lái)校正從具有用于輸出暗基準(zhǔn)信號(hào)的多個(gè)像素的光學(xué)黑色區(qū)域中的缺 陷像素所輸出的信號(hào)，其中，光學(xué)黑色區(qū)域具有多個(gè)像素塊，所述多 個(gè)像素塊中的每一個(gè)具有多個(gè)像素，所述多個(gè)像素中的每一個(gè)包含具 有與其余像素中相同的功能并具有與其余像素不同的相對(duì)位置的至少 一個(gè)元件，并且，信號(hào)校正單元基于從這樣的正常像素輸出的倌號(hào)來(lái)校正從光學(xué)黑色區(qū)域中的缺陷像素輸出的信號(hào)，所述正常像素包含在 光學(xué)黑色區(qū)域中的與缺陷像素的像素塊不同的另一像素塊中，并包含 具有與缺陷像素中相同的功能和相同的相對(duì)位置的至少 一個(gè)元件.
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種信號(hào)處理電路，該信號(hào)處理電 路具有信號(hào)校正單元，所述信號(hào)校正單元基于從正常像素輸出的信號(hào)
來(lái)校正從具有用于輸出暗基準(zhǔn)信號(hào)的多個(gè)像素的光學(xué)黑色區(qū)域中的缺 陷像素所輸出的信號(hào)，其中，光學(xué)黑色區(qū)域具有多個(gè)像素塊，所述多 個(gè)像素塊中的每一個(gè)包含具有不同像素結(jié)構(gòu)的多個(gè)像素，并且，信號(hào) 校正單元基于從這樣的正常像素輸出的信號(hào)來(lái)校正從光學(xué)黑色區(qū)域中 的缺陷像素輸出的信號(hào)，所述正常像素包含在光學(xué)黑色區(qū)域中的與缺 陷像素的像素塊不同的另一像素塊中，并具有與缺陷像素中相同的像 素結(jié)構(gòu).
根據(jù)本發(fā)明的笫六方面，提供一種圖像感測(cè)裝置的信號(hào)處理方法， 該信號(hào)處理方法用于校正從光學(xué)黑色區(qū)域中的缺陷像素輸出的信號(hào)， 所述光學(xué)黑色區(qū)域具有各包含用于輸出暗基準(zhǔn)信號(hào)的多個(gè)像素的多個(gè) 像素塊，所述多個(gè)像素中的每一個(gè)包含具有與其余像素中相同的功能
并具有與其余像素不同的相對(duì)位置的至少一個(gè)元件，該方法包括確 定從目標(biāo)像素輸出的信號(hào)是異常輸出還是正常輸出的第一步猓；當(dāng)在 笫一步驟中確定從目標(biāo)像素輸出的信號(hào)是正常輸出時(shí)，記錄從目標(biāo)像 素輸出的信號(hào)并記錄目標(biāo)像素的地址作為正常像素的地址的笫二步 驟；當(dāng)在笫一步驟中確定從目標(biāo)像素輸出的信號(hào)是異常輸出時(shí)，確定 目標(biāo)像素的地址作為缺陷像素的地址的笫三步棵；和基于在笫二步棵 中獲得的正常像素的地址和在笫三步驟中獲得的缺陷像素的地址，根 據(jù)從正常像素輸出的信號(hào)來(lái)校正從光學(xué)黑色區(qū)域中的缺陷像素輸出的 倌號(hào)的笫四步驟，其中所迷正常像素包含在光學(xué)黑色區(qū)域中的與缺陷 像素的像素塊不同的另一像素塊中，并包含具有與缺陷像素中相同的 功能和相同的相對(duì)位置的至少一個(gè)元件.
根據(jù)本發(fā)明的笫七方面，提供一種困像感測(cè)裝置的倌號(hào)處理方法， 該信號(hào)處理方法用于校正從光學(xué)黑色區(qū)域中的缺陷像素輸出的倌號(hào)，所迷光學(xué)黑色區(qū)域具有各包含用于輸出暗基準(zhǔn)信號(hào)的多個(gè)像素的多個(gè)
像素塊，所述多個(gè)像素具有不同的像素結(jié)構(gòu)，該方法包括確定從目 標(biāo)像素輸出的信號(hào)是異常輸出還是正常輸出的第一步驟；當(dāng)在第一步 驟中確定從目標(biāo)像素輸出的信號(hào)是正常輸出時(shí)，記錄從目標(biāo)像素輸出 的信號(hào)并記錄目標(biāo)像素的地址作為正常像素的地址的笫二步驟；當(dāng)在 第一步驟中確定從目標(biāo)像素輸出的信號(hào)是異常輸出時(shí)，確定目標(biāo)像素 的地址作為缺陷像素的地址的笫三步驟；和基于在笫二步驟中獲得的 正常像素的地址和在笫三步驟中獲得的缺陷像素的地址，根據(jù)從正常 像素輸出的信號(hào)來(lái)校正從光學(xué)黑色區(qū)域中的缺陷像素輸出的信號(hào)的第 四步驟，所述正常像素包含在光學(xué)黑色區(qū)域中的與缺陷像素的像素塊 不同的另一像素塊中，并具有與缺陷像素中相同的像素結(jié)構(gòu).
根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供一種圖像捕獲系統(tǒng)，該圖像捕獲系 統(tǒng)包括信號(hào)校正單元，其基于從非有效區(qū)域中的不包含光電轉(zhuǎn)換元 件的非有效像素輸出的信號(hào)，來(lái)校正從有效區(qū)域中的包含光電轉(zhuǎn)換元 件的有效像素輸出的信號(hào)，其中，所述有效區(qū)域具有多個(gè)有效像素塊，
所迷多個(gè)有效像素塊中的每一個(gè)具有多個(gè)有效像素，所迷多個(gè)有效像 素中的每一個(gè)包含光電轉(zhuǎn)換元件以外的至少 一個(gè)元件，所述至少 一個(gè) 元件具有與其余有效像素中相同的功能并具有與其余有效像素不同的 相對(duì)位置，所述非有效區(qū)域具有多個(gè)非有效像素塊，所述多個(gè)非有效 像素塊中的每一個(gè)具有多個(gè)非有效像素，所述多個(gè)非有效像素中的每 一個(gè)包含光電轉(zhuǎn)換元件以外的至少 一個(gè)元件，所述至少 一個(gè)元件具有 與其余非有效像素中相同的功能并具有與其余非有效像素不同的相對(duì) 位置，并且信號(hào)校正單元基于從包舍于非有效區(qū)域中并包含光電轉(zhuǎn)換 元件以外的至少一個(gè)元件的非有效像素所輸出的信號(hào)，來(lái)校正從有效 區(qū)域中的有效像素輸出的信號(hào)，所述至少一個(gè)元件具有與有效像素中 相同的功能和相同的相對(duì)位置.
根據(jù)本發(fā)明，即使當(dāng)暗電流在像素之間改變時(shí)也能夠令人滿意地 校正信號(hào).
根椐本發(fā)明，還能夠精確地消除由包舍具有不同像素結(jié)構(gòu)的多個(gè)像素的圖像感測(cè)裝置中的讀取電路或包舍于像素中的電路的不平衡電 特性所產(chǎn)生的固定模式噪聲。
參照附圖閱讀示例性實(shí)施例的以下說(shuō)明，本發(fā)明的其它特征將變 得明顯。
圖l是表示像素布局以解釋根據(jù)本發(fā)明的像素布局的例子的概念
圖2是根據(jù)工作例子1的圖像感測(cè)裝置的等效電路困3是用于解釋根據(jù)工作例子1的圖像感測(cè)裝置的像素布局的平
面圖4是沿圖3中的線X-X'切取的剖面圖； 圖5是用于解釋暗信號(hào)電平對(duì)于像素結(jié)構(gòu)的依賴性的示圖； 圖6是根據(jù)工作例子1的圖像捕獲系統(tǒng)的框圖； 圖7是解釋根據(jù)工作例子1的信號(hào)校正的流程圖； 圖8是表示像素布局以解釋根據(jù)工作例子2和3的像素布局的概 念圖9是根據(jù)工作例子2和3的圖像感測(cè)裝置的框圖； 圖10是表示像素布局以解釋根據(jù)工作例子2的信號(hào)校正方法的概 念圖11是表示像素布局以解釋根據(jù)工作例子3的信號(hào)校正方法的概
念圍12是用于解釋根據(jù)工作例子4的像素布局的概念困； 困13是表示根據(jù)工作例子5的像素配置的等效電路圖； 困14是表示像素布局以解釋根據(jù)工作例子5的信號(hào)校正方法的概 念困15表示像素布局以解釋根據(jù)工作例子6的信號(hào)校正方法的概念
困16是表示根椐本發(fā)明的困像捕獲系統(tǒng)的例子的框困；以及圖17是用于解釋背景技術(shù)的等效電路圖，
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及圖像感測(cè)裝置中的缺陷像素的信號(hào)處理，特別是涉及 具有光學(xué)黑色區(qū)域的圖像捕獲系統(tǒng)中的信號(hào)校正，所述光學(xué)黑色區(qū)域 包含具有不同像素結(jié)構(gòu)的多個(gè)像素.
將對(duì)在本發(fā)明中使用的術(shù)語(yǔ)進(jìn)行定義.光學(xué)黑色區(qū)域具有多個(gè)像 素塊.像素塊是通過(guò)多個(gè)像素形成的單元，所述像素中的每一個(gè)包含 具有與其余像素中相同的功能但具有不同的相對(duì)位置關(guān)系的一個(gè)或更 多個(gè)元件(例如，光電轉(zhuǎn)換元件和包含傳輸柵極(transfer gate)的傳 輸晶體管等).像素是用于形成圖像的最小單元，并至少包舍光電轉(zhuǎn) 換元件(例如，光電二極管).
在各像素塊中包含的多個(gè)像素可共享例如放大元件(例如，放大 晶體管)或單獨(dú)具有放大元件.
在前一種情況下，像素塊的各像素除了包含光電轉(zhuǎn)換元件以外還 可包含傳輸晶體管.此時(shí)，各像素塊可以是包含多個(gè)像素的單元，所 述像素在例如由多個(gè)像素共享的放大元件和包含于像素中的傳輸晶體 管之間具有不同的相對(duì)位置關(guān)系.作為替代方案，各像素塊可以是包 含多個(gè)像素的單元，所述像素在例如包含于像素中的光電轉(zhuǎn)換元件和 傳輸晶體管之間具有不同的相對(duì)位置關(guān)系.
在后一種情況下，像素塊的各像素除了包含光電轉(zhuǎn)換元件以外還 可包含傳輸晶體管，或者，除了包含光電轉(zhuǎn)換元件以外還可包含傳輸 晶體管和放大元件.放大元件可包含放大晶體管以及還包含復(fù)位晶體 管和選捧晶體管.此時(shí)，各像素塊可以是包含多個(gè)像素的單元，所述
像素在例如包舍于像素中的光電轉(zhuǎn)換元件和其它元件之間具有不同的 相對(duì)位置關(guān)系.
光學(xué)黑色區(qū)域具有多個(gè)像素單元.像素單元是通過(guò)多個(gè)像素形成 的單元，所述像素各包含具有與其余像素中相同的功能和相同的相對(duì) 位置關(guān)系的一個(gè)或更多個(gè)元件(例如，光電轉(zhuǎn)換元件和傳輸晶體管等).圖像感測(cè)裝置具有信號(hào)校正單元，所述信號(hào)校正單元基于來(lái)自正 常像素的信號(hào)來(lái)校正從光學(xué)黑色區(qū)域中的缺陷像素輸出的信號(hào)，所述 正常像素包含在與缺陷像素的像素塊不同的像素塊中，并包含其相對(duì) 位置關(guān)系與缺陷像素中的相同的一個(gè)或更多個(gè)元件.
即使當(dāng)在光學(xué)黑色區(qū)域中存在缺陷像素時(shí)，以上的配置也可在減 少暗電流的變化的影響的同時(shí)校正缺陷像素.
這里將說(shuō)明包含相對(duì)位置關(guān)系不同的一個(gè)或更多個(gè)元件的像素之 間的暗電流的變化.當(dāng)在像素中包含的一個(gè)或更多個(gè)元件之間的相對(duì) 位置關(guān)系變化時(shí)，暗電流對(duì)信號(hào)的影響也變化.例如，元件隔離區(qū)域 的附近或半導(dǎo)體襯底的表面包含許多晶體缺陷并且容易產(chǎn)生暗電流.
關(guān)系而改變:* - 、，'、 即，當(dāng)一個(gè)或更多個(gè)元件之間的相對(duì)位置關(guān)系改變時(shí)，元件和作 為暗電流產(chǎn)生源的晶體缺陷的數(shù)量之間的相對(duì)位置關(guān)系改變.這使得 暗電流改變.
由此，如果使用接近異常像素但其暗電流以不同方式影響信號(hào)的 像素的信號(hào)來(lái)校正來(lái)自異常像素的信號(hào)，則信號(hào)受暗電流的變化影響 并且不能被精確地校正.
另一方面，本發(fā)明的配置可在減小暗電流的同時(shí)令人滿意地校正 信號(hào).當(dāng)使用該配置以校正大大受暗電流影響的信號(hào)時(shí)，這種效果尤 其大.由于原始信號(hào)較小并且暗電流對(duì)信號(hào)的影響較大，因此該配置
可被有效用于校正光學(xué)黑色區(qū)域(OB區(qū)域)中的缺陷像素.
下面參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例.圖i是表示像素布局以
解釋本發(fā)明的概念圖.在行A、 B、 C和D的像素中包含的元件具有 不同的相對(duì)位置關(guān)系.這些像素行被重復(fù)配置.在行A、 B、 C和D 中包含并在同一列中配置的多個(gè)像素形成一個(gè)像素塊.
在該配置中，例如，當(dāng)行B2的B22是缺陷像素時(shí)，使用B12的 倌號(hào)對(duì)其進(jìn)行校正，所述B12包含于不同的像素塊的行B1中并具有 與B22中相同的相對(duì)位置關(guān)系.這使得能夠在減小由不同相對(duì)位置關(guān)系而導(dǎo)致的暗電流變化的影響的同時(shí)校正信號(hào).
以下基于詳細(xì)的工作例子說(shuō)明本發(fā)明.本發(fā)明不限于這些工作例 子，并且，在本發(fā)明的上述范圍內(nèi)可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兓徒M合. (工作例子l)
在本例子中，四個(gè)傳輸柵極共享放大元件.用作共用放大元件的 放大晶體管的柵極的電勢(shì)基于來(lái)自四個(gè)傳輸柵極的電荷而改變.
在本例子中，多個(gè)傳輸晶體管(包含傳輸柵極)共享復(fù)位晶體管
和像素選擇晶體管.困2是等效電路.圍3是表示像素布局的示圖. 圖4是沿圖3中的線X-X'切取的剖面圖.這些附圖僅示出特定的像 素.但是，可以沿行和列方向配置大量的像素.
將參照?qǐng)D2說(shuō)明左上像素塊(圖l所示的A11 D11)的電路配置. 其余的像素塊具有與左上像素塊的電路配置相同的電路配置.
光電二極管DA11 DD11具有與有效區(qū)域中的光電轉(zhuǎn)換元件的配 置相同的配置.在一些情況下，與信號(hào)電荷相同的導(dǎo)電類(lèi)型的區(qū)域不 是必需的(對(duì)于電子不總是配置n型區(qū)域).傳輸晶體管 MTXA11 MTXD11中的每一個(gè)向放大晶體管的輸入部分傳輸電荷. 具有與信號(hào)電荷相同的導(dǎo)電類(lèi)型并被配置在半導(dǎo)體襯底中的半導(dǎo)體區(qū)
域可用作放大晶體管的輸入部分.復(fù)位晶體管MRESll在基準(zhǔn)電勢(shì)上 至少設(shè)置放大晶體管的輸入部分的電勢(shì).放大晶體管MSFll放大信 號(hào)電荷.選擇晶體管MSELll選擇性地讀出放大的信號(hào).
控制線PTX一A1 PTX一D1中的每一個(gè)向傳輸柵極的相應(yīng)的一個(gè) 的控制電極施加脈沖.控制線PRES1和PREL1分別向復(fù)位晶體管和 選擇晶體管的控制電極施加脈沖.
包含傳輸晶體管MTXA11 MTXD11 (包含傳輸柵極；即，柵電 極)的四個(gè)像素形成一個(gè)像素塊.像素共享MSFll、 MRESll和 MSEL11.沿行和列方向配置多個(gè)這種像素塊.共用控制線控制與沿 列方向重復(fù)配置的像素塊中的DA對(duì)應(yīng)的傳輸晶體管MTXAll.共用 控制線還控制與DB、 DC和DD對(duì)應(yīng)的傳輸晶體管 MTXB11 MTXD11,將參照?qǐng)D3說(shuō)明左上像素塊(圖l所示的A11 D11)的布局配置， 其余的像素塊具有與左上^^素塊的布局配置相同的布局配置.
參照?qǐng)D3,寬斜陰影區(qū)表示與光電轉(zhuǎn)換元件DA11 DD11對(duì)應(yīng)的 擴(kuò)散區(qū)域.交叉陰影區(qū)表示用作晶體管MTXA11 MTXD11、 MSFll、 MRESll和MSELll的電極區(qū)域的半導(dǎo)體區(qū)域.窄斜陰影區(qū)表示晶體 管MTXA11 MTXD11、 MSFll、 MRES11和MSEL11的柵電極.實(shí) 心區(qū)表示與上層的互連的接觸區(qū)域.其余的區(qū)域基本上是元件隔離區(qū) 域.
由水平線和垂直線限定的各個(gè)區(qū)域與像素對(duì)應(yīng).在像素行A、 B、 C和D的像素中包含的多個(gè)元件具有不同的相對(duì)位置關(guān)系.
在本例子中，在像素中包含的多個(gè)元件是傳輸晶體管MTX、放大 晶體管MSF、復(fù)位晶體管MRES和選擇晶體管MSEL.傳輸晶體管 在多個(gè)像素中具有相同的位置關(guān)系，以單獨(dú)地向放大晶體管的輸入部 分傳輸電荷.
圖4是元件的概念剖面圖.附圖標(biāo)記401表示p型半導(dǎo)體區(qū)域. n型半導(dǎo)體區(qū)域402積累信號(hào)電荷.p型半導(dǎo)體區(qū)域403減少暗電流. 半導(dǎo)體區(qū)域401、402和403形成與有效區(qū)域中的光電轉(zhuǎn)換元件對(duì)應(yīng)的 二極管.n型半導(dǎo)體區(qū)域402可具有比有效區(qū)域中的相應(yīng)區(qū)域小的體 積，或者可被省略.
傳輸柵極404(用作傳輸晶體管的柵電極)傳輸電荷.n型半導(dǎo)體 區(qū)域(浮置擴(kuò)散區(qū))405接收電荷并用作放大晶體管的輸入部分.元 件隔離區(qū)域406隔離相鄰的元件.區(qū)域402、 404和405形成例如傳輸 晶體管MTXA11.
應(yīng)當(dāng)注意，圖4中的導(dǎo)電類(lèi)型可仗良轉(zhuǎn)，以將空穴作為信號(hào)電荷 處理.
在各像素中包含的多個(gè)晶體管之間的相對(duì)位置關(guān)系與多個(gè)晶體管 和元件隔離區(qū)域等之間的相對(duì)位置關(guān)系在DA、 DB、 DC和DD之間 大不相同.
具體而言，包舍共享特定元件的多個(gè)傳輸柵極的像素塊兵有四個(gè)像素，這四個(gè)像素在包含于像素中的多個(gè)元件之間具有不同的相對(duì)位 置關(guān)系.積累電荷的區(qū)域和用作電荷移動(dòng)路徑的溝道很容易受暗電流 影響.
圖5表示暗信號(hào)對(duì)于像素結(jié)構(gòu)的依賴性的例子.光學(xué)黑色區(qū)域基 本上沒(méi)有通過(guò)光電轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的電荷.由此，困5所示的暗信號(hào)的變化 較大地受在像素中包含的多個(gè)元件之間的不同相對(duì)位置關(guān)系所導(dǎo)致的 暗電流的變化的影響.從圖5可以清楚地看出，來(lái)自像素A、 B、 C 和D的輸出大不相同.
如果不考慮在像素中包含的多個(gè)元件之間的相對(duì)位置關(guān)系，使用 具有與缺陷像素的相對(duì)位置關(guān)系不同的相對(duì)位置關(guān)系的相鄰像素的信 號(hào)來(lái)校正缺陷像素，那么，由于用于校正的像素輸出不同的暗信號(hào)， 因此，不能獲得令人滿意的校正結(jié)果.相反，當(dāng)使用不接近缺陷像素 但包含具有與缺陷像素中相同的功能和相同的相對(duì)位置關(guān)系的多個(gè)元 件的像素的信號(hào)來(lái)校正缺陷像素時(shí)，可減小暗電流的變化的影響。
在本例子中，基于來(lái)自正常像素的信號(hào)來(lái)校正缺陷像素，所迷正 常像素包含于與缺陷像素的像素塊不同的像素塊中，并包含相對(duì)位置 關(guān)系與缺陷像素中相同的多個(gè)元件.具體而言，當(dāng)像素A21輸出異常 信號(hào)時(shí)，可以在減小暗電流的變化的影響的同時(shí)使用像素All的信號(hào) 來(lái)校正它.
圖6是根據(jù)本例子的圖像捕獲系統(tǒng)的框圖.將說(shuō)明檢測(cè)來(lái)自例如 缺陷像素的異常信號(hào)并使用不同像素的信號(hào)來(lái)校正它的序列.圖像捕 獲系統(tǒng)包括以下的構(gòu)成元件.
困像感測(cè)裝置2用作輸出圖像信號(hào)的困像信號(hào)形成單元.A/D轉(zhuǎn) 換單元3將從圖像感測(cè)裝置2輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào).附圖 標(biāo)記4表示信號(hào)校正單元.笫一信號(hào)處理單元5在缺陷校正之后執(zhí)行 信號(hào)處理.
將參照?qǐng)D7說(shuō)明詳細(xì)的序列.
首先，信號(hào)校正單元4確定來(lái)自目標(biāo)像素的信號(hào)是異常輸出還是 正常輸出(笫一步驟S1).如果信號(hào)是正常輸出，那么信號(hào)校正單元4記錄正常輸出像素的信號(hào)和正常輸出像素的地址信息(像素組信息) (第二步驟S2).信號(hào)校正單元4直接將正常輸出像素的信號(hào)輸出到 笫一信號(hào)處理單元5 (步驟S3).
另一方面，如果信號(hào)是異常輸出，那么信號(hào)校正單元4確定異常 輸出像素的地址信息(像素組信息)(笫三步驟S4).根據(jù)第三步驟 S4中的確定結(jié)果，信號(hào)校正單元4通過(guò)基于在第二步猓S2中獲得的 地址信息(像素組信息)參照存儲(chǔ)器來(lái)選擇相應(yīng)的像素組(步驟S5 ). 信號(hào)校正單元4使用相應(yīng)的像素組的信號(hào)來(lái)校正異常輸出像素的信號(hào) (第四步驟S6).信號(hào)校正單元4記錄異常輸出像素的信號(hào)和異常輸 出像素的地址信息(像素組信息)(步稞S7).信號(hào)校正單元4將異 常輸出像素的信號(hào)輸出到第一信號(hào)處理單元5 (步稞S8).作為地址 信息(像素組信息)，至少關(guān)于像素結(jié)構(gòu)的信息被記錄.
將更詳細(xì)地說(shuō)明圖6所示的信號(hào)校正單元4.信號(hào)校正單元4具
測(cè)單元4a.例如，差動(dòng)電路(differential circuit)將基準(zhǔn)值與從像素 輸出的信號(hào)相比較，并且缺陷像素檢測(cè)單元4a基于比較結(jié)果檢測(cè)缺陷 像素.當(dāng)缺陷像素檢測(cè)單元4a確定信號(hào)是異常的并由此存在像素缺陷 時(shí)，缺陷像素檢測(cè)單元4a向第二信號(hào)處理單元4b發(fā)送信號(hào)，并且隨 后級(jí)的第二信號(hào)處理單元4b校正信號(hào).當(dāng)缺陷像素檢測(cè)單元4a確定 信號(hào)是正常的時(shí)，缺陷像素檢測(cè)單元4a不向笫二信號(hào)處理單元4b而 是向笫一信號(hào)處理單元5發(fā)送信號(hào).同時(shí)，該信號(hào)和像素的地址信息 被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器4c中.存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器4c中的信號(hào)被用于校正以后從 另一像素輸出的異常信號(hào).
信號(hào)連同其地址信息一起被記錄在存儲(chǔ)器中，以使得能夠辨別已 輸出了該倌號(hào)的像素的像素結(jié)構(gòu).
CPU (未示出)對(duì)于存儲(chǔ)器和信號(hào)處理單元執(zhí)行一系列的控制過(guò) 程，使得使用來(lái)自具有與已輸出異常信號(hào)的像素相同的像素結(jié)構(gòu)的像 素的信號(hào)來(lái)校正異常信號(hào).
對(duì)于倌號(hào)校正，可以通過(guò)直接替換像素信號(hào)來(lái)內(nèi)插倌號(hào).作為替代方案，可以校正并然后替換要被替換的像素信號(hào).
如上所述，根據(jù)本例子的配置，能夠在減小在具有像素結(jié)構(gòu)不同 的多個(gè)像素的圖像捕獲系統(tǒng)中暗電流變化的影響的同時(shí)校正信號(hào).即， 能夠在減小在具有含像素結(jié)構(gòu)不同的多個(gè)像素的光學(xué)黑色區(qū)域的圖像 捕獲系統(tǒng)中暗電流變化的影響的同時(shí)令人滿意地校正信號(hào).
(工作例子2)
在本例子中，將說(shuō)明與用于輸出黑色基準(zhǔn)信號(hào)(暗基準(zhǔn)信號(hào))的 光學(xué)黑色像素有關(guān)的信號(hào)校正方法.圖8表示圖像感測(cè)裝置的像素布局。
參照?qǐng)D8，附圖標(biāo)記l表示像素；10為笫一 OB區(qū)域(垂直O(jiān)B 區(qū)域)；ll為笫二OB區(qū)域(水平OB區(qū)域)；12是與光學(xué)黑色區(qū)域 10和11相鄰的有效區(qū)域.通過(guò)用這些OB區(qū)域產(chǎn)生黑色基準(zhǔn)信號(hào)來(lái) 校正暗電流.當(dāng)沿垂直方向存在由暗電流的影響產(chǎn)生的暗信號(hào)分布(垂 直明暗度(shading))時(shí)，可通過(guò)用來(lái)自水平OB區(qū)域11的信號(hào)執(zhí) 行校正而減小明暗度.當(dāng)沿水平方向存在由暗電流的影響產(chǎn)生的暗信 號(hào)分布(水平明暗度)時(shí)，可通過(guò)使用來(lái)自垂直O(jiān)B區(qū)域IO的信號(hào)進(jìn) 行校正.
圖9是圖像感測(cè)裝置的框圖.工作例子2與工作例子1的不同在
于，來(lái)自多個(gè)像素(在像素單元的至少一部分中包含的像素組)的信 號(hào)在被記錄在存儲(chǔ)器中之前被平均.來(lái)自正常像素的信號(hào)，或來(lái)自正
常像素的信號(hào)和通過(guò)校正異常信號(hào)獲得的信號(hào)被平均.像素信號(hào)與代 表多個(gè)被平均像素信號(hào)所屬的像素行的地址信息一起被記錄在存儲(chǔ)器 中.
在本例子中，將說(shuō)明在水平OB區(qū)域11中存在缺陷像素FP1的 情況.圍10是困8中的水平OB區(qū)域11的放大困.與工作例子l相 同的配置可用作詳細(xì)的像素布局.參照困10，當(dāng)在行B2的像素單元 ARB2中檢測(cè)到缺陷像素FP1時(shí)，使用在行Bl的像素單元ARB1中包 含的像素組(例如，所有的像素)的信號(hào)的平均值來(lái)校正缺陷像素的 信號(hào).存儲(chǔ)器記錄來(lái)自像素組的平均信號(hào)和代表包含該像素組的像素行的信息.由此，第二信號(hào)處理單元4b根據(jù)來(lái)自CPU(未示出)的 指令基于存儲(chǔ)器中的地址信息來(lái)校正信號(hào).
在本例子中，存儲(chǔ)器記錄來(lái)自在像素單元的至少一部分中包舍的 像素組的信號(hào)的平均值.與工作例子l相比，這進(jìn)一步有利于存儲(chǔ)器 配置.
(工作例子3)
本例子與在垂直O(jiān)B區(qū)域IO中產(chǎn)生像素缺陷時(shí)的信號(hào)校正方法有 關(guān).本例子還可使用圖9中的圖像感測(cè)裝置的框圖.
圖ll是垂直O(jiān)B區(qū)域IO的放大圖.如工作例子2中一樣，與工 作例子1相同的配置可用作像素布局.
在工作例子3中，像素行沿水平方向被進(jìn)一步分成多個(gè)區(qū)域(塊 1、塊2...).來(lái)自各區(qū)域中的多個(gè)像素的信號(hào)被平均并被記錄在存儲(chǔ) 器中.同時(shí)，代表像素行和所劃分的區(qū)域的各條地址信息被記錄.
圖9中的平均處理單元4d將來(lái)自沿水平方向劃分的各區(qū)域內(nèi)的多 個(gè)像素的信號(hào)相加，計(jì)算平均值，并將其與地址信息一起記錄在存儲(chǔ) 器4c中.存儲(chǔ)器4c記錄對(duì)于各個(gè)像素行沿水平方向劃分的各區(qū)域的 平均信號(hào).被缺陷像素檢測(cè)單元4a確定為缺陷像素的像素信號(hào)被第二 信號(hào)處理單元4b校正.笫二信號(hào)處理單元4b通過(guò)獲取包含具有相同 的像素結(jié)構(gòu)但包含于不同的像素塊中的像素的區(qū)域的平均值來(lái)校正該 信號(hào).
例如，在圖11中，在行B2的像素單元ARb2的一部分中包含的 像素組的區(qū)域由ARb22表示.在行B1的像素單元ARw的一部分中包
含的像素組的區(qū)域由ARbu表示.當(dāng)在像素組區(qū)域ARb22中存在缺陷
像素FP2時(shí)，使用像素組區(qū)域ARbu的平均信號(hào)來(lái)校正信號(hào)，所述像 素組區(qū)域ARB12包含于另一像素單元的一部分中，并且還包含具有與 缺陷像素FP2中相同的功能和相同的相對(duì)位置關(guān)系的一個(gè)或更多個(gè)元 件的像素.在行B2的缺陷像素FP2的信號(hào)校正之后，行B2的像素組 區(qū)域ARB22的像素信號(hào)的平均值也被記錄在存儲(chǔ)器中.
根據(jù)本例子，能夠獲得垂直O(jiān)B區(qū)域10的各列的精確黑色水平并執(zhí)行令人滿意的校正。
(工作例子4)
在本例子中，將作為包含不同像素結(jié)構(gòu)的像素塊的例子來(lái)說(shuō)明由 包含用作光電轉(zhuǎn)換元件并具有不同面積的光電二極管的多個(gè)像素所形 成的像素塊.作為圖像捕獲系統(tǒng)的框圖，可使用與圖6相同的配置. 圖7所示的處理序列是可用的.
困12是本例子的圖像感測(cè)裝置的平面圖.光電二極管PD11 PD33 用作光電轉(zhuǎn)換元件.在像素內(nèi)包含的諸如晶體管和電極的其它元件沒(méi) 有被示出.例如，PD11和PD21、 PD12和PD22以及PD13和PD23 的對(duì)形成像素塊.像素l使用來(lái)自兩個(gè)光電二極管即具有不同面積的 光電變換元件的信號(hào)形成其信號(hào).該配置可使動(dòng)態(tài)范圍變寬.當(dāng)像素 區(qū)域中的光電轉(zhuǎn)換元件面積的占有比率改變時(shí)，暗電流對(duì)于信號(hào)的影 響也改變.如果例如PD23是缺陷像素，就使用作為不同像素塊中的 正常像素并具有與缺陷像素相同的像素結(jié)構(gòu)的像素PD21的信號(hào)來(lái)校 正其信號(hào).即使當(dāng)通過(guò)具有不同光電轉(zhuǎn)換元件面積的多個(gè)像素形成像 素塊時(shí)，也允許在減小暗電流變化的影響的同時(shí)校正信號(hào).
以上詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明.在所有的例子中，A/D轉(zhuǎn)換單元或笫一 信號(hào)處理單元可包含缺陷校正單元。另外，可以在一個(gè)芯片中形成包 舍圖像捕獲系統(tǒng)的整個(gè)配置.
在上迷的信號(hào)校正方法中，在A/D轉(zhuǎn)換之后檢測(cè)缺陷像素.但是， 本發(fā)明不限于此，可以M擬信號(hào)檢測(cè)缺陷像素.還能夠校正模擬像 素信號(hào).
從OB區(qū)域輸出的信號(hào)可被箝位(damp )為模擬信號(hào).作為替代 方案，可使用從OB區(qū)域輸出的信號(hào)作為A/D轉(zhuǎn)換單元的基準(zhǔn)倌號(hào)執(zhí) 行A/D轉(zhuǎn)換.
結(jié)合放大困像感測(cè)裝置已解釋了以上的例子.但是，本發(fā)明不限 于此，并且還可被應(yīng)用于例如具有其中光電轉(zhuǎn)換元件具有不同面積的 多個(gè)像素組的CCD. (工作例子5)本例子涉及精確地消除由包含像素結(jié)構(gòu)不同的多個(gè)像素的圖像感 測(cè)裝置中的讀取電路或包含于像素中的電路的不平衡電特性所產(chǎn)生的 固定模式噪聲的方法.
圖13是表示根據(jù)工作例子5的像素配置的等效電路圖.像素陣列 包含配置有多個(gè)有效像素的有效區(qū)域EA和配置有多個(gè)非有效像素的 非有效區(qū)域NEA.有效像素具有與圖1中相同的結(jié)構(gòu)并包含光電轉(zhuǎn)換 元件.另一方面，非有效像素不包含光電轉(zhuǎn)換元件.
在非有效像素ANll中，例如，如圖13所示，與放大晶體管 MSFN11連接的傳輸晶體管MTXAN11不與光電轉(zhuǎn)換元件而是與晶體 管的寄生電容CJANll連接.在非有效像素BNll中，例如，如困13 所示，與放大晶體管MSFN11連接的傳輸晶體管MTXBN11不與光電 轉(zhuǎn)換元件而是與晶體管的寄生電容CJBN11連接.在非有效像素CN11 中，例如，如圖13所示，與放大晶體管MSFN11連接的傳輸晶體管 MTXCN11不與光電轉(zhuǎn)換元件而是與晶體管的寄生電容CJCN11連 接.在非有效像素DNll中，例如，如圖13所示，與放大晶體管MSFN11 連接的傳輸晶體管MTXDN11不與光電轉(zhuǎn)換元件而是與晶體管的寄生 電容CJDNll連接.
即，包含與一個(gè)放大晶體管對(duì)應(yīng)的四個(gè)傳輸晶體管的四個(gè)像素形 成一個(gè)像素塊.有效像素塊(A11 D14)中的有效像素A11的位置與 非有效像素塊(AN11 DN14)中的非有效像素AN11的位置對(duì)應(yīng).這 些像素將作為例子被比較.有效像素All中的放大晶體管和傳輸晶體 管之間的位置關(guān)系(相對(duì)位置關(guān)系)與非有效像素ANll中的放大晶 體管和傳輸晶體管之間的位置關(guān)系相同.
困14是圖13所示的像素布局的概念圖.有效區(qū)域EA具有多個(gè) 有效像素塊(A11 D11)、 (A12 D12)、 ( A13 D13 )和(A14-D14 ) 非有效區(qū)域NEA具有多個(gè)非有效像素塊(AN11 DN11)、 (AN12 DN12 ) 、 ( AN13 DN13 )和(AN14 DN14 ).
有效像素All包含傳輸晶體管MTXA11.有效像素Bll包含傳 輸晶體管MTXB11.有效像素Cll包含傳輸晶體管MTXC11.有效像素Dll包含傳輸晶體管MTXD11.
非有效像素AN11包含傳輸晶體管MTXAN11.非有效像素BN11 包含傳輸晶體管MTXBN11.非有效像素CN11包含傳輸晶體管 MTXCN11.非有效像素DNll包含傳輸晶體管MTXDN11.
在本例子中，非有效像素AN11 DN11被用作虛擬線.從虛擬線 讀出的像素信號(hào)被用作固定模式噪聲成分的測(cè)量信號(hào).在從虛擬線讀 出的像素信號(hào)上不僅疊加固定模式噪聲成分而且疊加隨機(jī)噪聲成分. 為了抑制隨機(jī)噪聲成分，從虛擬線多次讀出信號(hào)并在各列中將其平均. 在平均各列中的信號(hào)時(shí)，在各列中將多次從非有效像素AN11 AN14 讀出的像素信號(hào)平均，由此產(chǎn)生校正數(shù)據(jù).類(lèi)似地，在各列中將多次 從非有效像素BN11 BN14、 CN11~CN14和DN11 DN14讀出的像素 信號(hào)平均，由此產(chǎn)生校正數(shù)據(jù).
將從有效像素A11 A14讀出的像素信號(hào)減去通過(guò)將從非有效像 素AN11 AN14讀出的像素信號(hào)平均而獲得的校正數(shù)據(jù)，由此消除固 定模式噪聲成分.以類(lèi)似的方式，將從有效像素B11 B14讀出的像素 信號(hào)減去通過(guò)將從非有效像素BN11 BN14讀出的像素信號(hào)平均而獲 得的校正數(shù)據(jù)，由此消除固定模式噪聲成分.將從有效像素C11 C14 讀出的像素信號(hào)減去通過(guò)將從非有效像素CN11 CN14讀出的像素信 號(hào)平均而獲得的校正數(shù)據(jù)，由此消除固定模式噪聲成分.將從有效像 素D11 D14讀出的像素信號(hào)減去通過(guò)將從非有效像素DN11 DN14讀 出的像素信號(hào)平均而獲得的校正數(shù)據(jù)，由此消除固定模式噪聲成分.
如上所迷，根據(jù)本例子，使用與有效像素等價(jià)的虛擬線的校正數(shù) 據(jù)，消除了由例如依賴于有效像素的晶體管之間的布局關(guān)系的寄生電 容和寄生電阻所導(dǎo)致的固定模式噪聲.這還使得能夠令人滿意地消除 像素單元特有的固定模式噪聲. (工作例子6)
本例子涉及在包含像素結(jié)構(gòu)不同的多個(gè)像素的圖像感測(cè)裝置中精 確地消除當(dāng)對(duì)在各列中垂直配置的多個(gè)像素的信號(hào)進(jìn)行相加和讀出時(shí) 所產(chǎn)生的固定模式噪聲的方法.圖15是根據(jù)本例子的像素布局的概念圖.像素布局包含有效像素 A11 D34和非有效像素AN11 DN34.行A、 B、 C和D被配置三次， 行AN、 BN、 CN和DN也被配置三次.
在本例子中，信號(hào)處理單元包含笫一加法單元(未示出)、第二 加法單元(未示出)和信號(hào)校正單元4 (圖6).
笫一加法單元將從多個(gè)有效像素輸出的信號(hào)相加以產(chǎn)生有效像素 的和信號(hào).例如，笫一加法單元將從有效區(qū)域中的第一有效像素輸出 的信號(hào)和從第二有效像素輸出的信號(hào)相加.笫一加法單元由此產(chǎn)生有 效像素的笫一和信號(hào).
笫二加法單元將從多個(gè)非有效像素輸出的信號(hào)相加以產(chǎn)生非有效
像素的和信號(hào).例如，笫二加法單元將從包含具有與笫一有效像素中 相同的功能和相同的相對(duì)位置關(guān)系的一個(gè)或更多個(gè)元件的第一非有效 像素輸出的信號(hào)和從與第二有效像素相當(dāng)?shù)捏识怯行袼剌敵龅男?號(hào)相加.第二加法單元由此產(chǎn)生非有效像素的第一和信號(hào).
信號(hào)校正單元4基于非有效像素的第一和信號(hào)來(lái)校正有效像素的 笫一和信號(hào).例如，信號(hào)校正單元4從有效像素的第一和信號(hào)中減去 通過(guò)將各列中的非有效像素的第一和信號(hào)平均而獲得的信號(hào)，由此校 正有效像素的笫一和信號(hào).
這里將說(shuō)明在隔一個(gè)地跳過(guò)行的同時(shí)將垂直配置的三個(gè)像素的信 號(hào)即三行相加的情況.笫一行的和信號(hào)對(duì)應(yīng)于通過(guò)將從有效像素 A11-A14的行(行Al )、有效像素C11 C14的行(行Cl)和有效像 素A21 A24的行(行A2)輸出的信號(hào)相加而獲得的有效像素的和信 號(hào).下一行的和信號(hào)對(duì)應(yīng)于通過(guò)將從有效像素C21~C24的行(行C2)、 有效像素A31 A34的行(行A3 )和有效像素C31~C34的行(行C3 ) 輸出的信號(hào)相加而獲得的有效像素的和信號(hào).將關(guān)注笫一列.通過(guò)將 從有效像素A11、C11和A21輸出的信號(hào)相加而獲得第一行的和信號(hào). 通過(guò)將從有效像素C21、 A31和C31輸出的信號(hào)相加而獲得下一行的 和信號(hào).被相加的像素的結(jié)構(gòu)的組合是不同的.隨后，對(duì)于非有效像 素，以相同的方式將從三個(gè)行的像素輸出的倌號(hào)相加.首先，通過(guò)將從非有效像素AN11 AN14的行(行AN1 )、非有效像素CN11 CN14 的行(行CN1)和非有效像素AN21 AN24的行(行AN2 )輸出的信 號(hào)相加而獲得一行的非有效像素的和信號(hào).然后，通過(guò)將從非有效像 素CN21 CN24的行(行CN2 )、非有效像素AN31 AN34的行(行 AN3 )和非有效像素CN31 CN34的行(行CN3 )輸出的信號(hào)相加而 獲得一行的非有效像素的和信號(hào).將非有效像素的和信號(hào)用作校正數(shù) 據(jù).具體而言，多次讀出從多個(gè)非有效像素輸出的信號(hào).在各列中將 通過(guò)在多次讀出的像素信號(hào)中組合行AN、 CN和AN的信號(hào)而獲得的 和信號(hào)平均，由此產(chǎn)生校正數(shù)據(jù).類(lèi)似地，在各列中將通過(guò)組合行CN、 AN和CN的信號(hào)而獲得的和信號(hào)平均，由此產(chǎn)生校正數(shù)據(jù).
從通過(guò)將從行Al、 Cl和A2輸出的信號(hào)相加而獲得的有效像素 的和信號(hào)中減去將通過(guò)相加從行AN、 CN和AN輸出的信號(hào)而獲得的 非有效像素的和信號(hào)平均所產(chǎn)生的校正數(shù)據(jù).這消除了有效像素的和 信號(hào)中的固定模式噪聲成分.類(lèi)似地，從通過(guò)將從行C2、 A3和C3 輸出的信號(hào)相加而獲得的有效像素的和信號(hào)中減去將通過(guò)相加從行 CN、 AN和CN輸出的信號(hào)而獲得的非有效像素的和信號(hào)平均所產(chǎn)生 的校正數(shù)據(jù).這消除了有效像素的和信號(hào)中的固定模式噪聲成分.
如上所述，根據(jù)本例子，基于通過(guò)相加從多個(gè)非有效像素輸出的 信號(hào)而獲得的非有效像素的和信號(hào)來(lái)校正有效像素的和信號(hào)，所迷多 個(gè)非有效像素中的每一個(gè)包含具有與相應(yīng)的有效像素中相同的功能和 相同的相對(duì)枉置關(guān)系的一個(gè)或更多個(gè)元件.這使得能夠令人滿意地消 除被相加的像素信號(hào)的組合特有的固定模式噪聲. (數(shù)字照相機(jī)的應(yīng)用)
困16表示應(yīng)用于照相機(jī)的本發(fā)明的圖像捕獲系統(tǒng)的電路框圖.快 門(mén)1001位于攝影鏡頭1002的前面以控制膝光.光闌1003根據(jù)需要控 制光量使得在困像感測(cè)裝置1004上形成困像.從困像感測(cè)裝置1004 輸出的倌號(hào)被圍像信號(hào)處理電路1005處理，并且通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器(A/D 轉(zhuǎn)換單元)1006>^擬倌號(hào)被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào).輸出的數(shù)字倌號(hào)進(jìn)一 步通過(guò)信號(hào)處理單元1007 (包舍信號(hào)校正單元和笫一信號(hào)處理單元)經(jīng)受運(yùn)算處理.處理后的數(shù)字信號(hào)被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器1010中或者通過(guò)外 部I/F 1013被發(fā)送給外部設(shè)備.定時(shí)產(chǎn)生單元1008控制圖像感測(cè)裝置 1004、信號(hào)處理電路1005、 A/D轉(zhuǎn)換器1006和信號(hào)處理單元1007, 總體控制單元/運(yùn)算單元1009控制整個(gè)系統(tǒng).為了在記錄介質(zhì)1012中 記錄圖像，輸出的數(shù)字信號(hào)通過(guò)由總體控制單元/運(yùn)算單元所控制的記 錄介質(zhì)控制I/F單元1011被記錄.雖然已參照示例性實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限 于所公開(kāi)的示例性實(shí)施例.所附權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬的解釋?zhuān)?以包含所有的這些變更和等同的結(jié)構(gòu)及功能。
權(quán)利要求
1. 一種圖像捕獲系統(tǒng)，包括信號(hào)校正單元，其基于從正常像素輸出的信號(hào)，來(lái)校正從具有用于輸出暗基準(zhǔn)信號(hào)的多個(gè)像素的光學(xué)黑色區(qū)域中的缺陷像素輸出的信號(hào)，其中，所述光學(xué)黑色區(qū)域具有多個(gè)像素塊，所述多個(gè)像素塊中的每一個(gè)具有多個(gè)像素，所述像素中的每一個(gè)包含具有與其余像素中相同的功能并具有與其余像素不同的相對(duì)位置的至少一個(gè)元件，并且，所述信號(hào)校正單元基于從包含在所述光學(xué)黑色區(qū)域中的與所述缺陷像素的像素塊不同的另一像素塊中、并包含具有與所述缺陷像素中相同的功能和相同的相對(duì)位置的至少一個(gè)元件的正常像素所輸出的信號(hào)，來(lái)校正從所述光學(xué)黑色區(qū)域中的所述缺陷像素所輸出的信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中，所迷信號(hào)校正單元基于從包含在所述光學(xué)黑色區(qū)域中的與所述缺 陷像素的像素塊不同的另一像素塊中、并包含具有與所述缺陷像素中 相同的功能和相同的相對(duì)位置的至少 一個(gè)元件的多個(gè)正常像素所輸出 的信號(hào)，來(lái)校正從所述光學(xué)黑色區(qū)域中的所述缺陷像素所輸出的信號(hào).
3. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)元件包含光電轉(zhuǎn) 換元件.
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中，所迷至少 一個(gè)元件除了所述光電轉(zhuǎn)換元件以外還包含晶體管.
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中，所述晶體管包含 放大從所迷像素塊的所迷多個(gè)像素中的每一個(gè)所輸出的信號(hào)的放大晶體管；和將所l改大晶體管的輸入部分的電勢(shì)設(shè)為基準(zhǔn)值的復(fù)位晶體管，
6. 根據(jù)權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)校正單元基于從包含在所述光學(xué)黑色區(qū)域中的與所述缺陷像素的像素塊不同的另一像素塊中、并包含具有與所述缺陷像素中 相同的功能和相同的相對(duì)位置的至少 一個(gè)元件的多個(gè)正常像素所輸出 的信號(hào)的平均值，來(lái)校正從所述光學(xué)黑色區(qū)域中的所述缺陷像素所輸 出的信號(hào).
7. —種圖像捕獲系統(tǒng)，包括信號(hào)校正單元，其基于從正常像素輸出的信號(hào)，來(lái)校正從具有用 于輸出暗基準(zhǔn)信號(hào)的多個(gè)像素的光學(xué)黑色區(qū)域中的缺陷像素輸出的信 號(hào)，其中，所述光學(xué)黑色區(qū)域具有多個(gè)像素塊，所迷多個(gè)像素塊中的每一個(gè)具有多個(gè)像素，所述像素中的每一個(gè) 包含具有與其余像素中相同的功能并具有與其余像素不同的相對(duì)位置 的多個(gè)晶體管，并且，所述信號(hào)校正單元基于從包含在所述光學(xué)黑色區(qū)域中的與所迷缺 陷像素的像素塊不同的另 一像素塊中、并包含具有與所迷缺陷像素中號(hào)，來(lái)校正從所述光學(xué)黑色區(qū)域中的所述缺陷像素所輸出的信號(hào).
8. 根據(jù)權(quán)利要求l的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括 具有所述光學(xué)黑色區(qū)域和與所迷光學(xué)黑色區(qū)域相鄰的有效區(qū)域的圖像感測(cè)裝置；和記錄從所述光學(xué)黑色區(qū)域中的各像素輸出的信號(hào)和各像素的地址 信息的存儲(chǔ)器，其中，所述信號(hào)校正單元通過(guò)參照所述存儲(chǔ)器基于從所迷正常像 素輸出的信號(hào)來(lái)校正從所迷缺陷像素輸出的信號(hào).
9. 一種圖像捕獲系統(tǒng)，包括倌號(hào)校正單元，其基于從正常像素輸出的信號(hào)，來(lái)校正從具有用 于輸出暗基準(zhǔn)信號(hào)的多個(gè)像素的光學(xué)黑色區(qū)域中的缺陷像素輸出的信 號(hào)，其中，所述光學(xué)黑色區(qū)域具有多個(gè)像素塊，所迷多個(gè)像素塊中的每一個(gè)包含具有不同像素結(jié)構(gòu)的多個(gè)像素，并且，所述信號(hào)校正單元基于從包含在所述光學(xué)黑色區(qū)域中的與所述缺 陷像素的像素塊不同的另一像素塊中、并具有與所述缺陷像素中相同 的像素結(jié)構(gòu)的正常像素所輸出的倌號(hào)，來(lái)校正從所述光學(xué)黑色區(qū)域中 的所述缺陷像素所輸出的信號(hào)，
10. —種信號(hào)處理電路，所述信號(hào)處理電路具有信號(hào)校正單元，所述信號(hào)校正單元基于從正常像素輸出的信號(hào)，來(lái)校正從具有用于輸出暗基準(zhǔn)信號(hào)的多個(gè)像素的光學(xué)黑色區(qū)域中的缺陷像素輸出的信號(hào)，其中，所述光學(xué)黑色區(qū)域具有多個(gè)像素塊，所述多個(gè)像素塊中的每一個(gè)具有多個(gè)像素，所述像素中的每一個(gè) 包含具有與其余像素中相同的功能并具有與其余像素不同的相對(duì)位置 的至少一個(gè)元件，并且，所述信號(hào)校正單元基于從包含在所述光學(xué)黑色區(qū)域中的與所述缺 陷像素的像素塊不同的另一像素塊中、并包含具有與所述缺陷像素中 相同的功能和相同的相對(duì)位置的至少一個(gè)元件的正常像素所輸出的信 號(hào)，來(lái)校正從所述光學(xué)黑色區(qū)域中的所述缺陷像素所輸出的信號(hào).
11. 一種信號(hào)處理電路，所述信號(hào)處理電路具有信號(hào)校正單元， 所述信號(hào)校正單元基于從正常像素輸出的信號(hào)，來(lái)校正從具有用于輸 出暗基準(zhǔn)信號(hào)的多個(gè)像素的光學(xué)黑色區(qū)域中的缺陷像素輸出的信號(hào)，其中，所述光學(xué)黑色區(qū)域具有多個(gè)像素塊， 所述多個(gè)像素塊中的每一個(gè)包含具有不同像素結(jié)構(gòu)的多個(gè)像素， 并且，所述信號(hào)校正單元基于從包含在所述光學(xué)黑色區(qū)域中的與所迷缺 陷像素的像素塊不同的另一像素塊中、并具有與所述缺陷像素中相同 的像素結(jié)構(gòu)的正常像素所輸出的信號(hào)，來(lái)校正從所述光學(xué)黑色區(qū)域中 的所述缺陷像素所輸出的信號(hào)，
12. —種圖像感測(cè)裝置的信號(hào)處理方法，用于校正從具有多個(gè)像素塊的光學(xué)黑色區(qū)域中的缺陷像素輸出的信號(hào)，所述多個(gè)像素塊中的 每一個(gè)包含用于輸出暗基準(zhǔn)信號(hào)的多個(gè)像素，所述多個(gè)像素中的每一 個(gè)包含具有與其余像素中相同的功能并具有與其余像素不同的相對(duì)位置的至少一個(gè)元件，所述方法包括確定從目標(biāo)像素輸出的信號(hào)是異常輸出還是正常輸出的笫一步腹.當(dāng)在所述笫 一步棵中確定從所述目標(biāo)像素輸出的信號(hào)是正常輸出 時(shí)，記錄從所迷目標(biāo)像素輸出的信號(hào)并記錄所述目標(biāo)像素的地址作為 正常像素的地址的第二步驟；當(dāng)在所述笫一步稞中確定從所述目標(biāo)像素輸出的信號(hào)是異常輸出 時(shí)，確定所述目標(biāo)像素的地址作為缺陷像素的地址的第三步稞；和根據(jù)在所迷第二步躁中獲得的所述正常像素的地址和在所迷第三 步驟中獲得的所述缺陷像素的地址，基于從包含在所述光學(xué)黑色區(qū)域 中的與所述缺陷像素的像素塊不同的另一像素塊中、并包含具有與所 迷缺陷像素中相同的功能和相同的相對(duì)位置的至少一個(gè)元件的正常像 素所輸出的信號(hào)，來(lái)校正從所迷光學(xué)黑色區(qū)域中的所述缺陷像素所輸 出的信號(hào)的笫四步驟.
13. —種圖像感測(cè)裝置的信號(hào)處理方法，用于校正從具有多個(gè)像 素塊的光學(xué)黑色區(qū)域中的缺陷像素輸出的信號(hào)，所述多個(gè)像素塊中的 每一個(gè)包含用于輸出暗基準(zhǔn)信號(hào)的多個(gè)像素，所述多個(gè)像素具有不同 的像素結(jié)構(gòu)，所述方法包括確定從目標(biāo)像素輸出的信號(hào)是異常輸出還是正常輸出的笫一步驟；當(dāng)在所述笫 一步驟中確定從所述目標(biāo)像素輸出的信號(hào)是正常輸出 時(shí)，記錄從所述目標(biāo)像素輸出的信號(hào)并記錄所迷目標(biāo)像素的地址作為 正常像素的地址的笫二步驟；當(dāng)在所迷笫一步驟中確定從所述目標(biāo)像素輸出的信號(hào)是異常輸出時(shí)，確定所述目標(biāo)像素的地址作為缺陷像素的地址的第三步猓；和 根據(jù)在所述笫二步驟中獲得的所述正常像素的地址和在所述笫三步驟中獲得的所述缺陷像素的地址，基于從包含在所述光學(xué)黑色區(qū)域 中的與所述缺陷像素的像素塊不同的另 一像素塊中、并具有與所迷缺 陷像素中相同的像素結(jié)構(gòu)的正常像素所輸出的信號(hào)，來(lái)校正從所述光學(xué)黑色區(qū)域中的所述缺陷像素所輸出的信號(hào)的第四步驟.
14. 一種圖像捕獲系統(tǒng)，包括信號(hào)校正單元，其基于從非有效區(qū)域中的不包含光電轉(zhuǎn)換元件的 非有效像素所輸出的信號(hào)，來(lái)校正從有效區(qū)域中的包含光電轉(zhuǎn)換元件 的有效像素所輸出的信號(hào)，其中，所述有效區(qū)域具有多個(gè)有效像素塊，所述多個(gè)有效像素塊中的每一個(gè)具有多個(gè)有效像素，所述有效像 素中的每一個(gè)包舍具有與其余有效像素中相同的功能并具有與其余有 效像素不同的相對(duì)位置的除所述光電轉(zhuǎn)換元件以外的至少一個(gè)元件，所述非有效區(qū)域具有多個(gè)非有效像素塊，所迷多個(gè)非有效像素塊中的每一個(gè)具有多個(gè)非有效像素，所迷非 有效像素中的每一個(gè)包含具有與其余非有效像素中相同的功能并具有 與其余非有效像素不同的相對(duì)位置的除所述光電轉(zhuǎn)換元件以外的至少 一個(gè)元件，并且，所述信號(hào)校正單元基于從包含在所述非有效區(qū)域中、并包含具有件以外的至少三個(gè)元件的非有效像素所輸出^f信號(hào)，、來(lái)校正從所迷有 效區(qū)域中的所述有效像素所輸出的信號(hào).
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，還包括 產(chǎn)生有效像素的和信號(hào)的第一加法單元；以及 產(chǎn)生非有效像素的和信號(hào)的笫二加法單元，其中，所述倌號(hào)校正單元基于通過(guò)使所述笫二加法單元相加從包 含具有與笫 一有效像素中相同的功能和相同的相對(duì)位置的至少 一個(gè)元件的笫一非有效像素所輸出的信號(hào)以及從與笫二有效像素相當(dāng)?shù)捏识?非有效像素所輸出的信號(hào)而產(chǎn)生的非有效像素的和信號(hào)，來(lái)校正通過(guò) 使所述笫一加法單元相加所述有效區(qū)域中的從所述第一有效像素所輸出的信號(hào)與從所迷第二有效像素所輸出的信號(hào)而產(chǎn)生的有效像素的和 信號(hào)，
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種圖像捕獲系統(tǒng)、信號(hào)處理電路和信號(hào)處理方法。所述圖像捕獲系統(tǒng)包括基于從正常像素輸出的信號(hào)來(lái)校正從光學(xué)黑色區(qū)域中的缺陷像素輸出的信號(hào)的信號(hào)校正單元。所述光學(xué)黑色區(qū)域具有多個(gè)像素塊。所述多個(gè)像素塊中的每一個(gè)具有多個(gè)像素，所述像素中的每一個(gè)包含具有與其余像素中相同的功能并具有與其余像素不同的相對(duì)位置的一個(gè)或更多個(gè)元件。所述信號(hào)校正單元基于從包含在所述光學(xué)黑色區(qū)域中的與所述缺陷像素的像素塊不同的另一像素塊中、并包含具有與所述缺陷像素中相同的功能和相同的相對(duì)位置的一個(gè)或更多個(gè)元件的正常像素所輸出的信號(hào)，來(lái)校正從所述光學(xué)黑色區(qū)域中的所述缺陷像素輸出的信號(hào)。
文檔編號(hào)H04N5/367GK101299800SQ20081009495
公開(kāi)日2008年11月5日 申請(qǐng)日期2008年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月2日
發(fā)明者園田一博, 木谷一成, 竹中真太郎 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社