双模式图像传感器和使用双模式图像传感器的方法技术

本申请涉及双模式图像传感器和使用双模式图像传感器的方法。图像传感器包括片上感测阵列、片上模拟向数字转换器和片上处理器。传感器阵列具有离散传感器元件的行和列。双模式图像传感器具有场景感测模式和图像捕获模式，场景感测模式和图像捕获模式使用成像光学器件的相同集合。处理器包括双现场寄存器；一个用于场景感测模式并且另一个用于图像捕获模式。场景感测模式配置为将对象感测、运动检测、焦点评估和光照测量的结果输出给模拟向数字转换器。图像捕获模式配置为将所捕获的图像输出给模拟向数字转换器，模拟向数字转换器配置为将数字数据发送给处理器。处理器配置为基于场景感测模式的输出结果而从场景感测模式切换到图像捕获模式。

【技术实现步骤摘要】
双模式图像传感器和使用双模式图像传感器的方法
本专利技术涉及成像传感器，并且特别地涉及其中两个模式使用成像光学器件的公共集合的双模式图像传感器。
技术介绍
一般而言，成像系统（包括数字相机）要求分离的传感器以进行场景感测、IR运动感测、超声距离感测、焦点感测以及专用聚焦像素。这些分离的传感器提供关于对象检测、以及运动感测、聚焦评估、曝光测量的信息和其它信息。这些分离的传感器使用用于每一个功能的分离光学器件。这增加了系统尺寸并且还引入了成像光学器件与感测光学器件之间的残留误差。一些传感器使用片上聚焦像素（焦点检测像素）来提供聚焦信息（诸如对蜂窝电话应用中的自动聚焦像素进行相位检测），而大部分类似相机使用图像分析进行评估聚焦。相位检测聚焦像素使用传感器阵列上的图像区域来实现更高的聚焦速度，而图像分析聚焦可能用相对较慢的聚焦而具有真实完整的分辨率。因此，存在针对一种具有单个成像光学器件的成像传感器的需要，所述成像传感器可以提供由成像系统要求的所有功能。
技术实现思路
因而，在一个方面中，本专利技术涵盖了一种具有用于曝光、增益、时钟、帧速率、子采样和分箱（binning）的控制的双模式图像传感器。在示例性实施例中，双模式图像传感器包括成像光学器件的集合、芯片上的感测阵列、将模拟值转换成数字数据的芯片上的模拟向数字转换器、以及处理数字数据的芯片上的处理器。传感器阵列具有离散传感器元件的行和列。传感器阵列配置为通过成像光学器件接收光。处理器提供有双现场寄存器。双模式图像传感器具有场景感测模式和图像捕获模式。场景感测模式和图像捕获模式使用成像光学器件的集合。双现场寄存器中的一个寄存器用于场景感测模式，并且双现场寄存器中的第二个寄存器用于图像捕获模式。场景感测模式配置为将对象感测、运动检测、焦点评估和光照测量的结果输出给模拟向数字转换器。图像捕获模式配置为将所捕获的图像输出给模拟向数字转换器。模拟向数字转换器配置为将数字数据发送给处理器。处理器配置为基于来自模拟向数字转换器的关于场景感测模式中的输出结果的数字数据而从场景感测模式切换到图像捕获模式。在双模式图像传感器的另一个示例性实施例中，场景感测模式具有用于使用传感器阵列以用于行扫描或区域扫描的扫描的传感器配置。行扫描可以是单行、多行或者分离的多行扫描。区域扫描可以是单区域或者多区域扫描。在双模式图像传感器的另一个示例性实施例中，图像捕获模式使用传感器阵列的完整分辨率来提供图像数据。在双模式图像传感器的另一个示例性实施例中，场景感测模式在低时钟频率之下。在双模式图像传感器的另一个示例性实施例中，处理器提供场景分析并且基于来自场景感测模式的数字数据而将结果重新映射至传感器输出。在双模式图像传感器的另一个示例性实施例中，处理器配置为基于来自模拟向数字转换器的关于场景感测模式中的输出结果指示没有感测到运动的数字数据而在电力节省模式中操作双图像传感器。在双模式图像传感器的另一个示例性实施例中，成像光学器件提供有红外光照滤波器。处理器配置为基于来自模拟向数字转换器的关于场景感测模式中的输出结果指示低光条件的数字数据而激活红外光照滤波器。在双模式图像传感器的另一个示例性实施例中，处理器提供有用于存储感测输入和输出的另外的寄存器。处理器还提供有内部集成电路。所述另外的寄存器是利用内部集成电路可访问的。在双模式图像传感器的另一个示例性实施例中，处理器提供有对象检测以便确定来自数字数据的输出帧之间的差异。处理器还提供有对象速度矢量算法以便针对运动检测而使来自数字数据的输出帧之间的差异相关。处理器配置为基于对象检测和运动检测而从场景感测模式切换到图像捕获模式。在又一个示例性实施例中，双模式图像传感器进一步包括输出管脚。输出管脚电气连接到处理器的输出。输出管脚由处理器配置用于基于双模式图像传感器处在图像捕获模式中而输出图像数据、像素时钟、水平同步和竖直同步。输出管脚由处理器配置用于基于双模式图像传感器处在场景感测模式中而平均场景光照水平、x和y运动速度以及聚焦信号。在双模式图像传感器的另一个示例性实施例中，图像捕获模式和场景感测模式同时操作。处理器配置为分析场景感测数据。处理器还配置为基于场景感测数据来控制增益、曝光、变焦、自动聚焦和图像处理校正，以改进图像捕获模式数据。在双模式图像传感器的另一个示例性实施例中。处理器提供有附加的寄存器以便存储场景感测数据。处理器还提供有内部集成电路。内部集成电路提供有对存储场景感测数据的寄存器的访问。场景感测数据对于双模式图像传感器的用户而言可访问。场景感测数据对于所述用户而言可访问，从而使其添附到可用作输出的视频数据流和图像数据文件。在双模式图像传感器的另一个示例性实施例中，图像捕获模式和场景感测模式交替操作。场景感测模式在长的图像捕获帧之间的短的帧时段内进行操作。处理器配置为分析场景感测数据。处理器还配置为基于场景感测数据来控制增益、曝光、变焦、自动聚焦和图像处理校正，以改进图像捕获模式数据。在另一个方面中，本专利技术涵盖了一种用于使用双模式图像传感器的过程，所述双模式图像传感器具有用于图像捕获模式和场景感测模式的成像光学器件的单个集合。在过程的示例性实施例中，步骤包括：初始化图像传感器；提供用于图像捕获模式的激活准则；初始化场景感测模式；在场景感测模式中提供关于对象感测、运动检测、焦点评估和光照测量的数据；确定所提供的数据是否满足激活准则；基于所提供的数据满足激活准则而触发图像捕获模式；基于所提供的数据不满足激活准则而继续场景感测模式；捕获图像；输出所得图像；分析所得图像；基于所得图像的分析来确定图像捕获是否应当重复；以及基于在确定图像捕获是否应当是重复步骤时的肯定确定而重复捕获图像的步骤。在另一个示例性实施例中，过程还包括以下步骤：在确定图像捕获是否应当重复的步骤之后，基于在确定图像捕获是否应当是重复步骤时的否定确定而重新初始化场景感测模式。在过程的另一个示例性实施例中，初始化传感器的步骤之前有为双模式图像传感器加电的步骤。在过程的又一个示例性实施例中，初始化步骤由图像运动传感器激活。本专利技术的前述说明性总结和其它示例性目标和/或优点，以及实现所述总结、目的和/或优点的方式，进一步在接下来的具体实施方式及其附图中解释。附图说明图1示意性描绘了依照本专利技术的双模式图像传感器的布局的一个实施例。图2示意性描绘了依照本专利技术的可能的场景感测模式扫描配置。图3示意性描绘了图像捕获模式中的双模式传感器的输出管脚布局的示例性实施例。图4示意性描绘了场景感测模式中的双模式传感器的输出管脚布局的示例性实施例。图5示意性描绘了本专利技术的双模式传感器的工作流程的示例性实施例。图6示意性扩展了图5的处理器，以描绘本专利技术的双模式传感器的处理器中的工作流程的示例性实施例。图7示意性扩展了图6的处理器的分析部分（analysissection），以描绘本专利技术的双模式传感器的处理器中的分析的工作流程的示例性实施例。图8示意性描绘了依照本专利技术的双模式图像传感器的过程的示例性实施例。具体实施方式本专利技术涵盖了一种双模式图像传感器。图1图示了依照本专利技术的双模式图像传感器（10）的示例性实施例的布局。参照图1，双模式图像传感器（10）提供有传感器阵列（20）、模拟向数字（A/D）转换器模块、时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有用于曝光、增益、时钟、帧速率、子采样和分箱的控制的双模式图像传感器，所述传感器包括：成像光学器件的集合；片上的感测阵列，传感器阵列具有离散传感器元件的行和列，传感器阵列配置为通过成像光学器件接收光；场景感测模式；图像捕获模式；场景感测模式和图像捕获模式使用成像光学器件的集合；片上的模拟向数字转换器，用来将模拟值转换成数字数据；片上的处理器，用来处理数字数据，处理器具有双现场寄存器，一个寄存器用于场景感测模式，并且第二个寄存器用于图像捕获模式；场景感测模式配置为将对象感测、运动检测、焦点评估和光照测量的结果输出到模拟向数字转换器；图像捕获模式配置为将所捕获的图像输出到模拟向数字转换器；模拟向数字转换器配置为将数字数据发送给处理器；以及处理器配置为基于来自模拟向数字转换器的关于场景感测模式中的输出结果的数字数据而从场景感测模式切换到图像捕获模式。

【技术特征摘要】
2016.06.21 US 15/1879421.一种具有用于曝光、增益、时钟、帧速率、子采样和分箱的控制的双模式图像传感器，所述传感器包括：成像光学器件的集合；片上的感测阵列，传感器阵列具有离散传感器元件的行和列，传感器阵列配置为通过成像光学器件接收光；场景感测模式；图像捕获模式；场景感测模式和图像捕获模式使用成像光学器件的集合；片上的模拟向数字转换器，用来将模拟值转换成数字数据；片上的处理器，用来处理数字数据，处理器具有双现场寄存器，一个寄存器用于场景感测模式，并且第二个寄存器用于图像捕获模式；场景感测模式配置为将对象感测、运动检测、焦点评估和光照测量的结果输出到模拟向数字转换器；图像捕获模式配置为将所捕获的图像输出到模拟向数字转换器；模拟向数字转换器配置为将数字数据发送给处理器；以及处理器配置为基于来自模拟向数字转换器的关于场景感测模式中的输出结果的数字数据而从场景感测模式切换到图像捕获模式。2.权利要求1所述的双模式图像传感器，其中场景感测模式具有用于使用传感器阵列的扫描的传感器配置，所述扫描选自行扫描和区域扫描。3.权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯琛，T冼，PA焦尔达诺，EC布雷默，SP基尔尼，
申请(专利权)人：手持产品公司，
类型：发明
国别省市：美国,US