專利名稱：圖像感測裝置及圖像感測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種圖像感測系統(tǒng)，特別是一種圖像感測裝置及圖像感測方法。
背景技術(shù)：
在信息發(fā)達(dá)的現(xiàn)代社會中，圖像傳遞已成為人們傳遞信息的重要方式之一。隨著科技的進(jìn)步，圖像感測系統(tǒng)已廣泛地應(yīng)用到許多領(lǐng)域上，例如醫(yī)療、太空、軍事、及民生等 各種領(lǐng)域。在圖像感測系統(tǒng)中，主要是利用圖像傳感器來擷取圖像。圖像感測系統(tǒng)的基本原 理是將圖像投射到圖像傳感器的圖像陣列(image array)上，然后通過圖像陣列進(jìn)行圖像 的擷取，再通過電子電路的信號處理來獲得相應(yīng)于圖像的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，而后再把得到的 數(shù)字圖像信號儲存在儲存媒體中。目前市面上常見的圖像傳感器主要可分為電荷耦合組件(charge coupled device ； CCD)禾口互補(bǔ)式金氧半圖像傳感器(complementary metal-oxi de-semi conductor image sensor ；CMOS image sensor)兩禾中。其中，相較于CCD，CMOS圖像傳感器具有低電壓與低功率操作、低制造成本、易于 縮小化、高讀出速率、及可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)芯片(system-on-a-chip ；S0C)(即高整合性)等優(yōu)點(diǎn)。 因此，隨著CMOS工藝技術(shù)的進(jìn)步，CMOS圖像傳感器越來越受到重視，且更具有其發(fā)展的潛 力。一般來說，在圖像感測系統(tǒng)中，圖像傳感器耦合于圖像處理單元，以利于接收和處 理擷取得的圖像數(shù)據(jù)。雖然于圖像數(shù)據(jù)取得之后，已會進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)中噪聲的消去處理，但 若能于擷取圖像的過程中，減少噪聲源的存在來避免噪聲的產(chǎn)生，將能更有效地取得相應(yīng) 于圖像的圖像數(shù)據(jù)。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上的問題，本發(fā)明提供一種圖像感測裝置及圖像感測方法，借以解決先前 技術(shù)的于擷取圖像的過程中，噪聲源所產(chǎn)生的噪聲影響擷取得的圖像數(shù)據(jù)的質(zhì)量的問題。本發(fā)明所揭露的圖像感測裝置，包括時(shí)序產(chǎn)生器、圖像擷取電路、至少一第一邏 輯電路、至少一第二邏輯電路和中斷電路。第一邏輯電路電性連接于圖像擷取電路和時(shí)序產(chǎn)生器之間。第二邏輯電路電性連 接至圖像擷取電路。并且，中斷電路電性連接于時(shí)序產(chǎn)生器和第二邏輯電路之間。這樣，時(shí)序產(chǎn)生器接收一系統(tǒng)頻率，并且依據(jù)系統(tǒng)頻率輸出一頻率信號。第一邏輯 電路接收頻率信號，并且依據(jù)頻率信號控制圖像擷取電路的運(yùn)作。這樣，圖像感測過程可大 致上分為感測期間和讀取期間。圖像擷取電路在感測期間感測一擷取信號，并且在讀取期 間讀取擷取信號并產(chǎn)生圖像信號。中斷電路在感測期間提供頻率信號至第二邏輯電路，并 且在讀取期間停止提供頻率信號至至少一第二邏輯電路。本發(fā)明所揭露的圖像感測方法，包括借助第一邏輯電路依據(jù)頻率信號產(chǎn)生控制信號；輸入頻率信號至第二邏輯電路；利用控制信號控制圖像數(shù)據(jù)的讀出；以及于圖像數(shù) 據(jù)的讀出期間，中斷輸入至第二邏輯電路的頻率信號。綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的圖像感測裝置及圖像感測方法，應(yīng)用于圖像感測系統(tǒng)，可在執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)讀取期間，利用中斷電路中斷輸入至第二邏輯電路的系統(tǒng)頻率，借以減少 邏輯電路運(yùn)作時(shí)產(chǎn)生的電流所造成的電源噪聲。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。
圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的圖像感測裝置的概要示意圖；圖2顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例中，各信號的時(shí)序關(guān)系圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的圖像感測裝置的概要示意圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的圖像感測方法的流程圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的圖像感測方法的流程圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的圖像感測方法的流程圖；以及圖7為于根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例中，讀取圖像數(shù)據(jù)的細(xì)部流程圖。其中，附圖標(biāo)記110圖像擷取電路111圖像陣列元件112像素單元113水平掃描電路114垂直掃描電路115讀出電路116關(guān)聯(lián)雙取樣組件117多任務(wù)器118放大器119模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器130第一邏輯電路150時(shí)序產(chǎn)生器170第二邏輯電路180電壓源190中斷電路Vl 電壓V2 電壓CKs系統(tǒng)頻率CKl頻率信號flag旗標(biāo)信號CK2頻率信號A圖像擷取區(qū)域L垂直信號線
具體實(shí)施例方式參照圖1，其顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的圖像感測裝置。圖像感測裝置包括圖像擷取電路110、多個(gè)邏輯電路、時(shí)序產(chǎn)生器150和中斷電路 190。這樣，于圖像感測裝置中，可將所有相關(guān)的邏輯電路區(qū)分成與圖像數(shù)據(jù)的讀取相 關(guān)的邏輯電路(即，第一邏輯電路130)和與圖像數(shù)據(jù)的讀取不相關(guān)的邏輯電路(即，第二 邏輯電路170)。換句話說，圖像感測過程可大致上分為感測期間和讀取期間。第一邏輯電路130電性連接于圖像擷取電路110和時(shí)序產(chǎn)生器150之間。第二邏 輯電路170電性連接至圖像擷取電路110。并且，中斷電路190電性連接于時(shí)序產(chǎn)生器150 和第二邏輯電路170之間。其中，中斷電路190的輸出端與第二邏輯電路170的輸入端電性相連。這樣，第一邏輯電路130與第二邏輯電路170分別屬于執(zhí)行不同功能的電路。圖像擷取電路110包括圖像陣列元件111和讀出電路115。在感測期間，圖像擷取電路110感測并儲存一擷取信號。在讀取期間，圖像擷取電 路110讀取擷取信號并據(jù)以產(chǎn)生圖像信號。多個(gè)像素信號(S卩，擷取信號)經(jīng)由信號線從圖像陣列元件111讀出后，由讀出電 路115進(jìn)行噪聲消除和/或信號放大等處理以輸出模擬信號的圖像數(shù)據(jù)(即，圖像信號)。于讀出電路115的輸出端可電性連接模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器119，即模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器119 電性連接至圖像擷取電路110。這樣，可借助模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器119將讀出電路115讀取的圖 像數(shù)據(jù)由模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，以提供數(shù)字信號的圖像數(shù)據(jù)給后級的圖像處理單元進(jìn) 行各項(xiàng)圖像處理。第一邏輯電路130和第二邏輯電路170可電性連接至一電壓源180。此電壓源180 可分別提供第一邏輯電路130和第二邏輯電路170運(yùn)作時(shí)所需的電壓VI、V2。這樣，時(shí)序產(chǎn)生器150會接收系統(tǒng)頻率CKs，并依據(jù)系統(tǒng)頻率CKs產(chǎn)生頻率信號 CKl給第一邏輯電路130和第二邏輯電路170。然后，第一邏輯電路130再依據(jù)頻率信號CKl 產(chǎn)生控制信號，以借助控制信號控制圖像擷取電路110的運(yùn)作。例如，第一邏輯電路130可 利用控制信號控制圖像陣列元件111擷取一圖像，以得到多個(gè)像素信號。并且，第一邏輯電 路130可利用控制信號控制讀出電路115取樣自圖像陣列元件111讀取的像素信號以產(chǎn)生 圖像數(shù)據(jù)。而第二邏輯電路170會經(jīng)由中斷電路190接收頻率信號CKl并依據(jù)接收到的頻率 信號CKl而運(yùn)作。換句話說，中斷電路190的輸出端電性連接至第二邏輯電路170的輸入 端。這樣，中斷電路190會選擇性輸出頻率信號CKl給第二邏輯電路170。
其中，于執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)的讀取期間，旗標(biāo)信號flag會被產(chǎn)生，以致使中斷電路190 依據(jù)旗標(biāo)信號flag中斷輸入至第二邏輯電路170的頻率信號CK1。換句話說，于執(zhí)行圖像 數(shù)據(jù)讀取的期間，中斷電路190將不輸出頻率信號CKl給第二邏輯電路170。如此一來， 即可減少邏輯電路(即，第二邏輯電路170)運(yùn)作時(shí)產(chǎn)生的電流所造成的電源噪聲。這樣， 旗標(biāo)信號flag可由圖像擷取電路110產(chǎn)生，即，圖像擷取電路110可電性連接至中斷電路 190 (圖中未示)?；蛘呤怯蓵r(shí)序產(chǎn)生器150來產(chǎn)生旗標(biāo)信號flag。
參照圖2，頻率信號CKl可區(qū)分成執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)讀取期間和非執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)讀取 期間。于非執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)讀取期間，中斷電路190接收到低準(zhǔn)位的旗標(biāo)信號flag，因而將 接收到的頻率信號CKl輸出給第二邏輯電路170。因此，于非執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)讀取期間，第二 邏輯電路170可接收到等同于頻率信號CKl的頻率信號CK2。此時(shí)，進(jìn)行運(yùn)作的邏輯電路較 多，相對所產(chǎn)生的數(shù)字電流也較大。而于執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)讀取的期間，中斷電路190接收到高準(zhǔn)位的旗標(biāo)信號flag，因而中斷頻率信號CKl的輸出。因此，于執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)讀取期間，第二邏輯電路170可接收到 低準(zhǔn)位的頻率信號CK2。此時(shí)，進(jìn)行運(yùn)作的邏輯電路較少，相對所產(chǎn)生的數(shù)字電流也較小。 換句話說，通過中斷電路190中斷輸出給第二邏輯電路170的頻率信號CK1，以致于可使第 二邏輯電路170暫停運(yùn)作，因而減少于執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)讀取期間，運(yùn)作的邏輯電路的數(shù)量，以 相對減少因邏輯電路運(yùn)作而產(chǎn)生的數(shù)字電流。這樣，雖然是以于非執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)讀取期間，旗標(biāo)信號flag呈現(xiàn)低準(zhǔn)位，而于執(zhí) 行圖像數(shù)據(jù)讀取期間，旗標(biāo)信號flag呈現(xiàn)高準(zhǔn)位為例，但此并非本發(fā)明的限制，即旗標(biāo)信 號flag的準(zhǔn)位也可相反，即為于非執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)讀取期間為高準(zhǔn)位，而于執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)讀 取間為低準(zhǔn)位。于一實(shí)施例中，參照圖3，圖像陣列元件111主要具有以二維配置排列的多個(gè)像素 單元112所構(gòu)成矩形圖像擷取區(qū)域A。于此圖像擷取區(qū)域A的上面部分可配置水平掃描電 路113。水平掃描電路113沿著圖像擷取區(qū)域A中像素單元112的列(水平)方向延伸。于 此圖像擷取區(qū)域的側(cè)邊部分可配置有垂直掃描電路114。垂直掃描電路114沿著圖像擷取 區(qū)域中像素單元112的行(垂直)方向延伸。借助水平掃描電路113及垂直掃描電路114 相繼掃描圖像擷取區(qū)域中的像素單元112，以于感測期間執(zhí)行像素信號的感測以及電子快 門操作。讀出電路115可包括行處理電路和放大器118。行處理電路電性連接至少一第一 邏輯電路130和圖像陣列元件111。放大器118電性連接至少一第一邏輯電路130和行處 理電路。其中，行處理電路可為關(guān)聯(lián)雙取樣(correlated double sampling ;CDS)組件 116。此⑶S組件116的后級(輸出端)可配置有多任務(wù)器117。⑶S組件116配置于圖像陣列元件111的后級(輸出端)。于⑶S組件116中，以 對應(yīng)于每一行像素單元112的方式配置有多個(gè)⑶S電路。像素信號經(jīng)由對應(yīng)的垂直信號線L從圖像陣列元件111中每一行像素單元112中 讀取并相繼輸入至⑶S組件116對應(yīng)的⑶S電路中，以執(zhí)行像素信號的消去噪聲的信號處理。多任務(wù)器117電性連接于⑶S組件116和放大器118之間。多任務(wù)器117可控制 ⑶S組件116的信號輸出，即其可于一時(shí)間點(diǎn)選擇一行的信號輸出。于此，放大器118可為可程序化增益放大器。讀出電路115的后級(輸出端)可配置模擬數(shù)位轉(zhuǎn)換器119。這樣，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換 器119電性連接于放大器118的輸出端。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器119接收放大器118放大后而輸出的圖像數(shù)據(jù)，并且將讀取的圖 像數(shù)據(jù)由模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。換句話說，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器119可將模擬圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。其中，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器119可為Δ Σ調(diào)變器。于模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器119的后級(輸出端)可配置圖像處理單元。圖像處理單元用以進(jìn)行數(shù)字信號的處理。換句話說，于模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器119的前段區(qū)域進(jìn)行模擬圖像數(shù)據(jù) 的圖像處理，而模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器119的后段區(qū)域則進(jìn)行數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的圖像處理。圖像處理單元即可包括有第二邏輯電路170，并且利用第二邏輯電路170來進(jìn)行 模擬圖像處理。這樣，圖像陣列元件111、⑶S組件116、多任務(wù)器117、放大器118和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換 器119接收來自第一邏輯電路130的控制信號，并且依據(jù)接收到的控制信號而運(yùn)作。其中，第一邏輯電路130依據(jù)頻率信號CKl而產(chǎn)生控制信號。而第二邏輯電路170會接收來自中斷電路190的頻率信號CKl，并依據(jù)接收到的頻 率信號CKl而運(yùn)作。時(shí)序產(chǎn)生器150于接收系統(tǒng)頻率CKs后，會依據(jù)系統(tǒng)頻率CKs產(chǎn)生頻率信號CKl 給第一邏輯電路130和中斷電路190。并且，于執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)讀取期間，中斷電路190依據(jù)旗標(biāo)信號flag中斷輸入至第 二邏輯電路170的頻率信號CKl，因而第二邏輯電路170因未接收到頻率信號CKl ( S卩，輸入 信號為低準(zhǔn)位)而不運(yùn)作。如此一來，即于執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)讀取期間，可減少邏輯電路運(yùn)作時(shí) 產(chǎn)生的電流所造成的電源噪聲。參照圖4，為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的圖像感測方法的流程圖。這樣，借助第一邏輯電路依據(jù)頻率信號產(chǎn)生控制信號(步驟210)。輸入頻率信號 至第二邏輯電路(步驟220)。利用控制信號控制圖像數(shù)據(jù)的讀取，并且于圖像數(shù)據(jù)的讀取 期間，中斷輸入至第二邏輯電路的頻率信號(步驟230)。并且，參照圖5，可將讀取的圖像數(shù)據(jù)由模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(步驟240)，以 提供給后級處理單元進(jìn)行數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的信號處理。即，可將讀取的模擬圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成 數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。此外，參照圖6，可借助第二邏輯電路依據(jù)頻率信號進(jìn)行讀取的圖像數(shù)據(jù)的信號處 理(步驟250)。再者，參照圖7，可先利用控制信號控制圖像的擷取，以得到多個(gè)像素信號(步驟 232)，然后再通過取樣此些像素信號而讀取圖像數(shù)據(jù)(步驟234)。根據(jù)本發(fā)明的圖像感測裝置及圖像感測方法，應(yīng)用于圖像感測系統(tǒng)，可于執(zhí)行圖 像數(shù)據(jù)讀取期間，利用中斷電路中斷輸入至第二邏輯電路的系統(tǒng)頻率，借以減少邏輯電路 運(yùn)作時(shí)產(chǎn)生的電流所造成的電源噪聲。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟 悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變 形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種圖像感測裝置，其特征在于，包括一時(shí)序產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生一頻率信號；一圖像擷取電路，用以在一感測期間感測一擷取信號，以及在一讀取期間讀取該擷取信號并產(chǎn)生一圖像信號；至少一第一邏輯電路，用以接收該頻率信號并依據(jù)該頻率信號控制該圖像擷取電路；至少一第二邏輯電路；以及一中斷電路，電性連接于該時(shí)序產(chǎn)生器與該至少一第二邏輯電路，用以在該感測期間提供該頻率信號至該至少一第二邏輯電路，以及在該讀取期間停止提供該頻率信號至該至少一第二邏輯電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像感測裝置，其特征在于，該中斷電路的輸出端電性連接 至該至少一第二邏輯電路的輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像感測裝置，其特征在于，更包括一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，電性連接于該圖像擷取電路和該至少一第二邏輯電路；以及 一電壓源，電性連接該至少一第一邏輯電路和該至少一第二邏輯電路； 其中，該至少一第二邏輯電路電性連接于該圖像擷取電路，以及該至少一第二邏輯電 路不屬于該至少一第一邏輯電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像感測裝置，其特征在于，該圖像擷取電路包括 一圖像陣列元件，電性連接該至少一第一邏輯電路中之至少一個(gè)；以及一讀出電路，電性連接該至少一第一邏輯電路中之至少一個(gè)和該圖像陣列元件，該讀 出電路包括一行處理電路，電性連接該至少一第一邏輯電路中之至少一個(gè)和該圖像陣列元件；以及一放大器，電性連接該至少一第一邏輯電路中之至少一個(gè)和該行處理電路。
5.一種圖像感測裝置，包括有一圖像擷取電路、電性連接該圖像擷取電路的至少一第 一邏輯電路、電性連接該至少一第一邏輯電路的一時(shí)序產(chǎn)生器和至少一第二邏輯電路，其 特征在于更包括有電性連接于該時(shí)序產(chǎn)生器和該至少一第二邏輯電路之間的一中斷電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像感測裝置，其特征在于，該中斷電路的輸出端電性連接 至該至少一第二邏輯電路的輸入端。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像感測裝置，其特征在于，更包括一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，電性連接于該圖像擷取電路和該至少一第二邏輯電路；以及 一電壓源，電性連接該至少一第一邏輯電路和該至少一第二邏輯電路； 其中，該至少一第二邏輯電路電性連接于該圖像擷取電路，以及該至少一第二邏輯電 路不屬于該至少一第一邏輯電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像感測裝置，其特征在于，該圖像擷取電路包括 一圖像陣列元件，電性連接該至少一第一邏輯電路中之一；以及一讀出電路，電性連接該至少一第一邏輯電路中之一和該圖像陣列元件，該讀出電路 包括一行處理電路，電性連接該至少一第一邏輯電路中之一和該圖像陣列元件；以及一放大器，電性連接該至少一第一邏輯電路中之一和該行處理電路。
9.一種圖像感測方法，其特征在于，包括借助一第一邏輯電路依據(jù)一頻率信號產(chǎn)生一控制信號；輸入該頻率信號至一第二邏輯電路；利用該控制信號控制一圖像數(shù)據(jù)的讀?。灰约坝谠搱D像數(shù)據(jù)的讀取期間，中斷輸入至該第二邏輯電路的該頻率信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像感測方法，其特征在于，更包括借助該第二邏輯電路依據(jù)該頻率信號進(jìn)行讀取的該圖像數(shù)據(jù)的信號處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像感測方法，其特征在于，更包括 利用該控制信號控制一圖像的擷取，以得到多個(gè)像素信號；其中該圖像數(shù)據(jù)通過取樣該多個(gè)像素信號而讀取。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像感測方法，其特征在于，更包括 將讀取的該圖像數(shù)據(jù)由模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。
全文摘要
一種圖像感測裝置及圖像感測方法，其借助設(shè)置中斷電路，以于執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)讀取期間，利用中斷電路中斷輸入至與圖像數(shù)據(jù)的讀取不相關(guān)的邏輯電路的頻率信號，借以暫時(shí)中斷其運(yùn)作，進(jìn)而減少邏輯電路運(yùn)作時(shí)產(chǎn)生的電流所造成的電源噪聲。
文檔編號H04N5/217GK101841646SQ200910119029
公開日2010年9月22日 申請日期2009年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月18日
發(fā)明者何樂群, 張耿豪, 顏文正 申請人:原相科技股份有限公司