CN105357452A - 影像传感器的可调适降低功率消耗的方法 - Google Patents
影像传感器的可调适降低功率消耗的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105357452A CN105357452A CN201410414272.6A CN201410414272A CN105357452A CN 105357452 A CN105357452 A CN 105357452A CN 201410414272 A CN201410414272 A CN 201410414272A CN 105357452 A CN105357452 A CN 105357452A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- time
- image sensor
- power consumption
- phase
- integration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims abstract description 39
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 2
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 5
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Studio Devices (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
一种影像传感器的可调适降低功率消耗的方法，使用电子式滚动快门一列一列地重置影像传感器的像素。一列一列地从像素读取信号电荷，再获得积分时间与图框高度。当积分时间远大于图框高度时，产生功率节省信号，且于功率节省信号的主动期间，关闭与操作无关的至少一电路。
Description
技术领域
本发明系有关一种影像传感器，特别是关于一种影像传感器的可调适降低功率消耗的方法。
背景技术
影像传感器，例如互补式金属氧化物半导体(CMOS)影像传感器，可用以将光学影像转换为电子信号。影像传感器普遍使用于各种的应用，例如行动电话或相机。
配备有电子式滚动快门(rollingshutter)的影像传感器系一列一列地进行重置，接着一列一列地读取积分(integrated)电荷。二图框读取之间具有一遮蔽(blanking)期，在此期间，读取(readout)电路为闲置的。因此，可关闭读取电路以节省功率消耗。然而，于一般亮度状态下，遮蔽期间通常很短，读取电路从关闭状态回复时，往往无法实时达到稳定，因而降低影像传感器的效能。
鉴于传统影像传感器无法有效节省功率消耗，因此亟需提出一种新颖的影像传感器，以克服传统影像传感器的缺点。
发明内容
鉴于上述，本发明实施例的目的之一在于提出一种影像传感器及一种影像传感器的可调适降低功率消耗的方法，用以有效节省功率消耗，且不会造成带状(banding)现象。
根据本发明实施例，使用电子式滚动快门一列一列地重置影像传感器的像素，再一列一列地从像素读取信号电荷。获得积分时间与图框高度，其中积分时间代表根据入射光线的亮度从像素的光传感器收集信号电荷所需时间。比较积分时间与图框高度。当积分时间远大于图框高度时，产生功率节省信号，且于功率节省信号的主动期间，关闭与操作无关的至少一电路。
附图说明
图1显示本发明实施例的影像传感器的示意图。
图2显示图1的影像传感器所执行的重置与读取事件的相关信号时序图。
图3的流程图显示本发明实施例的影像传感器(图1)的可调适降低功率消耗的方法。
图4例示当积分时间未远大于图框高度时，重置域与读取域的时序图。
图5例示当积分时间远大于图框高度时，重置域与读取域的时序图。
图6例示本发明另一实施例中，当积分时间远大于图框高度时，重置域与读取域的时序图。
【主要组件符号说明】
100影像传感器
11像素
12扫描电路
13读取电路
131相关双重取样电路
132模拟至数字转换器
14电子式滚动快门
15控制器
31提供I与H
32I是否大于H
33产生功率节省信号
41重迭期
42重置域遮蔽期
43读取域遮蔽期
51重迭期
52重置域遮蔽期
52A重置域遮蔽期
53读取域遮蔽期
54前置时间
55延迟时间
61重迭期
I积分时间
H图框高度
具体实施方式
图1显示本发明实施例的影像传感器100(例如互补式金属氧化物半导体(CMOS)影像传感器)的示意图。影像传感器100主要包含多个像素11，其排列为列与行的矩阵形式。每一像素11可包含光传感器(photosensor)，例如光二极管，以及包含数个晶体管。对于像素11的每一行(或数行组成的群组)，还可包含行放大器(未显示)或感测放大器。
影像传感器100还可包含(垂直)扫描电路12或像素驱动器，于每一时间选择并重置像素11当中一列的至少一部份。接着，于该选择像素11中累积或积分信号电荷，再由读取电路13来读取。根据本实施例的特征之一，使用电子式滚动快门14，用以一列一列地读取信号电荷。读取电路13可包含相关双重取样(correlateddoublesampling,CDS)电路131，后接模拟至数字转换器(ADC)132。相关双重取样电路131可用以减少因制程差异所造成的噪声，而模拟至数字转换器132则用以将信号电荷从模拟形式转换为数字形式，以利后续的处理，例如以数字信号处理器(未显示)来处理。上述各组件可由控制器15来控制，其可进行时序控制以协调或同步上述组件所执行的事件。控制器15可使用单一芯片或(整合或分离的)多芯片来实施或制造。此外，电子式滚动快门可整合于控制器15。
图2显示图1的影像传感器100所执行的重置与读取事件的相关信号时序图。当像素11的一列(例如第一列)的重置(事件)变为主动(asserted)，即开始进行积分(事件)。当积分完成时，同一列的读取(事件)即变为主动。介于重置的起点与读取的起点之间的时间定义为积分时间。同于影像传感器领域，本说明书的“积分时间”一词系指根据入射光线的亮度(illumination)，从像素的光传感器收集信号电荷所需的时间。对于现代的影像传感器，可根据入射光线的亮度不同，使得每一图框的积分时间不同。例如，入射光线的亮度愈低，则积分时间愈长，反之亦是。
继续参阅图2，在本实施例中，介于第一列重置与最后一列重置之间的时间定义为重置域(resetfield)。介于相邻重置域之间的时间为重置域遮蔽期(resetfieldblanking)。在本实施例中，重置域遮蔽期与重置域之和定义为图框高度(frameheight)。介于第一列读取与最后一列读取之间的时间定义为读取域(readfield)。介于相邻读取域之间的时间为读取域遮蔽期(readfieldblanking)。上述的积分时间与图框高度可由控制器15得到。
图3的流程图显示本发明实施例的影像传感器100(图1)的可调适降低功率消耗的方法。于步骤31，例如由控制器15(图1)提供影像传感器100的积分时间I与图框高度H。接着，于步骤32，例如由控制器15来比较积分时间I与图框高度H。如果积分时间I未远大于图框高度H，则不进行功率的节省。在本实施例中，所谓“积分时间I远大于图框高度H”或步骤32的“I>H”系指I的值较H的值来得大，且两者间具有预设的差额(margin)。于一例子中，该差额可设为重置像素11之一列所需的时间。
图4例示当积分时间I未远大于图框高度H(未显示于图4)时，重置域与读取域的时序图。如图所示，重置域遮蔽期42与读取域遮蔽期43之间具有重迭期41，在该重迭期41当中，重置域与读取域皆为非主动。在此例子中，重迭期41的时间一般来说不会太长，因而不适于进行功率节省。如果于重迭期41进行功率的节省，则会造成带状(banding)现象。
另一方面，如果控制器15于步骤32判定积分时间I远大于图框高度H时，则于步骤33，例如由控制器15产生功率节省信号。于功率节省信号的主动期间，读取电路13的至少一部分，例如相关双重取样电路131或/且模拟至数字转换器132，可予以关闭，以降低功率消耗。例如，相关电路的电源可完全关闭，或者可部分关闭(例如降低至操作功率的10％)。
图5例示当积分时间I远大于图框高度H(未显示于图5)时，重置域与读取域的时序图。如图所示，重置域遮蔽期52与读取域遮蔽期53之间具有重迭期51，在该重迭期51当中，重置域与读取域皆为非主动。在此例子中，重迭期51的时间够长以进行功率节省。一般来说，于重迭期52当中，与操作无关的电路皆可关闭或降低功率消耗，例如，可降低相关电路的频率速率，可降低相关电路的偏压电流，或者降低相关电路的供应电压。
图5的重迭期51大于图4的重迭期41的原因之一说明如下。如前所述，每ㄧ图框的积分时间可根据入射光线的亮度而有不同。于一般亮度状态，只要短时间即可从像素11的光传感器收集足够信号电荷。因此，重置域遮蔽期52A较短，如图5的虚线所示。于低亮度状态，需要较长时间才能从像素11的光传感器收集足够的信号电荷。因此，重置域遮蔽期52A较长，如图5的延伸实线所示。藉此，重迭期51的时间够长以进行功率节省，而不会造成带状现象。
实务上，如图5所示，于重迭期51起点与功率节省信号起点之间设有一前置时间54，其具预设长度的等待时间，用以确保重置域事件可完全结束，使得所执行的功率节省不至于影响影像传感器100的正常操作。
此外，如图5所示，于功率节省信号终点与重迭期51终点之间设有一延迟时间55，其具预设长度的等待时间，用以确保相关电路有足够时间及时从关闭状态回复至正常操作状态。
上述实施例可适用异于图2操作方式的影像传感器。例如，图6例示强化动态范围(EnhancedDynamicRange,EDR)影像传感器的时序图。当积分时间I远大于图框高度H时，于重置域1、重置域2及读取域的重迭期61产生功率节省信号。于功率节省信号的主动期间，读取电路13的至少一部分，例如相关双重取样电路131或/且模拟至数字转换器132，可予以关闭，以降低功率消耗。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的申请专利范围；凡其它未脱离发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在下述的申请专利范围内。
Claims (16)
1.一种影像传感器的可调适降低功率消耗的方法，包含：
使用一电子式滚动快门，一列一列地重置该影像传感器的像素；
一列一列地从该像素读取信号电荷；
获得积分时间与图框高度，其中该积分时间代表根据入射光线的亮度从该像素的光传感器收集信号电荷所需时间；
比较该积分时间与该图框高度；
当该积分时间远大于该图框高度时，产生一功率节省信号；及
于该功率节省信号的主动期间，关闭与操作无关的至少一电路。
2.根据权利要求1所述影像传感器的可调适降低功率消耗的方法，其中该积分时间介于重置某一列的起点与读取该列的起点之间。
3.根据权利要求1所述影像传感器的可调适降低功率消耗的方法，其中该图框高度为重置域遮蔽期与重置域之和，其中该重置域系介于第一列重置与最后一列重置之间，且该重置域遮蔽期系介于相邻重置域之间。
4.根据权利要求3所述影像传感器的可调适降低功率消耗的方法，其中该功率节省信号产生于该重置域遮蔽期与读取域遮蔽期之间的重迭期，其中该读取域遮蔽期系介于相邻读取域之间，且该读取域系介于第一列读取与最后一列读取之间。
5.根据权利要求1所述影像传感器的可调适降低功率消耗的方法，当该积分时间未远大于该图框高度时，则不进行功率的节省。
6.根据权利要求1所述影像传感器的可调适降低功率消耗的方法，其中该功率节省信号的主动期间所关闭的至少一电路包含读取电路。
7.根据权利要求1所述影像传感器的可调适降低功率消耗的方法，更包含于该重迭期的起点与该功率节省信号的起点之间设有一前置时间。
8.根据权利要求1所述影像传感器的可调适降低功率消耗的方法，更包含于该功率节省信号的终点与该重迭期的终点之间设有一延迟时间。
9.一种可调适降低功率消耗的影像传感器，包含：
一电子式滚动快门；
复数像素，排列为列与行的矩阵形式；
一扫描电路，藉由该电子式滚动快门，一列一列地重置该些像素；
一读取电路，一列一列地从该些像素读取信号电荷；及
一控制器，用以获得积分时间与图框高度，其中该积分时间代表根据入射光线的亮度从该像素的光传感器收集信号电荷所需时间；
其中该积分时间与该图框高度进行比较，当该积分时间远大于该图框高度时，则产生一功率节省信号，于该功率节省信号的主动期间，关闭与操作无关的至少一电路。
10.根据权利要求9所述可调适降低功率消耗的影像传感器，其中该积分时间介于重置某一列的起点与读取该列的起点之间。
11.根据权利要求9所述可调适降低功率消耗的影像传感器，其中该图框高度为重置域遮蔽期与重置域之和，其中该重置域系介于第一列重置与最后一列重置之间，且该重置域遮蔽期系介于相邻重置域之间。
12.根据权利要求11所述可调适降低功率消耗的影像传感器，其中该功率节省信号产生于该重置域遮蔽期与读取域遮蔽期之间的重迭期，其中该读取域遮蔽期系介于相邻读取域之间，且该读取域系介于第一列读取与最后一列读取之间。
13.根据权利要求9所述可调适降低功率消耗的影像传感器，当该积分时间未远大于该图框高度时，则不进行功率的节省。
14.根据权利要求9所述可调适降低功率消耗的影像传感器，其中该功率节省信号的主动期间所关闭的至少一电路包含该读取电路。
15.根据权利要求9所述可调适降低功率消耗的影像传感器，更包含于该重迭期的起点与该功率节省信号的起点之间设有一前置时间。
16.根据权利要求9所述可调适降低功率消耗的影像传感器，更包含于该功率节省信号的终点与该重迭期的终点之间设有一延迟时间。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410414272.6A CN105357452B (zh) | 2014-08-21 | 2014-08-21 | 影像传感器的可调适降低功率消耗的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410414272.6A CN105357452B (zh) | 2014-08-21 | 2014-08-21 | 影像传感器的可调适降低功率消耗的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105357452A true CN105357452A (zh) | 2016-02-24 |
| CN105357452B CN105357452B (zh) | 2018-04-06 |
Family
ID=55333302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410414272.6A Active CN105357452B (zh) | 2014-08-21 | 2014-08-21 | 影像传感器的可调适降低功率消耗的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105357452B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109040629A (zh) * | 2017-06-09 | 2018-12-18 | 松下知识产权经营株式会社 | 摄像装置及照相机系统 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100002094A1 (en) * | 2008-07-03 | 2010-01-07 | Micron Technology, Inc. | Method and apparatus providing multiple exposure high dynamic range sensor |
| CN102612834A (zh) * | 2009-11-16 | 2012-07-25 | 佳能株式会社 | 摄像设备及其控制方法 |
| CN103051846A (zh) * | 2011-10-11 | 2013-04-17 | 全视科技有限公司 | 用于具有背侧照明的高速cmos图像传感器的多行同时读出方案 |
-
2014
- 2014-08-21 CN CN201410414272.6A patent/CN105357452B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100002094A1 (en) * | 2008-07-03 | 2010-01-07 | Micron Technology, Inc. | Method and apparatus providing multiple exposure high dynamic range sensor |
| CN102612834A (zh) * | 2009-11-16 | 2012-07-25 | 佳能株式会社 | 摄像设备及其控制方法 |
| CN103051846A (zh) * | 2011-10-11 | 2013-04-17 | 全视科技有限公司 | 用于具有背侧照明的高速cmos图像传感器的多行同时读出方案 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109040629A (zh) * | 2017-06-09 | 2018-12-18 | 松下知识产权经营株式会社 | 摄像装置及照相机系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105357452B (zh) | 2018-04-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10009560B2 (en) | Imaging device for controlling signal charge | |
| US10186532B2 (en) | Image device, image system, and control method of image device | |
| US9538106B2 (en) | Image sensor having a uniform digital power signature | |
| CN106664380B (zh) | 固体摄像元件与电子信息设备 | |
| KR101435964B1 (ko) | 촬상장치 및 고체 촬상소자의 구동방법 | |
| US9571742B2 (en) | Image capture apparatus and control method thereof | |
| US8493489B2 (en) | Solid-state imaging device, method for driving solid-state imaging device, and electronic apparatus | |
| US20170359538A1 (en) | Image pickup apparatus, method for controlling image pickup apparatus, and image pickup system | |
| JP4931233B2 (ja) | 撮像装置及びその処理方法 | |
| US9544512B2 (en) | Image capturing apparatus and method of reading out pixel signals from an image sensor | |
| US9118851B2 (en) | High dynamic range image sensor read out architecture | |
| JP2010268529A (ja) | 固体撮像装置および電子機器 | |
| CN102843527A (zh) | 固态成像装置、驱动固态成像装置的方法和电子系统 | |
| CN103067676A (zh) | 高动态图像传感器及其有源像素 | |
| US20160014358A1 (en) | Solid-state image pickup device and method of controlling solid-state image pickup device | |
| US8547452B2 (en) | Image processing apparatus, image processing method, and image processing program | |
| US20160261813A1 (en) | Image pickup system | |
| TWI556647B (zh) | 影像感測器的可調適降低功率消耗的方法 | |
| US20130286265A1 (en) | Signal processing device and method, imaging device and solid state imaging element | |
| CN105357452A (zh) | 影像传感器的可调适降低功率消耗的方法 | |
| US20110102646A1 (en) | Solid-state imaging device, camera system, solid-state imaging device reading method and program | |
| JP6004656B2 (ja) | 撮像装置、その制御方法、および制御プログラム | |
| Johansson et al. | A 1/13-inch 30fps VGA SoC CMOS image sensor with shared reset and transfer-gate pixel control | |
| JP2013243783A (ja) | 撮像装置及び撮像システム | |
| US20110007201A1 (en) | Solid state imaging device suppressing blooming |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20231226 Address after: Gyeonggi Do, South Korea Patentee after: SAMSUNG ELECTRONICS Co.,Ltd. Address before: Tainan City Patentee before: Himax Imaging Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |