图像传感器及其控制方法技术

提供了一种能够在保持高灵敏度和高分辨率的同时提高处理速度的图像传感器及其控制方法。所述图像传感器包括：像素块，对应一种滤波颜色且包括多个光电转换元件，其中，一个光电转换元件对应构成所述像素块的每个像素；多个电荷/电压转换器，用于将所述像素块包含的光电转换元件输出的电荷转换为电压；信号转换器，与所述多个电荷/电压转换器连接，以共同转换每个像素块包含的多个电荷/电压转换器输出的电压信号。在一实施例中，图像传感器包括至少一个电荷/电压转换器，其中，所述至少一个电荷/电压转换器由与所述至少一个电荷/电压转换器分开排列的像素所对应的至少一个光电转换元件共享。

Image Sensor and Its Control Method

An image sensor and its control method which can improve the processing speed while maintaining high sensitivity and resolution are provided. The image sensor includes: a pixel block corresponding to a filter color and a plurality of photoelectric conversion elements, in which one photoelectric conversion element corresponds to each pixel constituting the pixel block; a plurality of charge/voltage converters for converting the charge output from the photoelectric conversion element contained in the pixel block into a voltage; and a signal converter, with the plurality of charge/voltage converters. The device is connected to jointly convert the voltage signals from multiple charge/voltage converters contained in each pixel block. In an embodiment, the image sensor includes at least one charge/voltage converter, in which the at least one charge/voltage converter is shared by at least one photoelectric conversion element corresponding to the pixels arranged separately from the at least one charge/voltage converter.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】图像传感器及其控制方法
本专利技术涉及一种图像传感器及其控制方法，更具体地，涉及一种用于蜂窝电话的相机功能等的图像传感器及其控制方法。
技术介绍
将光转换为电信号的如CMOS图像传感器等图像传感器包括针对色彩滤波阵列中每种颜色以矩阵形式的多个光电转换元件。所述光电转换元件例如可以通过光电二极管实现，将入射光转换为与光量对应的电荷并存储所述电荷。所述存储的电荷被转换为电压，所述电压又被转换为与每种颜色对应的数字信号以输出。近来，为了满足对具有高灵敏度和高分辨率的图像传感器的需求，为每种对应颜色设置的光电转换元件的数量正在增加。相应地，每种颜色的光电转换元件对应的多个像素(像素块)的数量也在增加。然而，随着像素块包含的像素的数量增加，模数转换所需的处理步骤(以下称为“ADC步骤”)的数量也会增长。所述处理步骤的数量的增长导致增加了待读取的噪声。
技术实现思路
本专利技术提供了一种能够在保持高灵敏度和高分辨率的同时提高处理速度的图像传感器及其控制方法。第一方面提供了一种图像传感器，包括：像素块，对应一种滤波颜色且包括多个光电转换元件，其中，所述多个光电转换元件分别对应构成所述像素块的像素；多个电荷/电压转换器，用于将所述像素块中的光电转换元件输出的电荷转换为电压；信号转换器，与所述多个电荷/电压转换器连接，以共同转换每个像素块包含的多个电荷/电压转换器输出的电压信号；其中，与所述一种滤波颜色对应的像素块中的每个像素经由所述多个电荷/电压转换器中相关联的一个电荷/电压转换器连接到所述信号转换器，其中，所述相关联的电荷/电压转换器由每个像素共享。在第一方面的第一种可能的实现方式中，多个像素块以矩阵形式排列。根据第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述电荷/电压转换器仅将一个像素块中的光电转换元件输出的电荷转换为电压。根据第一方面或第一方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述电荷/电压转换器仅由一个像素块中的光电转换元件共享。根据第一方面或第一方面的第一种至第三种可能的实现方式中任意一种，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述像素块包括以3×3矩阵形式排列的像素。根据第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述多个电荷/电压转换器至少包括由两个所述光电转换元件共享的第一电荷/电压转换器以及由三个所述光电转换元件共享的第二电荷/电压转换器。根据第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述多个电荷/电压转换器包括由三个所述光电转换元件共享的第一电荷/电压转换器以及由六个所述光电转换元件共享的第二电荷/电压转换器。根据第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述多个电荷/电压转换器包括由两个所述光电转换元件共享的第一电荷/电压转换器、由三个所述光电转换元件共享的第二电荷/电压转换器以及由四个所述光电转换元件共享的第三电荷/电压转换器。根据第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面的第八种可能的实现方式中，所述多个电荷/电压转换器包括三个电荷/电压转换器，其中，每个电荷/电压转换器由三个所述光电转换元件共享。根据第一方面或第一方面的第一种至第三种可能的实现方式中任意一种，在第一方面的第九种可能的实现方式中，所述像素块包括以2×4矩阵形式排列的像素。根据第一方面的第九种可能的实现方式，在第一方面的第十种可能的实现方式中，所述多个电荷/电压转换器包括由四个所述光电转换元件共享的两个电荷/电压转换器。根据第一方面的第九种或第十种可能的实现方式，在第一方面的第十一种可能的实现方式中，所述像素块包括八个像素，其纵向为水平方向或垂直方向。根据第一方面的第九种至第十一种可能的实现方式中任意一种，在第一方面的第十二种可能的实现方式中，大小为1/8像素块的透镜的阵列叠加在所述像素块上，其中，所述透镜相对所述像素倾斜预定角度θ设置。根据第一方面的第十二种可能的实现方式，在第一方面的第十三种可能的实现方式中，所述预定角度θ为45度。根据第一方面的第四种至第十三种可能的实现方式中任意一种，在第一方面的第十四种可能的实现方式中，一个透镜叠加在所述像素块包含的相邻两个或四个像素上。第二方面提供了一种图像传感器，包括：像素块，对应一种滤波颜色且包括多个光电转换元件，其中，所述多个光电转换元件分别对应构成所述像素块的像素；至少一个电荷/电压转换器，用于将所述像素块中的光电转换元件输出的电荷转换为电压；信号转换器，与所述至少一个电荷/电压转换器连接，以共同转换每个像素块包含的至少一个电荷/电压转换器输出的电压信号；其中，与所述一种滤波颜色对应的像素块中的每个像素经由所述至少一个电荷/电压转换器连接到所述信号转换器，其中，所述至少一个电荷/电压转换器由每个像素共享，与所述至少一个电荷/电压转换器相连的光电转换元件包括与所述至少一个电荷/电压转换器分开排列的像素所对应的光电转换元件。在第二方面的第一种可能的实现方式中，多个像素块以矩阵形式排列。根据第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述至少一个电荷/电压转换器仅将一个像素块包含的光电转换元件输出的电荷转换为电压。根据第二方面或第二方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述至少一个电荷/电压转换器仅由一个像素块包含的光电转换元件共享。根据第二方面或第二方面的第一种至第三种可能的实现方式中任意一种，在第二方面的第四种可能的实现方式中，所述像素块包括八个像素的阵列。根据第二方面或第二方面的第四种可能的实现方式，在第二方面的第五种可能的实现方式中，所述像素块的各行分别包括三个像素、两个像素和三个像素。根据第二方面或第二方面的第四种可能的实现方式，在第二方面的第六种可能的实现方式中，所述像素块包括相邻的四个像素和分开排列的四个像素。根据第二方面或第二方面的第一种至第五种可能的实现方式中任意一种，在第二方面的第七种可能的实现方式中，大小为1/9像素块的透镜的阵列叠加在所述像素块上。第三方面提供了一种图像传感器，包括：像素块，对应一种滤波颜色且包括多个光电转换元件，其中，所述多个光电转换元件分别对应构成所述像素块的像素，所述像素块包括八个像素，其纵向为水平方向或垂直方向。在第三方面的第一种可能的实现方式中，所述像素块包括以2×4矩阵形式排列的像素。根据第三方面的第一种可能的实现方式，在第三方面的第二种可能的实现方式中，所述图像传感器包括多个像素块，其中，所述多个像素块中的一个像素块包括八个纵向为水平方向的像素，所述多个像素块中的另一个像素块包括八个纵向为垂直方向的像素。根据第三方面或第三方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第三方面的第三种可能的实现方式中，大小为1/8像素块的透镜的阵列叠加在所述像素块上，其中，所述透镜相对所述像素倾斜预定角度θ设置。根据第三方面的第三种可能的实现方式，在第三方面的第四种可能的实现方式中，所述预定角度θ为45度。根据第三方面或第三方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，一个透镜叠加在所述像素块包含的相邻两个或四个像素上。第四方面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括：像素块，对应一种滤波颜色且包括多个光电转换元件，其中，所述多个光电转换元件分别对应构成所述像素块的像素；多个电荷/电压转换器，用于将所述像素块中的光电转换元件输出的电荷转换为电压；信号转换器，与所述多个电荷/电压转换器连接，以共同转换每个像素块包含的多个电荷/电压转换器输出的电压信号；其中，与所述一种滤波颜色对应的像素块中的每个像素经由所述多个电荷/电压转换器中相关联的一个电荷/电压转换器连接到所述信号转换器，其中，所述相关联的电荷/电压转换器由每个像素共享。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种图像传感器，其特征在于，包括：像素块，对应一种滤波颜色且包括多个光电转换元件，其中，所述多个光电转换元件分别对应构成所述像素块的像素；多个电荷/电压转换器，用于将所述像素块中的光电转换元件输出的电荷转换为电压；信号转换器，与所述多个电荷/电压转换器连接，以共同转换每个像素块包含的多个电荷/电压转换器输出的电压信号；其中，与所述一种滤波颜色对应的像素块中的每个像素经由所述多个电荷/电压转换器中相关联的一个电荷/电压转换器连接到所述信号转换器，其中，所述相关联的电荷/电压转换器由每个像素共享。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，多个像素块以矩阵形式排列。3.根据权利要求1或2所述的图像传感器，其特征在于，所述电荷/电压转换器仅将一个像素块中的光电转换元件输出的电荷转换为电压。4.根据权利要求1至3中任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述电荷/电压转换器仅由一个像素块中的光电转换元件共享。5.根据权利要求1至4中任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述像素块包括以3×3矩阵形式排列的像素。6.根据权利要求5所述的图像传感器，其特征在于，所述多个电荷/电压转换器至少包括由两个所述光电转换元件共享的第一电荷/电压转换器以及由三个所述光电转换元件共享的第二电荷/电压转换器。7.根据权利要求5所述的图像传感器，其特征在于，所述多个电荷/电压转换器包括由三个所述光电转换元件共享的第一电荷/电压转换器以及由六个所述光电转换元件共享的第二电荷/电压转换器。8.根据权利要求5所述的图像传感器，其特征在于，所述多个电荷/电压转换器包括由两个所述光电转换元件共享的第一电荷/电压转换器、由三个所述光电转换元件共享的第二电荷/电压转换器以及由四个所述光电转换元件共享的第三电荷/电压转换器。9.根据权利要求5所述的图像传感器，其特征在于，所述多个电荷/电压转换器包括三个电荷/电压转换器，其中，每个电荷/电压转换器由三个所述光电转换元件共享。10.根据权利要求1至4中任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述像素块包括以2×4矩阵形式排列的像素。11.根据权利要求10所述的图像传感器，其特征在于，所述多个电荷/电压转换器包括由四个所述光电转换元件共享的两个电荷/电压转换器。12.根据权利要求10或11所述的图像传感器，其特征在于，所述像素块包括八个像素，其纵向为水平方向或垂直方向。13.根据权利要求10至12中任一项所述的图像传感器，其特征在于，大小为1/8像素块的透镜的阵列叠加在所述像素块上，其中，所述透镜相对所述像素倾斜预定角度θ设置。14.根据权利要求13所述的图像传感器，其特征在于，所述预定角度θ为45度。15.根据权利要求5至14中任一项所述的图像传感器，其特征在于，一个透镜叠加在所述像素块包含的相邻两个或四个像素上。16.一种图像传感器，其特征在于，包括：像素块，对应一种滤波颜色且包括多个光电转换元件，其中，所述多个光电转换元件分别对应构成所述像素块的像素；至少一个电荷/电压转换器，用于将所述像素块中的光电转换元件输出的电荷转换为电压；信号转换器，与所述至少一个电荷/电压转换器连接，以共同转换每个像素块包含的至少一个电荷/电压转换器输出的电压信号；其中，与所述一种滤波颜色对应的像素块中的每个像素经由所述至少一个电荷/电压转换器连接到所述信号转换器，其中，所述至少一个电荷/电压转换器由每个像素共享，与所述至少一个电荷/电压转换器相连的光电转换元件包括与所述至少一个电荷/电压转换器分开排列的像素所对应的光电转换元件。17.根据权利要求16所述的图像传感器，其特征在于，多个像素块以矩阵形式排列。18.根据权利要求16或17所述的图像传感器，其特征在于，所述至少一个电荷/电压转换器仅将一个像素块包含的光电转换元件输出的电荷转换为电压。19.根据权利要求16至18中任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述至少一个电荷/电压转换器仅由一个像素块包含的光电转换元件共享。20.根据权利要求16至19中任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述像素块包括八个像素的阵列。21.根据权利要求20所述的图像传感器，其特征在于，所述像素块的各行分别包括三个像素、两个像素和三个像素。22.根据权利要求20所述的图像传感器，其特征在于，所述像素块包括相邻的四个像素和分开排列的四个像素。23.根据权利要求16至22中任一项所述的图像传感器，其特征在于，大小为1/9像素块的透镜的阵列叠加在所述像素块上。24.一种图像传感器，其特征在于，包括：像素块，对应一种滤波颜色且包括多个光电转换元件，其中，所述多个光电转换元件分别对应构成所述像素块的像素，所述像素块包括八个像素，其纵向为水平方向或垂直方向。25.根据权利要求24所述的图像传感器，其特征在于，所述像素块包括以2×4矩阵形式排列的像素。26.根据权利要求25所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括多个像素块，其中，所述多个像素块中的一个像素块包括八个纵向为水平方向的像素...

【专利技术属性】
技术研发人员：物井诚，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44