带有降低的暗电流的cmos成像器的读出方法

专利名称：带有降低的暗电流的cmos成像器的读出方法
技术领域：
本发明涉及一种设备和方法，尤其涉及用于捕获电子图像的设备和方法。
背景技术：
CMOS图像传感器可以使用巻帘式快门(rolling shutter),其中像 素阵列中的像素逐行被电子快门开闭(shuttering)。术语"电子快门开 闭"涉及像素的电子控制，以便定义一个曝光期，在该曝光期期间像素 被曝光(exposed to light)以捕获图像。曝光期的结束可以通过像素的读 出来定义。或者，曝光期可以先于读出而结束。从曝光期的开始到读出 结束的总时间-故称为积分时间(integration time)。
使用巻帘式快门的传感器将使移动物体的图像失真，因为在连续的 行被电子快门开闭的时间之间物体在移动。这种失真可以表现为人为时 间位移现象，如图1和图2所示。
机械快门可用于克服这个问题，但是增加了图像捕获设备的成本、 复杂度和尺寸。
避免该问题的另 一种方法是使用全局快门，其中所有的像素同时被 电子快门开闭。这其后通常跟随一个读出阶段，其中像素被逐行读出。 同时读出是不经济的，因为从每个像素到输出或存储器都需要单独的读 出结构和线路。
全局快门方法还要遭受暗电流误差的增大。暗电流是当没有光线入 射到像素上时像素中产生的电流。当曝光期开始时，依赖于触发 (striking)像素的光的量将以某一速率开始产生电荷。该电荷仅在曝光 期期间产生。然而，还可以由于暗电流而积累电荷，导致不精确的读取。 电荷的积累是由于在整个积分时间内都出现了暗电流的缘故，即，其将而且直到像素的积分值被读出之前都不会 结束。随着像素被逐行读出，最后一个像素的积分时间要比第一像素的 积分时间要长，因此从图像的一端到另一端的暗电流误差逐渐增大。这 与其中每个像素具有一致的积分时间的巻帘式快门不同。此外，当使用
全局快门时的积分时间可能要高于当使用巻帘式快门的积分时间，导致 更为显著的暗电流误差。
即该文献是现有技术的 一部分或公知常识。

发明内容
一种用于捕获电子图像的设备，可包括
像素阵列，包括被设置成被曝光以捕获电子图像的多个光敏像素； 读出电路，被设置用于在不同的时间，从该像素阵列中的第一和第
二像素组中读出光强度值以捕获该图像的光强度值，每个像素组包括一
个或多个像素；
其中该设备包括噪声补偿电路，该噪声补偿电路被设置成通过利用 在不同的时间分别从第 一和第二像素组获得的光强度值，补偿该像素阵 列的像素中的暗电流。
像素组可以包括单个像素、阵列中的一行像素(即一行或一列的整 个或部分)、多于一行、或像素的任何其它的集合。
在任何实施例中，像素可以在整个像素阵列之上同时被电子快门开 闭以实现一个全局快门，或者可以按组(例如，逐行)#>电子快门开闭 以实现一个巻帘式快门。然而，当实现为全局快门时该设备提供更多的 优点，因为避免了人为时间位移现象。
在第 一 实施例中，读出电路可以被设置用于在第 一读取中以第 一预 定组顺序从所述第一和第二像素组中读出所述光强度值，随后在第二读 取中以第二预定组顺序从所述第一和第二像素组中重新读取光强度值， 该第二预定组顺序与该第一预定组顺序相反。
虽然仅提及了两个组，应理解的是，本发明可适用于两个或更多个
7的任何数量的组。例如，读出电路可以被设置用于在第一读取中以第一 预定组顺序从多个像素组中读出所述光强度值，随后在第二读取中以第 二预定组顺序从多个像素组中重新读取光强度值，该第二预定组顺序与 该第一预定组顺序相反。
在一个组包括一个以上的像素的情况下，该组中的像素是同时被读 出的，例如利用移位寄存器以逐行方式读出。在此情况下，组顺序就是 各组被读出的顺序。在一个组包括单个像素的情况下，组顺序就是单个 像素被读出的顺序。可以以从像素阵列的一端移动到另 一端的连续顺序 或者以任何其它的顺序而读出各组。
在许多实现中，每个像素中的暗电流误差跨越像素阵列以恒定的速 率增大。关于在所述第 一读取中最后被读取的像素组的暗电流误差将高 于关于在所述第一读取中首先被读取的像素组的暗电流误差。如上所 述，在第一读取之后，这将导致暗电流误差从图像的一端到另一端逐渐 增大。然而，通过以相反的顺序从像素组中重新读取光强度值，由所述 第二读取导致的暗电流误差以与所述第 一读取相反的方向增大。这使得 易于执行各种各样的操作以便均匀化该暗电流误差和/或将其消除。
所述噪声补偿电路可以被设置用于根据在所述第 一 和第二读取中 获得的像素的各个光强度值，计算各个组中的像素的平均光强度值。这 种操作的结果导致暗电流误差在整个图像上是均匀的。尽管暗电流误差 仍然存在，但由于其被均匀化而不是逐渐增大而更为可取。
所述噪声补偿电路可以被设置用于从像素的所述平均光强度值中 减去暗电流误差，以获得该像素的噪声补偿光强度值。
所述像素阵列可以包括一个或多个光学屏蔽的光敏像素(或"黑" 像素)。所述读出电路可以被设置用于从所述第一和第二读取中的该黑 像素或每个黑像素中读出值。所述噪声补偿电路可以被设置用于根据从 所述第一和第二读取中的该黑像素或每个黑像素获得的值，计算平均 值，该平均值代表暗电流误差。
或者，所述设备可以包括一个机械快门，在此情况下可以捕获并从
原始图像中消除暗帧(darkframe)。在第二实施例中，所述读出电路可以被设置用于获得与从所述第一 像素组中读取所述光强度值相关的第 一暗电流误差，以及用于获得与从 所述第二像素组中读取所述光强度值相关的第二暗电流误差，所述第一 和第二像素组与其它中间像素组相分隔。所述噪声补偿电路可以被设置 用于内插所述第一和第二暗电流误差，以计算该中间像素组的一个或多 个暗电流误差。
以这种方式，可以容易地计算每一组的暗电流误差以便允许执行将
其消除的操作。
所述噪声补偿电路可以被设置用于从像素的所述光强度值中减去 所述暗电流误差，以获得像素的噪声补偿光强度值。
所述像素阵列可以包括一个或多个光学屏蔽的光敏像素，该一个或 多个光学屏蔽的光敏像素被设置成由所述读出电路使用以获得所述第 一和第二暗电流误差。
所述设备可以被设置成使得所述第 一和第二像素组能够被同时曝 光。另外地或者可选地，所述设备可以被设置成使得所述第一和第二像 素组能够在不同的时间被曝光。所述设备可以被设置成使得像素组可以 被曝光，而且在后续像素组被曝光之前其光强度值被所述读出电路读取。
所述设备可以包括数字摄像机。或者，所述设备可以包括数字摄像 机的模块或功能部件。
一种捕获电子图像的方法，可包括 曝光像素阵列中的多个光敏像素以捕获电子图像；
在不同的时间从该像素阵列中的第 一和第二像素组中读取光强度
值，以捕获该图像的光强度值，每个像素组包括一个或多个像素； 通过利用在不同的时间分别从第 一和第二像素组获得的光强度值，
以补偿该像素阵列的像素中的暗电流。
所述方法可以包括在第一读取中以第一预定組顺序从所述第一和
第二像素组中读取所述光强度值，随后在第二读取中以第二预定组顺序
从所述第一和第二像素组中重新读取光强度值，该第二预定组顺序与该第一预定组顺序相反。
所述方法可以包括根据在所述第 一 和第二读取中获得的像素的各 个光强度值，计算各个组中的像素的平均光强度值。
所述方法可以包括从像素的所述平均光强度值中减去暗电流误差， 以荻得该像素的噪声补偿光强度值。
所述方法可以包括获得与从所述第一像素组中读取所述光强度值 相关的第 一暗电流误差，以及获得与从所述第二像素组中读取所述光强 度值相关的第二暗电流误差，所述第 一和第二像素组与其它中间像素组
相分隔；以及
内插所述第一和第二暗电流误差，以计算该中间像素组的一个或多 个暗电流误差。
所述方法可以包括从像素的所述光强度值中减去所述暗电流误差， 以获得像素的噪声补偿光强度值。
一种用于捕获电子图像的设备，可包括
像素阵列，包括被设置成被曝光以捕获电子图像的多个光敏像素； 读出电路，被设置用于在第一读取中以第一预定组顺序从像素阵列 中的多个像素组中读出光强度值，随后在第二读取中以第二预定组顺序 从多个像素组中重新读取光强度值，该读出电路被设置用于在该第一和 第二读取的每一个中，在与其它组不同的时间读取每一组，每个像素组 包括一个或多个像素，该第二预定组顺序与该第一预定组顺序相反。 一种用于捕获电子图像的设备，可包括
像素阵列，包括被设置成被曝光以捕获电子图像的多个光敏像素； 读出电路，被设置用于从该像素阵列中的一个或多个像素组中读出 光强度值，以捕获该图像的光强度值，该像素组或每个像素组包括一个 或多个像素，该读出电路被设置用于在读取该光强度值之前获得第一暗 电流误差，以及用于在读取该光强度值之后获得第二暗电流误差；以及 噪声补偿电路，被设置用于内插所述第一和第二暗电流误差，以计
算该像素组或每个像素组的暗电流误差。
所述设备可以包括多个像素组，所述读出电路被设置成在与其它组
10不同的时间读取每一组。
一种捕获电子图像的方法，可包括
在第 一读取中以第 一预定组顺序从像素阵列中的多个像素组中读 出光强度值，随后在第二读取中以第二预定组顺序从该多个像素组中重 新读取光强度值，该方法包括在该第一和第二读取的每一个中，在与其 它组不同的时间读取每一组，每个像素组包括一个或多个像素，该第二 预定组顺序与该第 一预定组顺序相反。
一种捕获电子图像的方法，可包括
从该像素阵列中的一个或多个像素组中读出光强度值，以捕获图像 的光强度值，该像素组或每个像素组包括一个或多个像素，在读取该光 强度值之前获得第一暗电流误差，在读取该光强度值之后获得第二暗电 流误差；以及内插所述第一和第二暗电流误差，以计算该像素组或每个 像素组的暗电流误差。
一种用于捕获电子图像的设备，可包括
包括被设置成被曝光以捕获电子图像的多个光敏装置的阵列；
用于在不同的时间从该阵列中的光敏装置的第 一和第二组中读出 光强度值以捕获该图像的光强度值的装置，每一组包括一个或多个光敏
装置；
用于通过利用在不同的时间分别从第 一和第二组获得的光强度值， 补偿该阵列的光敏装置中的暗电流的装置。
所述用于读出光强度值的装置可以被设置用于在第一读取中以第 一预定组顺序从所述第一和第二组中读出所述光强度值，随后在第二读 取中以第二预定组顺序从所述第一和第二组中重新读取光强度值，该第 二预定组顺序与该第一预定组顺序相反。
所述用于读出光强度值的装置可以被设置用于获得与从所述第一 组中读取所述光强度值相关的第一暗电流误差，以及用于获得与从所述 第二组中读取所述光强度值相关的第二暗电流误差，所述第一和第二组 与其它中间组相分隔。所述用于补偿暗电流的装置可以被设置用于内插 所述第 一 和第二暗电流误差，以计算该中间组的 一 个或多个暗电流误
ii差。
一种用于捕获电子图像的设备，可包括
包括被设置成被曝光以捕获电子图像的多个光敏装置的阵列； 用于在第一读取中以第一预定组顺序从该阵列中的多个光敏装置 组中读出光强度值，随后在第二读取中以第二预定组顺序从该多个组中 重新读取光强度值的装置，该用于读出光强度值的装置被设置用于在该 第一和第二读取的每一个中，在与其它组不同的时间读取每一组，每一
组包括一个或多个光^:装置，该第二预定组顺序与该第一预定组顺序相反。
一种用于捕获电子图像的设备，可包括 包括被设置成被曝光以捕获电子图像的多个光敏装置的阵列； 用于从该像素阵列中的一个或多个光敏装置组中读出光强度值以 捕获图像的光强度值的装置，该组或每一组包括一个或多个光敏装置， 该用于读出光强度值的装置被设置用于在读取该光强度值之前获得第 一暗电流误差，以及用于在读取该光强度值之后获得第二暗电流误差； 以及
用于内插所述第一和第二暗电流误差以计算该组或每一组的暗电
流误差的装置。
一种计算机程序产品，可包括计算机可执行代码，当其在计算机上 运行时使得所述计算机
曝光像素阵列中的多个光敏像素以捕获电子图像；
在不同时间从该像素阵列中的第 一和第二像素组中读取光强度值，
以捕获该图像的光强度值，每个像素组包括一个或多个像素；
通过利用在不同的时间分别从第 一和第二像素组获得的光强度值，
补偿该像素阵列的像素中的暗电流。
所述计算机可执行代码在计算机上运行时还使得所述计算机 在第一读取中以第一预定组顺序从所述第一和第二像素组中读取
所述光强度值，随后在第二读取中以第二预定组顺序从所述第 一和第二 像素组中重新读取光强度值，该第二预定组顺序与该第一预定组顺序相
12反￡
获得与从所述第 一像素组中读取所述光强度值相关的第 一暗电流 误差，以及获得与从所述第二像素组中读取所述光强度值相关的第二暗 电流误差，所述第一和第二像素组与其它中间像素组相分隔；以及
内插所述第 一和第二暗电流误差以计算该中间像素组的 一个或多 个暗电流误差。
一种计算机程序产品，可包括计算机可执行代码，当其在计算机上
运行时使得所述计算机
在第 一读取中以第 一预定组顺序从像素阵列中的多个像素组中读 出光强度值，随后在第二读取中以第二预定组顺序从该多个像素组中重 新读取光强度值，在该第一和第二读取的每一个中在与其它组不同的时 间读取每一组，每个像素组包括一个或多个像素，该第二预定组顺序与
该第一预定组顺序相反。
一种计算机程序产品，可包括计算机可执行代码，当在计算机上运
行时使得所述计算机
从像素阵列中的一个或多个像素组中读出光强度值以捕获图像的
光强度值，该像素组或每个像素组包括一个或多个像素，在读取该光强 度值之前获得第 一暗电流误差，在读取该光强度值之后获得第二暗电流 误差；以及内插该第 一和第二暗电流误差以计算该像素组或每个像素组 的暗电流i吴差。
一种设备，包括
用于利用光敏元件阵列捕获电子图像的装置，该光敏元件阵列被设 置成被曝光以捕获电子图像；
用于在不同时间从该光敏元件的第 一和第二组中读出光强度值以 捕获该图像的光强度值的装置，每个光敏元件组包括一个或多个光敏元 件；
其中该设备包括被设置成通过利用在不同的时间分别从第 一和第 二光敏元件组荻得的光强度值来补偿该光敏元件中的暗电流的噪声补偿装置。
本发明的任何电路都可能包含一个或多个处理器、存储器和总线。 所描述的一个或多个电路可能共享电路元件。
本发明包括以分离和/或各种组合形式的 一个或多个方面、实施例和 /或所述各方面和/或实施例的特征，而无论它们是否以该组合或分离方 式被具体说明(包括要求保护)。


现在参考附图仅以示例方式给出本发明的说明，附图中
图1示出了由于人为时间位移现象而失真的移动物体的图片；
图2示出了由于人为时间位移现象而失真的移动物体的图片；
图3是根据本发明的设备的示意图4是从图像中消除暗电流误差的示意图；以及
图5示意了示例性像素阵列的读出方法。
具体实施例方式
图3是用于捕获电子图像的设备100的示意图。设备100可形成数 字摄像机的一部分，或者期望图像捕获能力的任何其他电子器件，例如 移动电话或个人数字助理。
设备100包括像素阵列102，像素阵列102包括多个光敏像素和多 个光学屏蔽的或"黑"像素，光敏像素例如为由附图标记104nl-104n7 所指示的那些像素，它们被设置成被曝光以捕获电子图像；光学屏蔽的 或"黑"像素例如为由附图标记104n8所指示的那些像素。数字"n" 指示图3中所示的从"a，，到"h，，的其中一行。设备100还包括读出电 路106,噪声补偿电路108，行解码器110,移位寄存器112和电子快门 开闭电路116。每个组件经由总线114与其它组件连接。尽管示出了每 一组件都通过总线114与每个其它组件连接，应当理解的是也可以以不 同方式连接各组件，例如当需要耦合时仅将各组件耦合在一起。此外， 各组件可以包括单个处理单元的各部分或功能。
14黑像素104n8与用于曝光其它像素104nl-104n7的光屏蔽开，但是 在其它方面黑像素104n8与其它的像素104nl-104n7—致。由此，黑像 素104n8的输出可以用于确定像素104nl-104n7中的暗电流误差。
行解码器IIO用于定址像素阵列102中的像素104nl-104n8。移位 寄存器112被设置成使得可以从像素104nl-104n8中逐行，即以巻帘顺 序，读出光强度值。
利用设备100捕获电子图像包括至少两个阶段电子快门开闭阶段， 紧随其后是读出阶段。在电子快门开闭阶段，电子快门开闭电路116同 时复位阵列102中的每一个像素104nl-104n8，并且将像素104nl-104n8 曝光。在紧随复位之后的预定曝光期结束，电子快门开闭电路116同时 结束阵列102中的每个〗象素104nl-104n8的曝光。由此实现了一种全局 快门。在曝光期期间，像素被曝光以捕获图像。在此没有描述光借以被 传送到像素的方案，而且可以使用任何一种适当的已知方案(或者未来 的发展)。在读出阶段，积分值(或者光强度值)被传送出像素阵列102 并且被传送到存储器。该设备可包括采样电路、放大电路、和/或模数转 换电路以便从像素阵列102中提取出光强度值。然而，在此没有描述这 些电路的细节，而是可以使用任何适当的已知电路(或未来的发展)。 现在关于第 一 和第二实施例描述读出阶段的细节。
在第一实施例中，读出电路106被设置用于对像素阵列102中的像 素104nl-104n8的光强度值执行两次读取第一读取和第二读取。
在第一读取中，读出电路106通过将像素行1(Ma, 1(Mb, l(Mc,…， 104h的值连续移动到移位寄存器112中，读出连续的像素行104a, 104b， 104c, ..,， 104h,该读出是以像素阵列102—端的行(104a， 104h)开 始的，而以另一端的行(104h, 104a)结束。在读出每一行之后，这些 值逐个地从移位寄存器112被移位到读出电路106中，并且被存储在读 出电路106的存储器(未示出)中。在一种变型中，存储器是与读出电 路106分离的设备100的附加组件。
接下来，在第二读取中，读出电路106以与在第一读取中行被读出 的相反顺序从像素行104a, 104b， 104c, ...， 104h中再次读取光强度值。
15由此，在第一读取中最后被读出的行在第二读取中首先被读出，而在第 一读取中最先被读出的行在第二读取中最后被读出。所以，例如，如果
在第一读取中行104a被首先读取而行104h被最后读取，则在第二读取 中行104h将被首先读取而行104a将被最后读取。这些值被再一次移位 到存储器中。在这个实施例中，通过将所有像素行104nl-104n8的值同 时移位到移位寄存器112中，可以同时读出在任一行中的像素。
在一种变型中，将像素104al, 104a2， 104a3...， 104a8, 104M, 104b2， ...104hl, 104h8逐个从阵列102中单独地读出。在此情况下， 像素在第二读取中以与它们在第 一读取中被读出的相反顺序被单独读 出。例如，在第一读取中为104al， 104a2， 104a3， ...104a8, 104bl，...， 104b8，…，104hl， ...， 104h8,而在第二读取中为104h8, 104h7， ...104hl, 104g8， ...104gl, ...104a8,…104al。在另一个实施例中，可以利用序 列104al, 104a2， 104a3， ...104a8, 104b8， ...， 104bl,…，104cl，...， 104c8， ...， 104gl， ...， 104g8, 104h8， ...， 104hl进行第一读取，而 利用序列104hl, ...104h8, 104g8, ...， 104gl,…，104c8， ...， 104cl， 104bl， ...， 104b8, 104a8, ...， 104al进行第二读取。
噪声补偿电路108与读出电路106相连。(在一种变型中，读出电 路106和噪声补偿电路形成单个处理部件的一部分。)噪声补偿电路108 被设置用于接收由读出电路106从像素阵列102中读出的光强度值，并 且用于根据在第一和第二读取中获得的像素104nl-104n8的光强度值， 计算每个像素104nl-104n8的第一/第二平均光强度值。由于在第二读取 中以与第一读取的相反方向读出像素的缘故，通过这一平均处理，跨越 像素阵列102均匀化光强度值中的暗电流误差。噪声补偿电路108还被 设置用于利用从黑像素104n8获得的平均值计算暗电流误差，并且用于 从每个像素104nl-104n7的平均光强度值中减去该暗电流误差，以获得 每个像素104nl-104n7的噪声补偿光强度值。这将参照图4进一步解释。
图4示出了利用第一实施例的设备均匀化(平均)并从图像中消除 暗电流误差。横轴代表像素阵列102中的像素104。横轴的左手端表示 在第一读取中首先读出以及在第二读取中最后读出的像素，而右手端表示在第 一读取中最后读出以及在第二读取中首先读出的像素。纵轴代表
从像素104中读出的光强度值。迹线41代表设备100捕获的理想图像 信号。在第一读取期间，阵列102中的每个像素104中以相同的速率累 积暗电流误差，并且由迹线42表示。随着在朝向图形的右手端方向以 巻帘顺序读出像素，迹线42在该方向上以线性方式增大。第一读取结 束后，暗电流误差增大到e^的水平。在第一读取期间读出的光强度值 由迹线43表示，除了暗电流误差之外该值还包含理想图像信号。迹线 43类似于理想迹线41，除了其偏离了横轴由迹线42代表的暗电流误差。 在第二读取期间，暗电流误差继续在每个像素中以相同的速率累积，由 迹线44表示。在第二读取结束后，暗电流误差增大到ede2的水平。在此 情况下，在第一读取完成后立即开始第二读取，以便暗电流误差ew基 本上是暗电流误差e^的两倍。在第二读取期间读出的光强度值由迹线 45表示。迹线45类似于理想迹线41，除了其偏离横轴由迹线42代表 的以及另外地由迹线44代表的暗电流误差。由噪声补偿电路108执行 的平均处理的结果是迹线46所示的值。如可以由迹线46看出的，由于 暗电流误差的缘故仍然存在一个偏移，但该偏移在像素阵列102上被均 匀化了，而不像迹线43和45那样偏移从一端到另一端增大。迹线46 中的偏移在整个像素阵列上为edel。迹线43和45中的变化偏移代表上 面描述的逐渐增大的暗电流误差。迹线47代表已经由噪声补偿电路108 减去了暗电流误差之后的平均光强度值。如可以看出的，迹线47类似 于理想迹线41。
在第二实施例中，读出电路106被设置用于在读出其它像素 104nl-104n7之前，从一个或多个黑像素104n8中获得第一暗电流误差。 在读出全部阵列102之后通过第二次读出一个或多个黑像素104n8以获 得第二暗电流误差之前，读出电路接着从像素104nl-104n7中逐行(如 之前所描述的，也可以是逐像素地)读出值。噪声补偿电路108被设置 用于内插第一和第二暗电流误差，以计算每个像素104nl-104n7的暗电 流误差，并从每个像素104nl-104n7的光强度值中减去该暗电流误差， 以获得每个像素104nl-104n7的噪声补偿光强度值。图5示意了包括指定的三个像素行104al-104a7、 104bl-104b7、 104cl-104c7以及一个或多个黑像素104n8的示例性像素阵列的第二实 施例的读出方法。纵轴代表暗电流误差而横轴代表该阵列中的像素行 104al-104a7、 104bl画104b7、 104cl-104c7和黑像素104n8。黑像素104n8 被首先读出。接着，在第二次读出黑像素104n8之前以连续顺序读出行 104al-104a7、 104bl-104b7、 104cl-104c7。从黑像素104n8获得的两次 读取代表第一和第二暗电流误差edcdpedc2。如图5所示，通过内插该第 一和第二暗电流误差可以容易地计算行104al-104a7到104cl-104c7的暗 电流误差。
本申请人据此单独公开了于此描述的每个单个特征以及两个或更 多个这种特征的任意组合，在这个意义上，根据本领域的技术人员的普 通常识，这种特征或组合能够基于本说明书作为一个整体来实施，而不 管这种特征或特征的组合是否解决了于此公开的任何问题，并且不会限 制权利要求书的范围。权利要求书的所有可能的变更和组合都在本公开 的范围之内，无论是否在该组合或变更中被具体公开。本申请人指出本 发明的各方面可能包括任何的这种单个特征或特征的组合。鉴于之前的 描述，对本领域的技术人员来说很显然的是，可以在本发明的范围之内 作出各种各样的修改。
应理解的是，上述的读出电路、噪声补偿电路等可能具有除所提及 的功能(在这些情况下为读出和噪声补偿)之外的其它功能，而且这些 功能可以由同样的电路来执行。
虽然已经示出和描述并且指出了应用于本发明的优选实施例的本 发明的基本新特征，应理解的是，本领域的技术人员可以对所描述的设 备和方法作各种各样的省略和替代以及形式和细节上的改变，而不会偏 离本发明的精神。例如，特别是预期以基本上相同的方式执行基本上相 同的功能以实现同样的结果的那些元件和/或方法步骤的所有组合都在 本发明的范围之内。此外，应当认识到的是，作为一个通常的设计选择 问题，结合本发明的任何公开的形式或实施例示出和/或描述的结构和/ 或元件和/或方法步骤，可以结合到任何其它公开的或描述的或建议的形
18式或实施例中。因此，本发明仅受所附权利要求书指明的范围的限制。
此外，在权利要求书中，装置加功能(means-plus-化nction)语句意欲覆 盖在此描述作为执行所述功能的结构，其不仅是结构等同物，而且是等 同结构。因此，尽管钉子和螺钉可能不是结构等同物，因为钉子使用了 一种柱面使得木块绑在一起，而螺钉使用一种螺旋状表面，但在固定木 块的环境中，钉子和螺钉可以称为等同结构。
权利要求
1、一种设备，包括像素阵列，包括被设置成被曝光以捕获电子图像的多个光敏像素；读出电路，被设置用于在不同的时间从所述像素阵列中的第一和第二像素组中读出光强度值以捕获所述图像的光强度值，每个像素组包括一个或多个像素；其中所述设备包括噪声补偿电路，所述噪声补偿电路被设置用于通过利用在不同的时间分别从第一和第二像素组获得的光强度值，补偿所述像素阵列的像素中的暗电流。
2、 根据权利要求1所述的设备，其中所述读出电路被设置用于在第一读取中，以第 一预定组顺序从所述 第一和第二像素组中读出所述光强度值，随后在第二读取中，以第二预 定组顺序从所述第一和第二像素组中重新读取光强度值，所述第二预定 组顺序与所述第一预定组顺序相反。
3、 根据权利要求2所述的设备，其中所述噪声补偿电路被设置用于根据在所述第一和第二读取中获得 的像素的各个光强度值，计算各个组中的像素的平均光强度值。
4、 根据权利要求3所述的设备，其中所述噪声补偿电路被设置用于从所述像素的平均光强度值中减去 暗电流误差，以获得所述像素的噪声补偿光强度值。
5、 根据权利要求1所述的设备，其中所述读出电路被设置用于获得与从所述第一像素组中读取所述光 强度值相关的第 一暗电流误差，以及用于获得与从所述第二像素组中读 取所述光强度值相关的第二暗电流误差，所述第 一和第二像素组与其它 中间像素组相分隔；以及所述噪声补偿电路被设置用于内插所述第一和第二暗电流误差，以 计算所述中间像素组的一个或多个暗电流误差。
6、 根据权利要求5所述的设备，其中所述噪声补偿电路被设置用于从像素的所述光强度值中减去所述 暗电流误差，以获得像素的噪声补偿光强度值。
7、 根据权利要求5或6所述的设备，其中所述像素阵列包括一个或多个光学屏蔽的光敏像素，所述一个或多 个光学屏蔽的光敏像素被设置成由所述读出电路使用以获得所述第一 和第二暗电流误差。
8、 根据前述任何一项权利要求所述的设备，所述设备被设置成使 得所述第一和第二像素组能够被同时曝光。
9、 根据前述任何一项权利要求所述的设备，所述设备被设置成使 得所述第一和第二像素组能够在不同的时间被曝光。
10、 根据权利要求9所述的设备，所述设备被设置成使得像素组可 以被曝光，而且在后续像素组被曝光之前其光强度值被所述读出电路读 取。
11、 根据权利要求1所述的设备，其中所述设备包括数字摄像机。
12、 根据权利要求1所述的设备，其中所述设备是数字摄像机的模块。
13、 一种方法，包括曝光像素阵列中的多个光敏像素以捕获电子图像；在不同的时间从所述像素阵列中的第 一 和第二像素组中读取光强度值以捕获所述图像的光强度值，每个像素组包括一个或多个像素； 通过利用在不同的时间分别从第 一和第二像素组获得的光强度值，补偿所述像素阵列的像素中的暗电流。
14、 根据权利要求13所述的方法，包括在第一读取中，以第一预定组顺序从所述第一和第二像素组中读取 所述光强度值，随后在第二读取中，以第二预定组顺序从所述第一和第 二像素组中重新读取光强度值，所述第二预定组顺序与所述第一预定组顺序相反。
15、 根据权利要求14所述的方法，包括根据在所述第一和第二读取中获得的像素的各个光强度值，计算各个组中的像素的平均光强度值。
16、 根据权利要求15所述的方法，包括从像素的所述平均光强度值中减去暗电流误差，以获得所述像素的 噪声补偿光强度值。
17、 根据权利要求13所述的方法，包括获得与从所述第 一像素组中读取所述光强度值相关的第 一暗电流 误差，以及获得与从所述第二像素组中读取所述光强度值相关的第二暗 电流误差，所述第一和第二像素组与其它中间像素组相分隔；以及内插所述第 一和第二暗电流误差，以计算所述中间像素组的一个或 多个暗电流误差。
18、 根据权利要求17所述的方法，包括从像素的所述光强度值中减去所述暗电流误差，以获得像素的噪声 补偿光强度值。
19、 一种计算机程序产品，包括计算机可执行代码，当其在计算机 上运行时使得所述计算机曝光像素阵列中的多个光敏像素以捕获电子图像；在不同的时间，从所述像素阵列中的第 一和第二像素组中读取光强度值以捕获所述图像的光强度值，每个像素组包括一个或多个像素； 通过利用在不同的时间分别从第 一和第二像素组获得的光强度值，补偿所述像素阵列的像素中的暗电流。
20、 根据权利要求19所述的计算机程序产品，其中当所述计算机在第一读取中，以第一预定组顺序从所述第一和第二像素组中读取 所述光强度值，随后在第二读取中，以第二预定组顺序从所述第一和第 二像素组中重新读取光强度值，所述第二预定组顺序与所述第一预定组顺序相反。
21、 根据权利要求19所述的计算机程序产品，其中当所述计算机 可执行代码在计算机上运行时还使得所述计算机获得与从所述第 一像素组中读取所述光强度值相关的第 一 暗电流误差，以及获得与从所述第二像素组中读取所述光强度值相关的第二暗电流误差，所述第一和第二像素组与其它中间像素组相分隔；以及 内插所述第 一和第二暗电流误差，以计算所述中间像素组的 一个或多个暗电流误差。
22、 一种设备，包括用于利用光敏元件阵列捕获电子图像的装置，所述光敏元件阵列被 曝光以捕获所述电子图像；用于在不同的时间从所述光敏元件的第 一 和第二组中读出光强度 值以捕获所述图像的光强度值的装置，每个光敏元件组包括一个或多个 光敏元件；其中所述设备包括用于噪声补偿的装置，所述用于噪声补偿的装置 被设置用于通过利用在不同的时间分别从第 一和第二光敏元件组获得 的光强度值，补偿所述光敏元件中的暗电流。
全文摘要
本发明涉及一种设备和方法，用于利用CMOS成像器来捕获电子图像，其中所述CMOS成像器具有电子快门，并且在其图像输出信号中具有减少的暗电流成分。通过以正常和相反顺序以及后续的处理读出CMOS成像器的每一行，降低了暗电流。
文档编号H04N5/353GK101513037SQ200680055834
公开日2009年8月19日 申请日期2006年9月28日 优先权日2006年9月28日
发明者J·阿拉卡尔赫, M·纳斯卡利 申请人:诺基亚公司