黑电平的消除方法、系统及具有该系统的图像传感器

摘要

本发明公开了一种黑电平的消除方法，包括：接收有效像素单元输出的第一次电平信号和第二次电平信号；当接收到第一次电平信号和斜波信号时开始第一次计数，并当斜波信号的幅值与第一次电平信号的幅值相等时停止第一次计数，得到第一计数值；当接收到第二次电平信号和斜波信号时进行计时，并在延迟预定时钟周期后开始第二次计数，当斜波信号的幅值与第二次电平信号的幅值相等时停止第二次计数，得到第二计数值，其中，预定时钟周期为无光像素单元的黑电平值；根据第一计数值和第二计数值得到转换后的数字信号。该方法在第二电平信号转换的同时消除了黑电平，省去了在数字电路中有效像素单元的解析结果与黑电平值相减所需要的时间。

权利要求

1.一种黑电平的消除方法，其特征在于，包括以下步骤：

接收有效像素单元输出的电平信号，其中，所述电平信号包括第一次电平信号和第二次电平信号；

当接收到所述第一次电平信号和斜波信号时开始第一次计数，并当所述斜波信号的幅值与所述第一次电平信号的幅值相等时停止所述第一次计数，得到第一计数值；

当接收到所述第二次电平信号和所述斜波信号时进行计时，并在延迟预定时钟周期后开始第二次计数，以及当所述斜波信号的幅值与所述第二次电平信号的幅值相等时停止所述第二次计数，得到第二计数值，其中，所述预定时钟周期为无光像素单元的黑电平值；

根据所述第一计数值和所述第二计数值得到所述有效像素单元输出的电平信号转换后的数字信号，其中，将所述第二计数值和所述第一计数值进行相减，以得到所述有效像素单元输出的电平信号转换后的数字信号。

2.根据权利要求1所述的黑电平的消除方法，其特征在于，还包括：接收无光像素单元输出的电平信号，并将所述无光像素单元输出的电平信号转换为无光像素单元的数字信号；

计算多个所述无光像素单元的数字信号的平均值，并将所述平均值作为所述无光像素单元的黑电平值。

3.一种黑电平的消除系统，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收有效像素单元输出的电平信号，其中，所述电平信号包括第一次电平信号和第二次电平信号；

斜波发生器，用于根据斜波控制信号生成斜波信号；

比较器，用于在所述斜波信号的幅值与所述第一次电平信号的幅值相等以及所述斜波信号的幅值与所述第二次电平信号的幅值相等时输出计数停止信号；

计数器，用于分别在接收到第一计数控制信号和第二计数控制信号时开始计数，并在接收到所述计数停止信号时停止计数，得到对应的第一计数值和第二计数值，并根据所述第一计数值和所述第二计数值得到所述电平信号转换后的数字信号，其中，所述计数器将所述第二计数值和所述第一计数值进行相减，以得到所述有效像素单元输出的电平信号转换后的数字信号；

控制器，用于生成所述斜波控制信号，并在所述比较器接收到所述第一次电平信号和所述斜波信号时，生成所述第一计数控制信号，以及在所述比较器接收到所述第二次电平信号和所述斜波信号时，延迟预定时钟周期后生成所述第二计数控制信号，其中，所述预定时钟周期为无光像素单元的黑电平值。

4.根据权利要求3所述的黑电平的消除系统，其特征在于，所述计数器还用于：计算多个无光像素单元的数字信号的平均值，并将所述平均值作为所述无光像素单元的黑电平值。

5.根据权利要求3所述的黑电平的消除系统，其特征在于，还包括：开关模块，用于在所述计数器得到所述电平信号转换后的数字信号之后导通；

锁存器，用于存储所述电平信号转换后的数字信号。

6.一种图像传感器，其特征在于，包括：根据权利要求3-5任一项所述的黑电平的消除系统。

说明书

黑电平的消除方法、系统及具有该系统的图像传感器

技术领域

[0001] 本发明涉及图像处理技术领域，特别涉及一种黑电平的消除方法、一种黑电平的消除系统以及具有黑电平的消除系统的图像传感器。

背景技术

[0002] 由于CIS(CMOS Image Sensors，CMOS图像传感器)具有功耗低，可以在同一芯片上集成传感器和处理电路等优点，因而在图像处理中使用得越来越普及。

[0003] 通常，CIS由像素单元阵列以及相应的处理电路组成，像素单元阵列中的像素单元将光信号转换为电信号，并传输到相应的处理电路进行处理。其中，像素单元阵列通常分为
3类：虚拟像素单元(dummy pixel)、无光像素单元(dark pixel)和有效像素单元(active 
pixel)，虚拟像素单元用于减少工艺误差，无光像素单元用于模拟无光下像素单元的噪声
等，而有效像素单元为有效的像素单元。

[0004] 在对图像处理过程中，通常是在一帧图像中，先将所有的无光像素单元的信号解析出来，并计算所有无光像素单元信号的解析结果的平均值以得到黑电平值(Black 
Level)，然后在解析有效像素单元的信号时将黑电平值减掉，以消除有效像素单元引起的
一部分噪声。

[0005] 相关技术中，黑电平的去除方式是：将所有无光像素单元的信号解析结果进行平均以得到黑电平值，并将黑电平值进行存储。然后，将所有有效像素单元的信号解析出来，
并将解析结果进行存储。进而，在数字电路中将有效像素单元信号的解析结果与黑电平值
相减以去除黑电平。然而，由于在数字电路中将有效像素单元信号的解析结果与黑电平值
相减需要一定的时间，因此现有的去除黑电平的方法处理速度比较慢。

发明内容

[0006] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种黑电平的消除方法，该方法在第二次电平信号的转换过程中减掉了
黑电平值，因此实现了第二电平信号转换的同时消除了黑电平，从而省去了在数字电路中
实现有效像素单元的解析结果与黑电平值相减所需要的时间。

[0007] 本发明的另一个目的在于提出一种黑电平的消除系统。本发明的又一个目的在于提出一种图像传感器。

[0008] 为实现上述目的，本发明一方面实施例提出的一种黑电平的消除方法，包括以下步骤：接收有效像素单元输出的电平信号，其中，所述电平信号包括第一次电平信号和第二
次电平信号；当接收到所述第一次电平信号和斜波信号时开始第一次计数，并当所述斜波
信号的幅值与所述第一次电平信号的幅值相等时停止所述第一次计数，得到第一计数值；
当接收到所述第二次电平信号和所述斜波信号时进行计时，并在延迟预定时钟周期后开始
第二次计数，以及当所述斜波信号的幅值与所述第二次电平信号的幅值相等时停止所述第
二次计数，得到第二计数值，其中，所述预定时钟周期为无光像素单元的黑电平值；根据所
述第一计数值和所述第二计数值得到所述有效像素单元输出的电平信号转换后的数字信
号。

[0009] 本发明实施例的黑电平的消除方法，将黑电平值作为延时的时钟周期的周期数，在对有效像素单元输出的signal信号进行转换时，将计数器开始计数的控制端CNT_Syn相
对于斜波发生器输出的斜波信号开始下降的控制端Ramp_En延时预定个数的时钟周期，以
在signal信号的转换过程中减掉黑电平值，因此实现了在signal信号转换的同时消除了黑
电平，省去了将有效像素单元的解析结果与黑电平值存储后在数字电路中相减所需要的时
间。

[0010] 根据本发明的一个实施例，上述的黑电平的消除方法，还包括：接收无光像素单元输出的电平信号，并将所述无光像素单元输出的电平信号转换为无光像素单元的数字信
号；计算多个所述无光像素单元的数字信号的平均值，并将所述平均值作为所述无光像素
单元的黑电平值。

[0011] 根据本发明的一个实施例，所述根据所述第一计数值和所述第二计数值得到所述有效像素单元输出的电平信号转换后的数字信号，具体包括：将所述第二计数值和所述第
一计数值进行相减，以得到所述有效像素单元输出的电平信号转换后的数字信号。

[0012] 为实现上述目的，本发明另一方面实施例提出的黑电平的消除系统，包括：接收模块，用于接收有效像素单元输出的电平信号，其中，所述电平信号包括第一次电平信号和第
二次电平信号；斜波发生器，用于根据斜波控制信号生成斜波信号；比较器，用于在所述斜
波信号的幅值与所述第一次电平信号的幅值相等以及所述斜波信号的幅值与所述第二次
电平信号的幅值相等时输出计数停止信号；计数器，用于分别在接收到第一计数控制信号
和第二计数控制信号时开始计数，并在接收到所述计数停止信号时停止计数，得到对应的
第一计数值和第二计数值，并根据所述第一计数值和所述第二计数值得到所述电平信号转
换后的数字信号；控制器，用于生成所述斜波控制信号，并在所述比较器接收到所述第一次
电平信号和所述斜波信号时，生成所述第一计数控制信号，以及在所述比较器接收到所述
第二次电平信号和所述斜波信号时，延迟预定时钟周期后生成所述第二计数控制信号，其
中，所述预定时钟周期为无光像素单元的黑电平值。

[0013] 本发明实施例的黑电平的消除系统，将黑电平值作为延时的时钟周期的周期数，在对有效像素单元输出的signal信号进行转换时，将计数器开始计数的控制端CNT_Syn相
对于斜波发生器输出的斜波信号开始下降的控制端Ramp_En延时预定个数的时钟周期，以
在signal信号的转换过程中减掉黑电平值，因此实现了在signal信号转换的同时消除了黑
电平，省去了将有效像素单元的解析结果与黑电平值存储后在数字电路中相减所需要的时
间。

[0014] 根据本发明的一个实施例，所述计数器还用于：计算多个无光像素单元的数字信号的平均值，并将所述平均值作为所述无光像素单元的黑电平值。

[0015] 根据本发明的一个实施例，所述计数器根据所述第一计数值和所述第二计数值得到所述有效像素单元输出的电平信号转换后的数字信号，具体包括：将所述第二计数值和
所述第一计数值进行相减，以得到所述有效像素单元输出的电平信号转换后的数字信号。

[0016] 根据本发明的一个实施例，黑电平的消除系统还包括：开关模块，用于在所述计数器得到所述电平信号转换后的数字信号之后导通；锁存器，用于存储所述电平信号转换后
的数字信号。

[0017] 此外，本发明的实施例还提出了一种图像传感器，其包括上述的黑电平的消除系统。

[0018] 本发明实施例的图像传感器，将黑电平值作为延时的时钟周期的周期数，在对有效像素单元输出的signal信号进行转换时，将计数器开始计数的控制端CNT_Syn相对于斜
波发生器输出的斜波信号开始下降的控制端Ramp_En延时预定个数的时钟周期，以在
signal信号的转换过程中减掉黑电平值，因此实现了在signal信号转换的同时消除了黑电
平，省去了将有效像素单元的解析结果与黑电平值存储后在数字电路中相减所需要的时
间。

附图说明

[0019] 图1是根据本发明实施例的黑电平的消除方法的流程图；

[0020] 图2中示出了像素单元阵列中每一列有效像素单元的模数转换器的拓扑结构；

[0021] 图3是根据本发明一个实施例的对有效像素单元的信号进行解析时的时序图；

[0022] 图4是根据本发明一个具体实施例的黑电平的消除方法的流程图；

[0023] 图5是根据本发明一个实施例的对无光像素单元的信号进行解析时的时序图；以及

[0024] 图6是根据本发明实施例的黑电平的消除系统的结构示意图。

具体实施方式

[0025] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0026] 下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的黑电平的消除方法、黑电平的消除系统以及具有该黑电平的消除系统的图像传感器。

[0027] 图1是根据本发明实施例的黑电平的消除方法的流程图。如图1所示，该黑电平的消除方法包括以下步骤：

[0028] S1，接收有效像素单元输出的电平信号，其中，电平信号包括第一次电平信号和第二次电平信号。

[0029] 具体地，在解析有效像素单元的信号时，为了消除有效像素单元引起的固定模式噪声PFN，CIS一般需要采用双采样技术，简单来说就是解析两次有效像素单元输出的电平
信号，即第一次电平信号和第二次电平信号。其中，第一次电平信号为reset信号(简记为
Vr)，第二次电平信号为signal信号(简记为Vs)，signal信号和reset信号之差(Vs-Vr)即是
有效像素单元的输出信号。

[0030] S2，当接收到第一次电平信号和斜波信号时开始第一次计数，并当斜波信号的幅值与第一次电平信号的幅值相等时停止第一次计数，得到第一计数值。

[0031] 具体地，模数转换器ADC用来将有效像素单元输出的电平信号转换成数字信号，进而生成图像。例如，可采用列级模数转换器column level ADC，其中，优选地，可采用单斜率
列级模数转换器，由于单斜率列级模数转换器的结构简单易于实现，因此在图像处理时通
常会采用该模数转换器。

[0032] 具体而言，图2中示出了像素单元阵列中每一列有效像素单元的模数转换器的拓扑结构。如图2所示，有效像素单元输出reset信号Vr和signal信号Vs。像素单元阵列中的所
有有效像素单元共用斜波发生器，斜波发生器用于输出斜波信号Vramp。Ramp_En为斜波信
号Vramp开始下降的控制端，在Ramp_En信号的上升沿到来时斜波信号Vramp开始下降。比较
器用于对有效像素单元输出的电平信号Vout(Vr/Vs)与斜波信号Vramp的大小(幅值)进行
比较，并在斜波信号Vramp与电平信号Vout(Vr/Vs)相等时，输出信号翻转。计数器用于量化
斜波信号Vramp与电平信号Vout(Vr/Vs)相等所需的下降时间，以二进制值表示。CNT_Syn为
计数器开始计数的控制端，在CNT_Syn信号的上升沿到来时计数器开始计数。CNT_Clk为计
数器提供时钟信号。锁存器用于锁存计数器的输出结果。

[0033] 如图3所示，在本发明的实施例中，在对有效像素单元的信号进行解析时，首先有效像素单元输出reset信号Vr，斜波发生器输出斜波信号Vramp，并且此时斜波发生器输出
的斜波信号Vramp为其初始电压Vramp_ini。然后在Ramp_En的第一个上升沿出现时，斜波信
号Vramp开始下降，并在CNT_Syn的第一个上升沿出现时，计数器开始计数。然后当斜波信号
Vramp下降到与reset信号Vr相等时，计数器停止计数。此时reset信号Vr转换完成，计数器
得到第一计数值。

[0034] S3，当接收到第二次电平信号和斜波信号时进行计时，并在延迟预定时钟周期后开始第二次计数，以及当斜波信号的幅值与第二次电平信号的幅值相等时停止第二次计
数，得到第二计数值，其中，预定时钟周期为无光像素单元的黑电平值。

[0035] 具体地，如图3所示，在reset信号Vr转换完成后，有效像素单元输出signal信号Vs，且斜波发生器输出的斜波信号Vramp回到其初始电压Vramp_ini。然后在Ramp_En的第二
个上升沿出现时，斜波信号Vramp开始下降，进而在延迟n个时钟周期后，CNT_Syn的第二个
上升沿出现，计数器开始计数。其中，延迟的时钟周期的个数n为根据无光像素单元的解析
结果计算平均值得到的黑电平值。进而，当斜波信号Vramp下降到与signal信号Vs相等时，
计数器停止计数。此时signal信号Vs转换完成，计数器得到第二计数值。

[0036] 应当理解的是，计算黑电平值的方式可采用现有的方式实现，为了避免冗余，此处不再复赘。

[0037] S4，根据第一计数值和第二计数值得到有效像素单元输出的电平信号转换后的数字信号。

[0038] 具体地，在计数器中计算signal信号Vs的转换结果和reset信号Vr的转换结果的差值，即计算第二计数值与第一计数值的差值，此时开关S导通，将第二计数值与第一计数
值的差值写入到锁存器中。

[0039] 本发明实施例的黑电平的消除方法，将黑电平值作为延时的时钟周期的周期数，在对有效像素单元输出的signal信号进行转换时，将计数器开始计数的控制端CNT_Syn相
对于斜波发生器输出的斜波信号开始下降的控制端Ramp_En延时预定个数的时钟周期，以
在signal信号的转换过程中减掉黑电平值，因此实现了在signal信号转换的同时消除了黑
电平，省去了将有效像素单元的解析结果与黑电平值存储后在数字电路中相减所需要的时
间。

[0040] 图4是根据本发明一个具体实施例的黑电平的消除方法的流程图。如图4所示，该黑电平的消除方法包括以下步骤：

[0041] S1，接收无光像素单元输出的电平信号，并将无光像素单元输出的电平信号转换为无光像素单元的数字信号。

[0042] 具体地，在解析无光像素单元的信号时，也需要解析两次无光像素单元输出的电平信号，为了便于说明，这里仍将无光像素单元输出的第一次电平信号简记为Vr，将无光像
素单元输出的第二次电平信号简记为Vs。

[0043] 具体而言，图2中示出的模数转换器的拓扑结构同样适用于无光像素单元。如图2所示，无光像素单元输出reset信号Vr和signal信号Vs。像素单元阵列中的所有无光像素单
元共用斜波发生器，斜波发生器用于输出斜波信号Vramp。Ramp_En为斜波信号Vramp开始下
降的控制端，在Ramp_En信号的上升沿到来时斜波信号Vramp开始下降。比较器用于对无光
像素单元输出的电平信号Vout(Vr/Vs)与斜波信号Vramp的大小(幅值)进行比较，并在斜波
信号Vramp与电平信号Vout(Vr/Vs)相等时，输出信号翻转。计数器用于量化斜波信号Vramp
与电平信号Vout(Vr/Vs)相等所需的下降时间，以二进制值表示。CNT_Syn为计数器开始计
数的控制端，在CNT_Syn信号的上升沿到来时计数器开始计数。CNT_Clk为计数器提供时钟
信号。锁存器用于锁存计数器的输出结果。

[0044] 如图5所示，在本发明的实施例中，在对无光像素单元的信号进行解析时，首先无光像素单元输出reset信号Vr，斜波发生器输出斜波信号Vramp，并且此时斜波发生器输出
的斜波信号Vramp为其初始电压Vramp_ini。然后在Ramp_En的第一个上升沿出现时，斜波信
号Vramp开始下降，并在CNT_Syn的第一个上升沿出现时，计数器开始计数。然后当斜波信号
Vramp下降到与reset信号Vr相等时，计数器停止计数。此时reset信号Vr转换完成，计数器
得到第三计数值。

[0045] 进而，在reset信号Vr转换完成后，无光像素单元输出signal信号Vs，且斜波发生器输出的斜波信号Vramp回到其初始电压Vramp_ini。然后在Ramp_En的第二个上升沿出现
时，斜波信号Vramp开始下降，并且在Ramp_En的第二个上升沿出现时，CNT_Syn的第二个上
升沿同时出现，计数器开始计数。进而，当斜波信号Vramp下降到与signal信号Vs相等时，计
数器停止计数。此时signal信号Vs转换完成，计数器得到第四计数值。

[0046] 进而，在计数器中计算signal信号Vs的转换结果和reset信号Vr的转换结果的差值，即计算第四计数值与第三计数值的差值，此时开关S导通，将第四计数值与第三计数值
的差值写入到锁存器中。

[0047] S2，计算多个无光像素单元的数字信号的平均值，并将平均值作为无光像素单元的黑电平值。

[0048] 具体地，对所有的无光像素单元重复上述操作，得到每个无光像素单元的数字信号，并计算所有无光像素单元的数字信号的平均值以得到黑电平值，即多个无光像素单元
输出的电平信号的第四计数值与第三计数值的差值的平均值即为黑电平值。

[0049] S3，接收有效像素单元输出的电平信号，其中，电平信号包括第一次电平信号和第二次电平信号。

[0050] S4，当接收到第一次电平信号和斜波信号时开始第一次计数，并当斜波信号的幅值与第一次电平信号的幅值相等时停止第一次计数，得到第一计数值。

[0051] S5，当接收到第二次电平信号和斜波信号时进行计时，并在延迟预定时钟周期后开始第二次计数，以及当斜波信号的幅值与第二次电平信号的幅值相等时停止第二次计
数，得到第二计数值，其中，预定时钟周期为无光像素单元的黑电平值。

[0052] S6，根据第一计数值和第二计数值得到有效像素单元输出的电平信号转换后的数字信号。

[0053] 本发明实施例的黑电平的消除方法，根据无光像素单元的解析结果计算出黑电平值，将黑电平值作为延时的时钟周期的周期数，在对有效像素单元输出的signal信号进行
转换时，将计数器开始计数的控制端CNT_Syn相对于斜波发生器输出的斜波信号开始下降
的控制端Ramp_En延时预定个数的时钟周期，以在signal信号的转换过程中减掉黑电平值，
因此实现了在signal信号转换的同时消除了黑电平，省去了将有效像素单元的解析结果与
黑电平值存储后在数字电路中相减所需要的时间。为了实现上述实施例，本发明还提出一
种黑电平的消除系统。

[0054] 图6是根据本发明实施例的黑电平的消除系统的结构示意图。如图6所示，该黑电平的消除系统包括：接收模块100、斜波发生器200、比较器300、计数器400、控制器500、开关
模块600和锁存器700。

[0055] 具体地，接收模块100用于接收有效像素单元输出的电平信号，其中，电平信号包括第一次电平信号和第二次电平信号。其中，在解析有效像素单元的信号时，需要解析两次
有效像素单元输出的电平信号，即第一次电平信号和第二次电平信号。其中，第一次电平信
号为reset信号(简记为Vr)，第二次电平信号为signal信号(简记为Vs)，signal信号和
reset信号之差(Vs-Vr)即是有效像素单元的输出信号。

[0056] 斜波发生器200用于根据斜波控制信号生成斜波信号。比较器300用于在斜波信号的幅值与第一次电平信号的幅值相等以及斜波信号的幅值与第二次电平信号的幅值相等
时输出计数停止信号。计数器400用于分别在接收到第一计数控制信号和第二计数控制信
号时开始计数，并在接收到计数停止信号时停止计数，得到对应的第一计数值和第二计数
值，并根据第一计数值和第二计数值得到电平信号转换后的数字信号。

[0057] 控制器500用于生成斜波控制信号，并在比较器接收到第一次电平信号和斜波信号时，生成第一计数控制信号，以及在比较器接收到第二次电平信号和斜波信号时，延迟预
定时钟周期后生成第二计数控制信号，其中，预定时钟周期为无光像素单元的黑电平值。

[0058] 具体地，如图3所示，在本发明的实施例中，在对有效像素单元的信号进行解析时，首先有效像素单元输出reset信号Vr，控制器500控制斜波发生器200输出斜波信号Vramp，
此时斜波发生器200输出的斜波信号Vramp为其初始电压Vramp_ini。然后在Ramp_En的第一
个上升沿出现时，斜波信号Vramp开始下降，并在CNT_Syn的第一个上升沿出现时，控制器
500控制计数器400开始计数。然后当比较器300比较斜波信号Vramp下降到与reset信号Vr
相等时，计数器400停止计数。此时reset信号Vr转换完成，计数器400得到第一计数值。

[0059] 进而，在reset信号Vr转换完成后，有效像素单元输出signal信号Vs，且控制器500控制斜波发生器200输出的斜波信号Vramp回到其初始电压Vramp_ini。然后在Ramp_En的第
二个上升沿出现时，斜波信号Vramp开始下降，进而在延迟n个时钟周期后，CNT_Syn的第二
个上升沿出现，控制器500控制计数器400开始计数。其中，延迟的时钟周期的个数n为根据
无光像素单元的解析结果计算平均值得到的黑电平值。进而，当比较器300比较斜波信号
Vramp下降到与signal信号Vs相等时，计数器400停止计数。此时signal信号Vs转换完成，计
数器400得到第二计数值。

[0060] 进而，开关模块600在计数器400得到电平信号转换后的数字信号之后导通，锁存器700存储电平信号转换后的数字信号。也就是说计数器400计算signal信号Vs的转换结果
和reset信号Vr的转换结果的差值，即计算第二计数值与第一计数值的差值，此时开关模块
600导通，控制将第二计数值与第一计数值的差值写入到锁存器700中。

[0061] 本发明实施例的黑电平的消除系统，将黑电平值作为延时的时钟周期的周期数，在对有效像素单元输出的signal信号进行转换时，将计数器开始计数的控制端CNT_Syn相
对于斜波发生器输出的斜波信号开始下降的控制端Ramp_En延时预定个数的时钟周期，以
在signal信号的转换过程中减掉黑电平值，因此实现了在signal信号转换的同时消除了黑
电平，省去了将有效像素单元的解析结果与黑电平值存储后在数字电路中相减所需要的时
间。

[0062] 在本发明的一个实施例中，计数器400还用于计算多个无光像素单元的数字信号的平均值，并将平均值作为无光像素单元的黑电平值。具体地，在解析无光像素单元的信号
时，也需要解析两次无光像素单元输出的电平信号，为了便于说明，这里仍将无光像素单元
输出的第一次电平信号简记为Vr，将无光像素单元输出的第二次电平信号简记为Vs。

[0063] 如图5所示，在对无光像素单元的信号进行解析时，首先无光像素单元输出reset信号Vr，控制器500控制斜波发生器200输出斜波信号Vramp，并且此时斜波发生器200输出
的斜波信号Vramp为其初始电压Vramp_ini。然后在Ramp_En的第一个上升沿出现时，斜波信
号Vramp开始下降，并在CNT_Syn的第一个上升沿出现时，控制器500控制计数器400开始计
数。然后当比较器300比较斜波信号Vramp下降到与reset信号Vr相等时，计数器400停止计
数。此时reset信号Vr转换完成，计数器400得到第三计数值。

[0064] 进而，在reset信号Vr转换完成后，无光像素单元输出signal信号Vs，且控制器500控制斜波发生器200输出的斜波信号Vramp回到其初始电压Vramp_ini。然后在Ramp_En的第
二个上升沿出现时，斜波信号Vramp开始下降，并且在Ramp_En的第二个上升沿出现时CNT_
Syn的第二个上升沿同时出现，控制器500控制计数器400开始计数。进而，当比较器300比较
斜波信号Vramp下降到与signal信号Vs相等时，计数器400停止计数。此时signal信号Vs转
换完成，计数器400得到第四计数值。

[0065] 进而，计数器400计算signal信号Vs的转换结果和reset信号Vr的转换结果的差值，即计算第四计数值与第三计数值的差值，此时开关模块600导通，将第四计数值与第三
计数值的差值写入到锁存器700中。

[0066] 本发明实施例的黑电平的消除系统，根据无光像素单元的解析结果计算出黑电平值，将黑电平值作为延时的时钟周期的周期数，在对有效像素单元输出的signal信号进行
转换时，将计数器开始计数的控制端CNT_Syn相对于斜波发生器输出的斜波信号开始下降
的控制端Ramp_En延时预定个数的时钟周期，以在signal信号的转换过程中减掉黑电平值，
因此实现了在signal信号转换的同时消除了黑电平，省去了将有效像素单元的解析结果与
黑电平值存储后在数字电路中相减所需要的时间。

[0067] 为了实现上述实施例，本发明还提出一种图像传感器，包括本发明实施例的黑电平的消除系统。

[0068] 本发明实施例的图像传感器，将黑电平值作为延时的时钟周期的周期数，在对有效像素单元输出的signal信号进行转换时，将计数器开始计数的控制端CNT_Syn相对于斜
波发生器输出的斜波信号开始下降的控制端Ramp_En延时预定个数的时钟周期，以在
signal信号的转换过程中减掉黑电平值，因此实现了在signal信号转换的同时消除了黑电
平，省去了将有效像素单元的解析结果与黑电平值存储后在数字电路中相减所需要的时
间。

[0069] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0070] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三
个等，除非另有明确具体的限定。

[0071] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0072] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

[0073] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技
术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。

[0074] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述
实施例进行变化、修改、替换和变型。