具有低噪声和高分辨率的图像传感器及其操作方法技术

提供一种图像传感器及其操作方法。图像传感器包括：包括多个像素的像素阵列；读出电路，其被配置为根据从像素阵列接收的像素信号生成数字信号；以及信号处理器，其被配置为基于与多个像素中的第一像素组相对应的数字信号的第一值和与第一像素组相邻的第二像素组相对应的第二值中的至少一个来确定是否对第一像素组和第二像素组执行合并，并且当确定执行合并时基于以第一值和第二值用作操作数的第一操作来生成图像数据。一操作来生成图像数据。一操作来生成图像数据。

【技术实现步骤摘要】
具有低噪声和高分辨率的图像传感器及其操作方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请基于并要求2021年12月01提交于韩国知识产权局的韩国专利申请No.10
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2021
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0170237的优先权，其公开内容整体以引用方式并入本文中。


[0003]本专利技术构思涉及一种图像传感器，更具体地，涉及一种具有低噪声及高分辨率的图像传感器及其操作方法。

技术介绍

[0004]图像传感器是用于捕获对象的二维图像或三维图像的装置。图像传感器可以通过使用根据从对象反射的光的强度而操作的光电转换器件来生成该对象的图像。为了获取高质量图像，图像传感器需要高分辨率和良好的噪声特性。

技术实现思路

[0005]本专利技术构思提供了具有高分辨率和良好噪声特性两者的图像传感器及其操作方法。
[0006]根据本专利技术构思的方面，提供一种图像传感器，包括：包括多个像素的像素阵列；读出电路，其被配置为根据从所述像素阵列接收的像素信号产生数字信号；以及信号处理器，其被配置为基于与多个像素中的第一像素组对应的数字信号的第一值和与第一像素组相邻的第二像素组对应的数字信号的第二值中的至少一个来确定是否对所述第一像素组和所述第二像素组执行合并，以及当确定执行所述合并时基于以所述第一值和所述第二值作为操作数的第一操作来产生图像数据。
[0007]根据本专利技术构思的方面，提供一种图像传感器，包括多个像素的像素阵列；读出电路，其被配置为根据从所述像素阵列接收的像素信号来生成数字信号；以及信号处理器，其被配置为基于与多个像素中的第一像素组相对应的数字信号的第一值和与所述多个像素中的与所述第一像素组相邻的第二像素组相对应的数字信号的第二值中的至少一个来识别照度，以及当所述照度小于或等于第一阈值时，基于所述第一值和所述第二值被提供为操作数的第一计算来生成图像数据。
[0008]根据本专利技术构思的方面，提供了一种由图像传感器执行的操作方法，该操作方法包括根据从包括多个像素的像素阵列接收的像素信号生成数字信号；基于与多个像素中的第一像素组对应的数字信号的第一值和与第一像素组相邻的第二像素组对应的数字信号的第二值中的至少一个，确定是否对所述第一像素组和所述第二像素组执行合并；以及当确定执行所述合并时基于以所述第一值及所述第二值被提供为操作数的第一计算来产生图像数据。
附图说明
[0009]从下面结合附图的详细描述中，将更清楚地理解本专利技术构思的示例实施例，在附图中：
[0010]图1是示出根据一些示例实施例的图像传感器的框图；
[0011]图2A和图2B是示出根据一些示例实施例的像素的示例的电路图；
[0012]图3是根据一些示例实施例的图像传感器的信噪比(SNR)与高动态范围(HDR)的关系曲线图；
[0013]图4是示出根据一些示例实施例的图像的框图；
[0014]图5是示出根据一些示例实施例的图像传感器的操作方法的流程图；
[0015]图6是示出根据一些示例实施例的图像传感器的操作方法的流程图；
[0016]图7A和图7B是根据一些示例实施例的图像传感器的SNR与HDR曲线图；
[0017]图8A和图8B是示出根据一些示例实施例的信号处理器的操作的示例的框图；
[0018]图9是示出了根据一些示例实施例的图像传感器的操作方法的流程图；
[0019]图10是示出根据一些示例实施例的图像传感器的操作方法的流程图；
[0020]图11A和图11B示出了根据一些示例实施例的像素阵列的示例；
[0021]图12A和图12B是根据一些示例实施例的图像传感器的SNR与HDR曲线图；
[0022]图13是示出根据一些示例实施例的图像传感器的操作方法的流程图；
[0023]图14示出了根据一些示例实施例的像素阵列；
[0024]图15A是根据一些示例实施例的图像传感器的SNR与HDR曲线图，并且图15B示出了根据一些示例实施例的指示合并(binning)
[0025]方案的表；
[0026]图16是示出根据一些示例实施例的图像传感器的框图；
[0027]图17是示出根据一些示例实施例的图像传感器的操作方法的流程图；以及
[0028]图18是示出根据一些示例实施例的由图像传感器执行的操作的示例的图。
具体实施方式
[0029]图1是示出根据一些示例实施例的图像传感器10的框图。如图1中所示，图像传感器10可包括像素阵列11、驱动器12、读出电路13、控制器14、信号处理器15和查找表16。
[0030]图像传感器10可以被包括在具有用于感测图像或光的功能的系统中。例如，图像传感器10可以被包括在诸如相机、智能电话、可穿戴装置、物联网(IoT)、平板PC、无人机、高级驾驶员辅助系统(ADAS)等的电子装置中。
[0031]像素阵列11可以包括多个像素，并且多个像素可以连接至多条驱动线DLs和多条感测线SLs。在一些示例实施例中，图像传感器10可以是有源像素传感器(APS)，像素阵列11的多个像素中的每一个可以包括至少一个光电转换器件和至少一个晶体管。光电转换器件(或光电转换元件)可以检测光并且生成与光对应的电信号。作为非限制性示例，光电转换器件可以包括由有机材料或无机材料构成的光敏器件，例如无机光电二极管、有机光电二极管、钙钛矿光电二极管、光电晶体管、光电门或钉扎光电二极管。在一些实例实施例中，如下面参照图2A和图2B所描述，像素可提供两个或两个以上转换增益。在一些示例实施例中，如下面参照图2B所述，像素可以包括两个或更多个光电转换器件。
[0032]微透镜可以布置在多个像素中的每一个上或者彼此相邻的两个或更多个像素上。像素可以从通过微透镜接收的光中检测处于特定光谱区域中的光。例如，像素阵列11可以包括将红色光谱区域中的光转换成电信号的红色像素、将绿色光谱区域中的光转换成电信号的绿色像素、以及将蓝色光谱区域中的光转换成电信号的蓝色像素。滤色器阵列可以布置在多个像素上，并且可以根据布置在像素上的滤色器来确定像素可以感测的颜色。通过组合在红色像素、绿色像素和蓝色像素中的每一个中产生的像素信号，可以在图像中形成一个像素，并且红色像素、绿色像素和蓝色像素中的每一个可以被称为子像素。
[0033]在一些示例实施例中，像素可具有多层结构。多层结构的像素可以包括堆叠的光电转换器件，并且堆叠的光电转换器件可以分别将不同的光谱区域中的光转换成电信号。因此，可以从一个像素输出与不同颜色相对应的电信号。另外，在一些示例实施例中，像素可以包括根据施加的电信号将特定光谱区域的光转换为电信号的光电转换器件。
[0034]驱动器12可基于从控制器14提供的第一控制信号CTR1驱动像素阵列11。例如，驱动器12可基于第一控制信号CTR1产生驱动信号，并通过多条驱动线DLs输出驱动信号。在一些示例实施例中，驱动器12可以以行为单位驱动像素阵列11的多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，包括：包括多个像素的像素阵列；读出电路，其被配置为基于从所述像素阵列接收的像素信号生成数字信号；以及信号处理器，其被配置为基于与多个像素中的第一像素组对应的数字信号的第一值和与第二像素组对应的数字信号的第二值中的至少一个来确定是否对所述第一像素组和所述第二像素组执行合并，其中所述第二像素组和所述第一像素组相邻，以及当确定执行所述合并时基于以所述第一值和所述第二值作为操作数的第一操作来产生图像数据。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述信号处理器还被配置为当确定不执行所述合并时基于以所述第一值作为操作数且独立于所述第二值的第二操作以及以所述第二值作为操作数且独立于所述第一值的第三操作来产生所述图像数据。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述信号处理器还被配置为基于所述第一值和所述第二值中的至少一个来识别照度，以及当所述照度处于至少一个照度范围中时确定执行所述合并。4.根据权利要求3所述的图像传感器，其中，所述至少一个照度范围包括其中所述照度小于第一阈值的范围。5.根据权利要求3所述的图像传感器，其中，所述第一值和所述第二值中的每一个包括对应于多个模式的值，并且所述至少一个照度范围包括包含所述多个模式中的两个模式之间的边界的范围。6.根据权利要求5所述的图像传感器，其中，所述多个模式包括与所述多个像素中的每一个的第一转换增益对应的模式和与所述多个像素中的每一个的第二转换增益对应的模式。7.根据权利要求5所述的图像传感器，其中，所述多个像素中的每一个包括第一光电器件和比所述第一光电器件大的第二光电器件，并且所述多个模式包括与由所述第一光电器件累积的电荷对应的模式和与由所述第二光电器件累积的电荷对应的模式。8.根据权利要求3所述的图像传感器，其中，所述第一操作是所述第一值和所述第二值的加权和。9.根据权利要求8所述的图像传感器，其中，所述信号处理器还被配置为基于所述至少一个照度范围包括所述照度来识别所述第一值的第一权重和所述第二值的第二权重。10.根据权利要求1所述的图像传感器，还包括：驱动器，其被配置为驱动所述像素阵列；以及控制器，其被配置为控制所述驱动器，使得所述第一像素组和所述第二像素组分别具有第一曝光积分时间和第二曝光积分时间。11.根据权利要求10所述的图像传感器，其中所述信号处理器还被配置为基于所述第一值和所述第二值中的至少一个来识别照度，基于所述照度识别所述第二像素组和所述第二曝光积分时间，以及基于所识别的第二像素组和所识别的第二曝光积分时间来设置所述控制器，并且
所述第一像素组独立于所述照度。12.根据权利要求1所述的图像传感器，其中多个像素中的每一个包括第一光电器件和比所述第一光电器件大的第二光电器件，并且还包括：驱动器，其被配置为驱动所述像...

【专利技术属性】
技术研发人员：金敬珉，李美羅，吉珉墡，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：