具有电子快门的成像系统技术方案

本公开涉及具有电子快门的成像系统。在实施例中一种成像系统可包括电子快门。该电子快门可以定位在图像传感器与透镜模块之间，或者可以集成为该图像传感器的封装盖。该电子快门可以选择性地衰减传递到该图像传感器的入射光。为了增加该成像系统的动态范围，当图像传感器捕获第一图像时，该电子快门可以具有第一透明度，并且当图像传感器捕获第二图像时，该电子快门可以具有不同的第二透明度。随后将该第一图像和该第二图像组合以形成单个高动态范围图像。可以全局水平、子阵列水平或像素水平控制该电子快门。平控制该电子快门。平控制该电子快门。

Imaging system with electronic shutter

【技术实现步骤摘要】
具有电子快门的成像系统
[0001]本申请要求于2021年1月19日提交的临时专利申请63/138,918的权益，该临时专利申请据此全文以引用的方式并入本文。


[0002]本专利技术整体涉及成像系统，并且更具体地讲，涉及具有带高动态范围功能的图像传感器像素的成像设备。

技术介绍

[0003]图像传感器常常在诸如移动电话、相机和计算机的电子设备中用来捕获图像。典型的图像传感器包括图像像素，图像像素包括光电二极管，用于响应于入射光来生成电荷。图像传感器可使用全局快门方案或卷帘快门方案进行操作。在全局快门方案中，图像传感器中的每个图像像素同时捕获图像，而在卷帘快门中，每行图像像素依次捕获图像。
[0004]图像传感器具有相关联的动态范围，该动态范围被表示为在单个图像中图像传感器的最大可能亮度值和最小可能亮度值的比率。图像传感器的动态范围有时低于期望值。
附图说明
[0005]图1A是根据一个实施方案的具有图像传感器的例示性电子设备的示意图。
[0006]图1B是根据一个实施方案的具有成像系统的例示性车辆的示意图。
[0007]图2是根据一个实施方案的用于读出图像传感器中的图像信号的例示性像素阵列和相关联的读出电路的示意图。
[0008]图3是根据一个实施方案的例示性电子快门的横截面侧视图。
[0009]图4是根据一个实施方案的具有电子快门的例示性成像系统的示意图。
[0010]图5A是根据一个实施方案的具有插置在图像传感器与透镜模块之间的电子快门的成像系统的横截面侧视图。
[0011]图5B是根据一个实施方案的具有插置在图像传感器和电子快门之间的透镜模块的成像系统的横截面侧视图。
[0012]图5C是根据一个实施方案的具有电子快门的成像系统的横截面侧视图，该电子快门形成图像传感器封装的前盖。
[0013]图6是根据一个实施方案的具有形成封装盖的电子快门的例示性图像传感器封装的横截面侧视图，该电子快门被全局控制并且通过气隙与图像传感器管芯分开。
[0014]图7是根据一个实施方案的具有形成封装盖的电子快门的例示性图像传感器封装的横截面侧视图，该电子快门被划分为子阵列尺寸的区段并且通过气隙与图像传感器管芯分开。
[0015]图8是根据一个实施方案的具有形成封装盖的电子快门的例示性图像传感器封装的横截面侧视图，该电子快门被全局控制并且通过透明粘合剂与图像传感器管芯分开。
[0016]图9是根据一个实施方案的具有插置在像素微透镜与滤色器阵列之间的电子快门
的例示性图像传感器封装的横截面侧视图。
[0017]图10是根据一个实施方案的用于操作具有电子快门的成像系统的例示性方法步骤的流程图。
具体实施方式
[0018]本专利技术的技术涉及图像传感器。本领域的技术人员应当理解，本专利技术的例示性实施方案可在不具有一些或所有这些具体细节的情况下实践。在其他情况下，为了避免不必要地模糊本专利技术的实施方案，未详细描述众所周知的操作。
[0019]诸如数码相机、计算机、蜂窝电话和其他电子设备的电子设备可包括图像传感器，该图像传感器收集传入的光以捕获图像。图像传感器可包括像素阵列。图像传感器中的像素可包括将传入的光转换成图像信号的光敏元件，诸如光电二极管。图像传感器可具有任何数量(例如，数百或数千或更多)的像素。典型的图像传感器可例如具有数十万或数百万像素(例如，数兆像素)。图像传感器可包括控制电路(诸如用于操作像素的电路)和用于读出与由光敏元件生成的电荷相对应的图像信号的读出电路。
[0020]图1A是例示性成像和响应系统的示意图，该成像和响应系统包括使用图像传感器捕获图像的成像系统。图1A的系统100可以是电子设备，诸如相机、蜂窝电话、摄像机或捕获数字图像数据的其他电子设备，可以是车辆安全系统(例如，主动制动系统或其他车辆安全系统)，或者可以是监视系统。
[0021]在车辆安全系统中，由图像传感器捕获的图像可供车辆安全系统使用以确定车辆周围的环境状况。车辆安全系统可以包括捕获车辆周围环境的图像的外部图像传感器，或捕获车辆内部(例如，驾驶员)的图像的车内图像传感器。例如，车辆安全系统可包括系统诸如停车辅助系统、自动或半自动巡航控制系统、自动制动系统、防撞系统、车道保持系统(有时称为车道漂移避免系统)、行人检测系统等。在至少一些情况下，图像传感器可形成半自主或自主无人驾驶车辆的一部分。系统100还可用于医学成像、监视和一般机器视觉应用。
[0022]如图1A所示，系统100可包括成像系统(诸如成像系统10)和主机子系统(诸如主机子系统20)。成像系统10可包括相机模块12。相机模块12可包括一个或多个图像传感器封装14(有时称为图像传感器14)以及一个或多个透镜。
[0023]相机模块12中的每个图像传感器可相同，或者在给定的图像传感器阵列集成电路中可以存在不同类型的图像传感器。在图像捕获操作期间，每一个透镜均可将光聚焦到相关联的图像传感器封装14上。图像传感器封装14可包括将光转换成数字数据的光敏元件(即，像素)。图像传感器可具有任何数量(例如，数百、数千、数百万或更多)的像素。典型的图像传感器可例如具有数百万的像素(例如，数兆像素)。例如，图像传感器14可包括偏置电路(例如，源极跟随器负载电路)、采样和保持电路、相关双采样(CDS)电路、放大器电路、模拟
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数字转换器电路、数据输出电路、存储器(例如，缓冲电路)、寻址电路等。
[0024]可以将来自相机传感器14的静态图像数据和视频图像数据经由路径28提供给图像处理和数据格式化电路16(有时称为控制电路)。图像处理和数据格式化电路16可用于执行图像处理功能，诸如数据格式化、调节白平衡和曝光、实现视频图像稳定、脸部检测等。图像处理和数据格式化电路16也可用于根据需要压缩原始相机图像文件(例如，压缩成联合图象专家组格式或简称JPEG格式)。在典型的布置方式(有时称为片上系统(SOC)布置方式)
中，图像传感器14以及图像处理和数据格式化电路16在共用半导体衬底(例如，共用硅图像传感器集成电路管芯)上实现。如果需要，相机传感器14和图像处理电路16可形成在单独的半导体衬底上。例如，相机传感器14和图像处理电路16可形成在已堆叠的单独衬底上。
[0025]成像系统10(例如，图像处理和数据格式化电路16)可通过路径18将采集的图像数据传送到主机子系统20。主机子系统20可包括处理软件，该处理软件用于检测图像中的物体、检测物体在图像帧之间的运动、确定图像中至物体的距离、滤波或以其他方式处理由成像系统10提供的图像。
[0026]如果需要，系统100可为用户提供许多高级功能。例如，在计算机或高级移动电话中，可为用户提供运行用户应用的能力。为了实现这些功能，系统100的主机子系统20可具有输入
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输出设备22(诸如按钮、小键盘、触敏区、输入
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输出端口、操纵杆和显示器)以及存本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种成像系统，包括：电子快门，所述电子快门能够以具有第一透明度的第一状态和具有第二透明度的第二状态操作，所述第二透明度低于所述第一透明度；图像传感器，所述图像传感器具有成像像素阵列，其中所述图像传感器被配置为在所述电子快门处于所述第一状态时捕获第一图像并且在所述电子快门处于所述第二状态时捕获第二图像；以及图像处理电路，所述图像处理电路被配置为使用所述第一图像和所述第二图像生成单个高动态范围图像。2.根据权利要求1所述的成像系统，还包括：透镜模块，所述透镜模块插置在所述电子快门与所述图像传感器之间。3.根据权利要求1所述的成像系统，其中所述电子快门形成用于所述图像传感器的封装盖。4.根据权利要求1所述的成像系统，其中所述电子快门包括液晶材料层，其中所述电子快门包括第一电极和第二电极，其中所述液晶材料层插置在所述第一电极与所述第二电极之间，其中所述电子快门包括第一透明衬底和第二透明衬底，其中所述第一电极插置在所述液晶材料层与所述第一透明衬底之间，并且其中所述第二电极插置在所述液晶材料层与所述第二透明衬底之间，其中所述电子快门包括第一线性偏振片和第二线性偏振片，并且其中所述液晶材料层插置在所述第一线性偏振片与所述第二线性偏振片之间。5.根据权利要求1所述的成像系统，还包括：透明粘合剂，所述透明粘合剂形成在所述图像传感器与所述电子快门之间，其中所述图像传感器包括形成在所述成像像素阵列上方的微透镜；以及低折射率层，所述低折射率层形成在所述微透镜与所述透明粘合剂之间。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：O，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：