图像传感器中的像素分选制造技术

本发明专利技术涉及图像传感器中的像素分选。公开了一种用于分选图像传感器中的电荷的方法和图像捕捉装置。通过对来自对角线设置在像素阵列中的一些像素的电荷求和执行像素分选。来自对角线设置在像素阵列中的像素的像素信号输出可被组合在输出线上。代表求和电荷的信号产生分选的2×1簇。代表组合的电压信号的信号产生分选的2×1簇。代表求和电荷的信号和代表组合的电压信号的信号可以被数字地组合以产生分选的2×2簇。通过对在相应的感测区域上的电荷求和，然后将代表在相应的输出线上的求和电荷的电压信号组合，可以在像素阵列中的其他像素上执行正交分选。

Pixel sorting in image sensor

【技术实现步骤摘要】
图像传感器中的像素分选本申请是申请号为201510289552.3、申请日为2015年5月29日、专利技术名称为“图像传感器中的像素分选”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术通常涉及电子装置，更具体地，涉及用于电子装置的图像传感器。
技术介绍
拍摄装置和其他成像装置常常使用一个或多个图像传感器，例如电荷耦合装置(CCD)图像传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器来捕捉图像。在一些情况下，由多个像素产生的电荷或信号被分选(binning)或组合成单个信号。例如，在拍摄装置的输出图像分辨率小于拍摄装置中的图像传感器的分辨率时可以使用像素分选，或当在低光照水平下捕捉图像时可以可以使用像素分选来增加灵敏度。可以在像素阵列中，或在信号从像素阵列读出后，执行像素分选。由于仍须被读出所有的像素，因此在已从像素阵列对像素进行读出后对像素求和不会增加读出时间。此外，由读出电路产生的噪声被与像素信号相加。该额外的噪声降低了信噪比，这会降低图像质量。由于较少的像素被从像素阵列读出，因此对像素阵列中的像素求和可以减少读出时间。通常，在正交方向执行在像素阵列中的像素的求和。图1示出了用拜耳滤色器装置对图像传感器中的像素进行正交求和。像素一般性地用字母A、B、C和D来标识。在正交分选中，在每个色平面中相邻的像素被分选在一起形成2×1或2×2像素的正交簇。图1描述了四个2×2像素的簇。在100中四个A像素被求和，在簇102中四个B像素被求和，在104簇中四个C像素被求和，在簇106四个D像素被求和。然而，当这些簇被正交求和时，这些簇相对于彼此不对齐。这种错位会在图像中产生空间颜色伪影(artifact)，从而降低图像质量。专利技术概述这里描述的实施例提供了一种成像系统和分选技术，可以提高经分选的图像的图像质量和空间分辨率，这可以使得能够实现低功率操作模式、更高的灵敏度和增加的成像系统的帧速率。在一个方面，图像传感器可以包括像素阵列中的多个像素。一种用于分选图像传感器中的电荷的方法可以包括：通过对在沿着第一对角线方向设置的两个或更多个像素中的电荷求和，以及从所述像素阵列中读出求和电荷，产生第一对角线求和信号；以及通过对来自沿着所述第一对角线方向设置的两个或更多个像素的信号取平均，产生第二对角线求和信号。所述第一和第二对角线求和信号可以被转换为数字信号并被数字地组合。所述两个或更多个像素中的电荷可以与单个色平面或不同的色平面相关联。类似地，被平均的信号可以与单个色平面或不同的色平面相关联。例如，不同的色平面可以是拜耳滤色器阵列中的第一绿色色平面和第二绿色色平面。在另一方面，可以通过如下来执行正交分选：对在沿着第一正交方向设置的像素中的电荷求和以产生代表所述求和电荷的信号，对代表所述求和电荷的两个或更多个信号取平均，以及从所述像素阵列中读出平均信号。在另一方面，一种图像捕捉装置可以包括被分成多个像素组的多个像素，每个像素组可操作地连接到不同的感测区域；和读出电路，可操作地连接到每个感测区域并连接到不同的输出线。第一开关可以可操作地连接到第一组输出线并连接到第二组输出线。处理装置可以可操作地连接到所述像素。所述处理装置可以适于选择性地使一组中的两个或更多个像素在相应的感测区域上对电荷求和，以及使相应的读出电路从所述感测区域读出求和电荷。所述处理装置可以适于选择性地使两组中的两个或更多个像素将电荷转移到相应的感测区域，以及使相应的读出电路从所述相应的感测区域读出电荷以产生电压信号，以及选择性地使所述开关将在所述第一组输出线中的输出线和在所述第二组输出线中的输出线连接在一起以组合所述电压信号。在另一方面，一种图像传感器可以包括在像素阵列中的多个像素。一种用于分选图像传感器中的电荷的方法包括：通过对在第一对角线相邻像素对中的电荷求和并从所述像素阵列中读出求和电荷，产生第一对角线求和信号；以及通过将来自第二对角线相邻像素对的电压信号组合并从所述像素阵列中读出组合的电压信号，产生第二对角线求和信号，其中所述第一和第二对角线相邻像素对是沿着所述像素阵列中的第一对角线方向对角线相邻的。在所述第一对角线相邻像素对中的所述电荷以及在所述第二对角线相邻像素对中的所述电压信号可以与单个色平面或与不同的色平面相关联。所述第一和第二对角线求和信号可以被转换为数字的第一和第二对角线求和信号并被数字地组合。通过对在第一正交方向中的第一像素对中的电荷求和以产生第一电压信号，以及对在第二正交方向中的第二像素对中的电荷求和以产生第二电压信号，可以执行正交分选。所述第一和第二电压信号可以在通过将两个输出线电连接在一起形成的输出线上组合。附图说明通过参照下面的附图，本专利技术的实施例可以被更好地理解。附图中的项并不必然相对于彼此成比例。在可能的情况下，相同的参考标记被用来指示附图中共同的相同特征。图1示出了对图像传感器中的像素进行的正交求和；图2A示出了包括一个或多个拍摄装置的电子装置的前透视图；图2B示出了图2A的电子装置的后透视图；图3示出了图2的电子装置的简化框图；图4示出了沿图2A中的线4-4截取的图2A的电子装置的截面图；图5示出了适用于作为图像传感器402的图像传感器的一个例子的简化框图；图6示出了适用于图像传感器的像素的简化示意图；图7示出了适用于图像传感器的滤色器阵列的一个例子；图8示出了拜耳滤色器阵列模式；图9示出了共享的像素架构的一个例子；图10是用于像素分选的一个实例方法的流程；图11是适用于执行图10的方法的图像传感器的简化示意图；图12示出了图11所示的图像传感器的一部分的扩展视图；图13示出了拜耳滤色器模式和2×2像素分选的一个例子；图14示出了拜耳滤色器模式和2×2像素分选的另一个例子；和图15示出了拜耳滤色器模式和2×1像素分选的一个例子。具体实施方式这里描述的实施例描述了各种分选操作。可以通过对来自像素阵列中对角线设置的一些像素的电荷进行求和，执行像素分选。来自像素阵列中对角线设置的像素的像素电压信号输出可被组合在输出线上。代表求和电荷的信号产生分选的2×1簇。代表组合的像素信号的信号产生分选的2×1簇。代表求和电荷的信号和代表组合的电压信号的信号可以被数字地组合以产生分选的2×2簇。通过对在相应的感测区域上的电荷求和，然后将代表在相应的输出线上的求和电荷的电压信号组合，可以对像素阵列中的其他像素执行正交分选。现在参考图2A-2B，示出了在一个实施例中的包括一个或多个拍摄装置的电子装置的前透视图和后透视图。电子装置200包括第一拍摄装置202、第二拍摄装置204、外壳206、显示器210、输入/输出(I/O)装置208、和用于所述拍摄装置或多个拍摄装置的可选的闪光灯212或光源。电子装置200还可以包括一个或多个内部组件(未示出)，典型地为计算或电子装置，例如，一个或多个处理器、存储器组件、网络接口等等。在示出的实施例中，电子装置200被实现为智能电话。然而，其他的实施例并不限于这样的结构。其他类型的计算或电子装置可以包括一个或多个摄像头，包括但不限于：上网本或膝上型电脑、平板计算装置、数码拍摄装置、可穿戴电子或通信装置、扫描仪、录像机和复印机。如图2A-2B所示，外壳206可以形成用于电子装置200的内部组件的外表面或部分外表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于分选具有包括多个像素的像素阵列的图像传感器中的电荷的方法，所述方法包括：通过对沿着第一对角线方向设置的第一组像素中的电荷求和来产生第一对角线求和信号，并从所述像素阵列读出所述第一对角线求和信号；通过对从沿着第二对角线方向设置的第二组像素读出的电压信号进行组合来产生第二对角线求和信号，并且从所述像素阵列读出所述第二对角线求和信号；以及通过对沿着第一对角线方向设置的第三组像素中的电荷求和来产生正交求和信号。

【技术特征摘要】
2014.05.30 US 14/292,5991.一种用于分选具有包括多个像素的像素阵列的图像传感器中的电荷的方法，所述方法包括：通过对沿着第一对角线方向设置的第一组像素中的电荷求和来产生第一对角线求和信号，并从所述像素阵列读出所述第一对角线求和信号；通过对从沿着第二对角线方向设置的第二组像素读出的电压信号进行组合来产生第二对角线求和信号，并且从所述像素阵列读出所述第二对角线求和信号；以及通过对沿着第一对角线方向设置的第三组像素中的电荷求和来产生正交求和信号。2.如权利要求1所述的方法，其中：所述第一组像素包括与第一拜耳滤色器阵列中的第一绿色色平面和第二绿色色平面相关联的像素。3.如权利要求2所述的方法，其中：所述第二组像素包括与第二拜耳滤色器阵列中的第一绿色色平面相关联的第一像素和与第三拜耳滤色器阵列中的第二绿色色平面相关联的第二像素。4.如权利要求1所述的方法，其中：第二对角线方向是与第一对角线方向不同的对角线方向。5.如权利要求1所述的方法，其中：第一对角线方向与第二对角线方向是相同的对角线方向。6.如权利要求1所述的方法，还包括：从所述像素阵列读出所述正交求和信号。7.如权利要求1所述的方法，其中所述正交求和信号包括第一正交求和信号，所述方法还包括：通过对沿着第一对角线方向设置的第四组像素中的电荷求和来产生第二正交求和信号；以及通过对所述第一正交求和信号和所述第二正交求和信号进行组合来产生组合信号。8.如权利要求1所述的方法，还包括：将所述第一对角线求和信号转换为数字第一对角线求和信号；将所述第二对角线求和信号转换为数字第二对角线求和信号；以及通过对所述数字第一对角线求和信号和数字第二对角线求和信号进行组合来产生组合信号。9.一种用于分选具有包括多个像素的像素阵列的图像传感器中的电荷的方法，所述方法包括：通过对沿着像素阵列的第一对角线方向设置的第一组像素中的电荷求和来产生第一对角线求和信号；通过对沿着第一对角线方向设置的第二组像素中的电荷求和来产生第二对角线求和信号；以及通过对第一对角线求和信号和第二对角线求和信号的电压进行组合来产生组合信号。10.如权利要求9所述的方法，还包括：产生表示沿着对角线方向设置的第三组像素中的电荷和的对角线求和信号，并且从所述像素阵列读出该对角线求和信号。11.如权利要求10所述的方法，其中产生对角线求和信号包括：对第三组像素中的电荷进行求和。12.如权利要求10所述的方法，其中产生...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·A·阿干诺夫，C·莫尔加德，A·巴胡克汉迪，C·李，李向利，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国,US