SENSORES DE IMAGEN DE CANCELACIÓN DE RUIDO.
Un sensor de imagen que tiene una pluralidad de píxeles dentro de una matriz de píxeles acoplada a un circuito de control y uno o varios circuitos de sustracción.
El circuito de control puede causar que un transistor de salida acoplado a un píxel proporcione una señal de salida de primera referencia, una señal de salida de reinicio común y una señal de salida de primer reinicio de nodo de detección, entre los cuales un circuito de sustracción puede formar una diferencia ponderada para crear una señal de ruido. El circuito de control puede causar que el transistor de salida proporcione una señal de salida de segundo reinicio de nodo de detección, una señal de salida de respuesta a luz y una señal de salida de segunda referencia, entre los cuales un circuito de sustracción puede formar una diferencia ponderada para crear una señal normalizada de respuesta a luz. La señal de salida de respuesta a luz corresponde a la imagen que va a ser capturada por el sensor. La señal de ruido puede deducirse de la señal normalizada de respuesta a luz para generar una señal sin-ruido.
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IB2009/055799.
Solicitante: TAY, HIOK NAM.
Nacionalidad solicitante: China.
Dirección: Blk. 409 Woodlands St. 41, 730409 13-109 SINGAPUR.
Inventor/es: TAY,HIOK NAM.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- H01L27/14 ELECTRICIDAD. › H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS. › H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctricas en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 27/00 Dispositivos que consisten en una pluralidad de componentes semiconductores o de otros componentes de estado sólido formados en o sobre un sustrato común (detalles H01L 23/00, H01L 29/00 - H01L 51/00; conjuntos que consisten en una pluralidad de dispositivos de estado sólido individuales H01L 25/00). › con componentes semiconductores sensibles a los rayos infrarrojos, a la luz, a la radiación electromagnética de ondas más cortas o a la radiación corpuscular, y adaptados para convertir la energía de tales radiaciones en energía eléctrica, o bien como dispositivos de control de la energía eléctrica por tales radiaciones (componentes sensibles a las radiaciones asociados estructuralmente a una o varias fuentes de luz eléctrica H01L 31/14; dispositivos de acoplamiento de guías de luz con elementos opto-electrónicos G02B 6/42).
Fragmento de la descripción:
Sensores de imagen de cancelación de ruido.
Referencia cruzada a solicitudes relacionadas Esta solicitud reivindica la prioridad de la solicitud provisional de patente de Estados Unidos Nº 61/138, 085 presentada el 16 de diciembre de 2008 y la solicitud provisional de patente de Estados Unidos Nº 61/257, 825 presentada el 03 de noviembre de 2009.
Fondo de la invención
1. Campo de la invención
La materia divulgada por lo general se refiere a sensores de imagen de estado sólido.
2. Información de antecedentes
El equipo fotográfico, como cámaras digitales y videocámaras digitales, puede contener sensores de imagen electrónicos que capturan la luz para transformarla en imágenes fijas o vídeo. Los sensores de imagen electrónicos normalmente contienen millones de elementos de captura de luz tales como fotodiodos.
Los sensores de imagen de estado sólido pueden ser o del tipo de dispositivo de carga acoplada (CCD) o del tipo de semiconductores de óxido metálico complementario (CMOS) .
En cualquier tipo de sensor de imagen, los fotosensores son apoyados por un sustrato y dispuestos en una matriz bidimensional. Los sensores de imagen normalmente contienen millones de píxeles para proporcionar una imagen de alta resolución.
Breve resumen de la invención
Un sensor de imagen que tiene una pluralidad de píxeles dentro de una matriz de píxeles acoplada a un circuito de control y a uno o varios circuitos de sustracción. El circuito de control puede hacer que un transistor de salida acoplado a un píxel proporcione una señal de salida de primera referencia, una señal de salida de reinicio común y una señal de salida de primer reinicio de nodo de detección, entre los cuales un circuito de sustracción puede formar una diferencia ponderada para crear una señal de ruido. El circuito de control puede hacer que el transistor de salida proporcione una señal de salida de segundo reinicio de nodo de detección, una señal de salida de respuesta a luz y una señal de salida de segunda referencia, entre los cuales un circuito de sustracción puede formar una diferencia ponderada para crear una señal normalizada de respuesta a luz. La señal de salida de respuesta a luz corresponde a la imagen que va a ser capturada por el sensor. La señal de ruido puede deducirse de la señal normalizada de respuesta a luz para generar una señal sin ruido.
Breves descripciones de los dibujos La Figura 1 es un esquema de una primera realización de un sensor de imagen y un sistema de captura de imagen;
La Figura 2 es una ilustración de un método para la salida de datos de píxel para una imagen a una memoria externa o procesador;
La Figura 3 es una ilustración de un método para recuperar y combinar datos de píxeles para una imagen;
La Figura 4 es una ilustración de un capacitor en el circuito de píxel de la Figura 13.
La Figura 5 es un esquema de una primera realización de un capacitor variable en el circuito de lector de luz de la Figura 14C;
La Figura 6 es un esquema de una segunda realización de un capacitor variable en el circuito de lector de luz de la Figura 14C;
La Figura 7 es un esquema de una tercera realización de un capacitor variable en el circuito de lector de luz de la Figura 14C;
La Figura 8 es una ilustración de otro método para recuperar y combinar datos de píxeles de una imagen;
La Figura 9 es una ilustración de una secuencia de datos de imagen para el método de la Figura 8 para almacenar y combinar datos de píxeles para una imagen;
La Figura 10 es un arreglo de layout de píxeles de dos direcciones diferentes de layout en una matriz;
La Figura 11 es otro arreglo de layout de los píxeles de dos orientaciones diferentes de layout en una matriz;
La Figura 12 es un esquema de una realización de un par de píxeles que comparten un conmutador de reinicio, un transistor de salida y un conmutador de selección, y de un excitador de línea IN;
La Figura 13 es un esquema de una realización de un píxel del sensor de imagen y un excitador de línea de IN;
La Figura 14A es un esquema de una realización de un circuito de lector de luz;
La Figura 14B es un esquema de otra realización de un circuito de lector de luz;
La Figura 14C es un esquema de una realización de un circuito de lector de luz de triple muestreo;
La Figura 15A es un diagrama de flujo para una operación del sensor de imagen de acuerdo con los segundos métodos de ruido y normalización;
La Figura 15B es un diagrama de flujo para una operación alternativa del sensor de imagen de acuerdo con los primeros métodos de ruido y normalización;
La Figura 15C es un diagrama de flujo para una operación alternativa del sensor de imagen de acuerdo con los terceros métodos de ruido y normalización;
La Fig. 15D es un diagrama de flujo para una operación del sensor de imagen de acuerdo con los cuartos métodos de ruido y normalización;
La Figura 16 es un diagrama de tiempo para la operación del sensor de imagen en la Figura 15D;
La Figura 17A es una ilustración que muestra niveles de señales de tensión en un nodo de almacenaje y en un correspondiente nodo de detección y que ilustra una secuencia de muestreo utilizable para los segundos métodos de ruido y normalización;
La Figura 17B es una ilustración que muestra niveles de señales de tensión en un nodo de almacenaje y en un correspondiente nodo de detección y que ilustra una secuencia de muestreo utilizable para los primeros métodos de ruido y normalización;
La Figura 17C es una ilustración que muestra niveles de señales de tensión en un nodo de almacenaje y en un correspondiente nodo de detección y que ilustra una secuencia de muestreo utilizable para los terceros métodos de ruido y normalización;
La Figura 17D es una ilustración que muestra niveles de señales de tensión en un nodo de almacenaje y en un correspondiente nodo de detección y que ilustra una secuencia de muestreo utilizable para mezclar el tercer método de ruido con el segundo método de normalización;
La Fig. 17E es una ilustración que muestra niveles de señales de tensión en un nodo de almacenaje y en un correspondiente nodo de detección y que ilustra una secuencia de muestreo utilizable para mezclar el tercer método de ruido con el primer método de normalización;
La Figura 17F es una ilustración modificada de la Figura 17A para los segundos métodos de ruido y normalización y que ilustra un offset de referencia;
La Figura 17G es una ilustración modificada de la Figura 17A para los segundos métodos de ruido y normalización y que ilustra una segunda referencia antes del segundo reinicio del nodo de detección;
La Figura 17H es una ilustración modificada de la Figura 17A para los segundos métodos de ruido y normalización y que ilustra un primer offset de trampolín;
La Figura 17I es una ilustración modificada de la Figura 17A para los segundos métodos de ruido y normalización y que ilustra un escalón de GND1;
La Figura 17J es una ilustración modificada de la Figura 17B para los primeros métodos de ruido y normalización y que ilustra la tercera y la cuarta referencias;
La Figura 17K es una ilustración modificada de la Figura 17J para describir una operación de la cuarta realización de acuerdo con los primeros métodos de ruido y normalización;
La Figura 17L es un diagrama modificado de la Figura 17A para describir una operación de la cuarta realización de acuerdo con los segundos métodos de ruido y normalización;
La Figura 17M es un diagrama modificado de la Figura 17J para describir una operación de la cuarta realización de acuerdo con los terceros métodos de ruido y normalización;
La Figura 18A-18C son esquemas para un circuito de lógica para generar señales de control;
La Figura 18D es un esquema para un circuito de lógica para generar señales SAM3, SAM4 y TF para la Figura 17B;
La Figura 19 es un esquema para una unidad del descodificador de fila para dirigir las señales globales RST, TF y SEL a partir del circuito de lógica de las Figuras 18A-18C en una fila de píxeles como las señales de fila RST (n) , TF (n) y SEL (n) ;
La Figura 20 es un diagrama de tiempos de la unidad de decodificador de fila que se muestra en la Figura 19;
La Figura 21 es un esquema de una segunda realización de un sensor de imagen y un sistema de captura de imagen;
La Figura 22 es un esquema de una tercera realización de un sensor de imagen y un sistema de captura de imagen;
La Figura 23 es un esquema de una cuarta realización de un sensor de imagen...
Reivindicaciones:
1. Sensor de imagen, que comprende: un fotodetector; un transistor de salida que tiene una puerta acoplada para recibir una señal a partir de dicho fotodetector; un transistor de reinicio que tiene un drenador acoplado para reiniciar una puerta de dicho transistor de salida; un transistor de transferencia acoplado para transferir dicha señal a partir de dicho fotodetector a dicha puerta; un circuito de muestreo acoplado para recibir una señal de salida de dicho transistor de salida; y, un circuito de control que tiene un número de configuraciones, que incluye: una primera configuración para conmutar dicho transistor de reinicio para una primera región de tríodo para que
dicho transistor de salida proporcione una señal muestreada de salida de primera referencia; una segunda configuración para conmutar dicho transistor de reinicio para un estado OFF y dicho transistor de
transferencia para una segunda región de tríodo para que dicho transistor de salida proporcione una señal muestreada de salida de reinicio común; una tercera configuración para conmutar dicho transistor de transferencia en un segundo estado OFF para que dicho transistor de salida proporcione una señal muestreada de salida de primer reinicio de nodo de detección; una cuarta configuración para conmutar dicho circuito de muestreo para muestrear y almacenar dicha señal
muestreada de salida de primera referencia cuando dicho transistor de reinicio está en dicha primera región de tríodo; una quinta configuración para conmutar dicho circuito de muestreo para muestrear y almacenar dicha señal
muestreada de salida de reinicio común cuando dicho transistor de transferencia está en dicha segunda región de tríodo; y, una sexta configuración para conmutar dicho circuito de muestreo para muestrear y almacenar dicha señal muestreada de salida de primer reinicio de nodo de detección cuando dicho transistor de transferencia está en dicho segundo estado OFF.
2. Sensor de imagen de acuerdo con la 1ª reivindicación, caracterizado por el hecho de que comprende adicionalmente:
una configuración para formar una diferencia ponderada entre dicha señal muestreada de salida de primera referencia, dicha señal muestreada de salida de reinicio común y dicha señal muestreada de salida de primer reinicio de nodo de detección.
3. Sensor de imagen de acuerdo con la 1ª reivindicación, caracterizado por el hecho de que comprende adicionalmente:
una configuración para formar una primera diferencia entre un primer par de dichas señales muestreada de salida.
4. Sensor de imagen de acuerdo con la 3ª reivindicación, caracterizado por el hecho de que dicha primera diferencia es una diferencia entre dicha señal muestreada de salida de primera referencia y dicha señal muestreada de salida de reinicio común.
5. Sensor de imagen de acuerdo con la 3ª reivindicación, caracterizado por el hecho de que dicha primera diferencia es una diferencia entre dicha señal muestreada de salida de primera referencia y dicha señal muestreada de salida de primer reinicio de nodo de detección.
6. Sensor de imagen de acuerdo con la 3ª reivindicación, caracterizado por el hecho de que a dicha primera diferencia es una diferencia entre dicha señal muestreada de salida de reinicio común y dicha señal muestreada de salida de primer reinicio de nodo de detección.
7. Sensor de imagen de acuerdo con la 3ª reivindicación, caracterizado por el hecho de que comprende adicionalmente:
una configuración para formar una segunda diferencia entre un segundo par de dichas señales muestreadas de salida; y,
una configuración para formar una diferencia entre dichas primera y segunda diferencias.
8. Método para cancelar un ruido en una señal de imagen generada a partir de un fotodetector conectado a un nodo de detección a través de un conmutador de transferencia, que incluye: una etapa para muestrear una señal muestreada de salida de primera referencia; una etapa para muestrear una señal muestreada de salida de reinicio común; una etapa para muestrear una señal muestreada de salida de primer reinicio de nodo de detección; una etapa para muestrear una señal muestreada de salida de segundo reinicio de nodo de detección; una etapa para muestrear una señal muestreada de salida de respuesta a luz;
una etapa para muestrear una señal muestreada de salida de segunda referencia; y, una etapa para formar una señal de imagen sin-ruido a partir de dichas señales muestreadas de salida de primera y segunda referencias, dichas señales muestreadas de salida de primer y segundo reinicios de nodo de detección, dicha señal muestreada de salida de reinicio común y dicha señal muestreada de salida de respuesta a luz.
9. Método de acuerdo con la 8ª reivindicación, caracterizado por el hecho de que comprende adicionalmente:
una etapa para formar una señal de ruido a partir de dicha señal muestreada de salida de primera referencia, dicha señal muestreada de salida de reinicio común y dicha señal muestreada de salida de primer reinicio de nodo de detección.
10. Método de acuerdo con la 9ª reivindicación, caracterizado por el hecho de que cada una de dicha señal muestreada de salida de primera referencia, dicha señal muestreada de salida de reinicio común y dicha señal muestreada de salida de primer reinicio de nodo de detección recebe un multiplicador diferente con signo en la etapa para formar dicha señal de ruido.
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