DE102019113554A1

DE102019113554A1 - Bildsensoren mit lichtflackern- minderungsfähigkeiten

Info

Publication number: DE102019113554A1
Application number: DE102019113554.0A
Authority: DE
Inventors: Bharat BALAR; Sundaraiah Gurindagunta; Gurvinder Singh
Original assignee: Semiconductor Components Industries LLC
Current assignee: Semiconductor Components Industries LLC
Priority date: 2018-05-30
Filing date: 2019-05-21
Publication date: 2019-12-05
Anticipated expiration: 2039-05-22
Also published as: US20190373159A1; CN110557583A; US10623655B2; DE102019113554B4; CN110557583B

Abstract

Ein Bildsensor kann in Zeilen und Spalten angeordnete Bildsensorpixel einschließen. Die Bildpixel können Anti-Blooming-Transistor, der von einem ersten Steuersignal gesteuert wird, und einen Transfer-Transistor, der von einem zweiten Steuersignal gesteuert wird, einschließen. Das erste und das zweite Steuersignal werden basierend auf unterschiedlichen Sätzen von Phasen erzeugt. Die verschiedenen Sätze von Phasen sind gegeneinander versetzt. Dadurch, dass sie einen verzögerten oder versetzten Satz von Phasen aufweisen, können das erste und das zweite Steuersignal unabhängig voneinander aktiviert werden, wodurch kürzere Integrationszeitperioden während einer Lichtflackern-Minderungsbetriebsmodus bereitgestellt werden. Ein zusätzlicher Satz von Phasen kann vor Auslesevorgängen hinzugefügt werden, um die Verzögerung zu berücksichtigen und ordnungsgemäße Auslesevorgänge sicherzustellen.

Description

HINTERGRUND
Dies bezieht sich im Allgemeinen auf bildgebende Vorrichtungen und insbesondere auf bildgebende Vorrichtungen mit Lichtflackern-Minderungsfähigkeiten.
Bildsensoren werden üblicherweise in elektronischen Vorrichtungen verwendet, wie z. B. in Mobiltelefonen, Kameras und Computern zum Erfassen von Bildern. In einer typischen Anordnung ist eine elektronische Vorrichtung mit einem Array von Bildpixeln ausgestattet, die in Pixelzeilen und Pixelspalten angeordnet sind. Die Schaltung ist üblicherweise mit jeder Pixelspalte gekoppelt, um die Bildsignale aus den Bildpixeln auszulesen.
Die Zeilen von Bildpixeln enthalten jeweils eine Fotodiode zum Erzeugen von Ladung als Reaktion auf Bildlicht. Die Bildpixel können so konfiguriert sein, dass sie Lichtflackern-Minderungsfähigkeiten aufweisen. Jedoch können Bildpixel, die in einem Lichtflackem-Minderungsmodus arbeiten, einen Satz unnötig langer Integrationszeitperioden aufweisen, was die Effektivität der Lichtflackern-Minderung beeinträchtigen kann.
Es wäre daher wünschenswert, bildgebende Vorrichtungen mit verbesserten Bildsensoren anbieten zu können.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm einer exemplarischen elektronischen Vorrichtung mit einem Bildsensor und einer Verarbeitungsschaltung zum Aufnehmen von Bildern unter Verwendung eines Arrays von Bildpixeln gemäß einer Ausführungsform.
2 ist ein Diagramm eines exemplarischen Pixelarrays und einer assoziierten Auslesungsschaltung zum Auslesen von Bildsignalen aus dem Pixelarray gemäß einer Ausführungsform.
3 ist ein schematisches Diagramm eines exemplarischen Bildsensorpixels gemäß einer Ausführungsform.
4 ist ein exemplarisches Zeitdiagramm zum Betreiben eines Bildpixels in einem Lichtflackern-Minderungsbetriebsmodus unter Verwendung einer gemeinsamen Phase für unterschiedliche Steuersignale gemäß einer Ausführungsform.
5 ist ein exemplarisches Zeitdiagramm zum Betreiben eines Bildpixels in einem Lichtflackem-Minderungsbetriebsmodus unter Verwendung unterschiedlicher Phasen für entsprechende Steuersignale gemäß einer Ausführungsform.
6 ist ein exemplarisches Zeitdiagramm zum Betreiben eines Bildpixels in einem Lichtflackem-Minderungsbetriebsmodus unter Verwendung unterschiedlicher Phasen für entsprechende Steuersignale gemäß einer Ausführungsform.
7 ist ein Blockdiagramm eines Prozessorsystems, das die Ausführungsformen der 1 bis 6 gemäß einer Ausführungsforrn verwendet.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Elektronische Vorrichtungen wie beispielsweise Digitalkameras, Computer, Mobiltelefone und andere elektronische Vorrichtungen können Bildsensoren einschließen, die einfallendes Licht einfangen, um ein Bild aufzunehmen. Zu den Bildsensoren können Arrays von Bildpixeln gehören. Die Pixel in den Bildsensoren können lichtempfindliche Elemente einschließen wie beispielsweise Fotodioden, die das einfallende Licht in Bildsignale umwandeln. Bildsensoren können eine beliebige Anzahl von Pixeln besitzen (z. B. hunderte oder tausende oder mehr). Ein typischer Bildsensor kann zum Beispiel hunderttausende oder Millionen von Pixeln (z. B. Megapixel) einschließen. Zu den Bildsensoren kann eine Steuerschaltung gehören wie beispielsweise eine Schaltung zum Betreiben der Bildpixel und eine Auslesungsschaltung zum Auslesen der Bildsignale gemäß der von den lichtempfindlichen Elementen erzeugten elektrischen Ladung.
1 ist ein Diagramm eines exemplarischen bildgebenden Systems wie beispielsweise eine elektronische Vorrichtung, die einen Bildsensor verwendet, um Bilder aufzunehmen. Die elektronische Vorrichtung 10 von 1 kann eine tragbare elektronische Vorrichtung sein wie beispielsweise eine Kamera, ein Mobiltelefon, ein Tablet, eine Webcam, eine Videokamera, ein Videoüberwachungssystem, ein selbstbewegendes bildgebendes System, ein Video-Gaming-System mit Abbildungsfähigkeiten oder andere gewünschte bildgebende Systeme oder Vorrichtungen, die digitale Bilddaten aufnehmen. Ein Kameramodul 12 kann verwendet werden, um eintreffendes Licht in digitale Bilddaten umzuwandeln. Das Kameramodul 12 kann eine oder mehrere Linsen 14 und einen oder mehrere entsprechende Bildsensoren 16 einschließen. Zu den Linsen 14 können feste und/oder einstellbare Linsen und Mikrolinsen gehören, die auf einer Bildoberfläche von Bildsensor 16 geformt werden. Während Bilderfassungsvorgängen kann das Licht aus einer Szene von den Linsen 14 auf den Bildsensor 16 fokussiert werden. Der Bildsensor 16 kann eine Schaltung zum Umwandeln analoger Pixel in entsprechende digitale Bilddaten einschließen, um sie der Speicher- und Verarbeitungsschaltung 18 zur Verfügung zu stellen. Falls gewünscht, kann das Kameramodul 12 mit einem Array der Linsen 14 und einem Array der entsprechenden Bildsensoren 16 bereitgestellt werden.
Die Speicher- und Verarbeitungsschaltung 18 kann eine oder mehrere integrierte Schaltungen einschließen (z. B. Bildverarbeitungsschaltungen, Mikroprozessoren, Speichergeräte wie beispielsweise Arbeitsspeicher und Permanentspeicher usw.) und kann unter Verwendung von Komponenten, die vom Kameramodul 12 getrennt sind und/oder einen Teil des Kameramoduls 12 bilden, implementiert werden (z. B. Schaltungen, die einen Teil einer integrierten Schaltung bilden, die Bildsensoren 16 oder eine integrierte Schaltung innerhalb von Modul 12, das mit den Bildsensoren 16 assoziiert ist, einschließt). Bilddaten, die von Kameramodul 12 erfasst wurden, können unter Verwendung der Verarbeitungsschaltung 18 verarbeitet und gespeichert werden (z. B. unter Verwendung eines Bildprozessors auf Verarbeitungsschaltung 18, unter Verwendung einer Hilfe zur Auswahl eines Bildgebungsmodus auf Verarbeitungsschaltung 18 usw.). Verarbeitete Bilddaten können, falls gewünscht, externen Geräten zur Verfügung gestellt werden (z. B. einem Computer, einem externen Display oder einer anderen Vorrichtung), und zwar unter Verwendung verdrahteter und/oder drahtloser Kommunikationspfade, die an die Verarbeitungsschaltung 18 gekoppelt sind.
Wie in 2 gezeigt, kann der Bildsensor 16 ein Pixelarray 20 einschließen, das in Zeilen und Spalten angeordnete Bildsensorpixel 30 (hierin manchmal als Bildpixel oder Pixel bezeichnet) und die Steuer- und Verarbeitungsschaltung 44 (die zum Beispiel eine Bildsignalverarbeitungsschaltung einschließen kann) enthält. Das Pixelarray 20 kann zum Beispiel hunderte oder tausende von Zeilen und Spalten von Bildsensorpixeln 30 enthalten. Die Steuerschaltung 44 kann mit einer Zeilensteuerschaltung 46 (hierin manchmal als Zeilendekoderschaltung oder Zeilenschaltung bezeichnet) und einer Spaltenausleseschaltung 48 (hierin manchmal als Spaltensteuerschaltung, Ausleseschaltung, Verarbeitungsschaltung oder Spaltendekoderschaltung bezeichnet) gekoppelt sein. Die Zeilensteuerschaltung 46 kann Zeilenadressen von der Steuerschaltung 44 empfangen und Pixeln 30 über Zeilensteuerleitungen 50 entsprechende Zeilensteuersignale, wie beispielsweise Zurücksetzen, Zeilenauswahl, Ladungsübertragung, Anti-Blooming, doppelte Umwandlungsverstärkung, sowie Auslesesteuersignale bereitstellen. Eine oder mehrere leitfähige Leitungen, wie beispielsweise Spaltenleitungen 42, können mit jeder Spalte von Pixeln 30 im Pixelarray 20 gekoppelt sein. Die Spaltenleitungen 42 können zum Auslesen von Bildsignalen aus den Pixeln 30 und zum Liefern von Vorspannungssignalen (z. B. Vorspannungsströmen, Vorspannungsspannungen, Vorspannungsspannungspegeln usw.) an die Pixel 30 verwendet werden. Falls gewünscht, kann während Pixelauslesevorgängen eine Pixelzeile im Array 20 unter Verwendung der Zeilensteuerschaltung 46 ausgewählt werden, und Bildsignale, die durch die Bildpixel 30 in dieser Pixelzeile erzeugt werden, können entlang den Spaltenleitungen 42 ausgelesen werden.
Die Bildausleseschaltung 48 kann Bildsignale (z. B. durch die Pixel 30 erzeugte analoge Pixelwerte) über die Spaltenleitungen 42 empfangen. Die Bildausleseschaltung 48 kann eine Abtast-Halte-Schaltung zum Abtasten und temporären Speichern von aus dem Pixelarray 20 ausgelesenen Bildsignalen, eine Verstärkerschaltung, eine Analog-Digital-Wandlungs(ADC)-Schaltung, eine Vorspannungsschaltung, einen Spaltenspeicher, eine Flip-Flop-Schaltung zum selektiven Aktivieren oder Deaktivieren der Spaltenschaltung oder andere Schaltung einschließen, die mit einer oder mehreren Spalten von Pixeln im Pixelarray 20 zum Betreiben der Pixel 30 und zum Auslesen von Bildsignalen aus den Pixeln 30 gekoppelt sind. Die ADC-Schaltung in der Ausleseschaltung 48 kann analoge Pixelwerte, die aus dem Array 20 empfangen werden, in entsprechende digitale Pixelwerte umwandeln (manchmal als digitale Bilddaten oder digitale Pixeldaten bezeichnet). Die Bildausleseschaltung 48 kann digitale Pixeldaten für Pixel 30 in einer oder mehreren Pixelspalten für die Steuer- und Verarbeitungsschaltung 44 und/oder den Prozessor 18 (1) bereitstellen.
Das Pixelarray 20 kann mit einem Farbfilterarray mit mehreren Farbfilterelementen ausgestattet sein, was es einem einzelnen Bildsensor ermöglicht, Proben von Licht unterschiedlicher Farben zu erfassen. Bildsensorpixel wie beispielsweise Bildpixel 30 im Array 20 können zum Beispiel mit einem Farbfilterarray ausgestattet werden, die es einem einzelnen Bildsensor ermöglichen, Proben von rotem, grünem und blauem (RGB) Licht zu entnehmen, und zwar unter Verwendung der entsprechenden roten, grünen und blauen Bildsensorpixel, die in einem Bayer-Mosaikmuster angeordnet sind. Das Bayer-Mosaikmuster besteht aus einer wiederkehrenden Elementarzelle von Bildpixeln in Zweiergruppen mit zwei grünen Bildpixeln, die sich schräg gegenüber liegen und an ein rotes Bildpixel angrenzen, das schräg gegenüber von einem blauen Bildpixel liegt. In einem anderen geeigneten Beispiel werden die grünen Pixel in einem Bayer-Muster durch breitbandige Bildpixel mit breitbandigen Farbfilterelementen (z. B. klare Farbfilterelemente, gelbe Farbfilterelemente usw.) ersetzt. Diese Beispiele sind lediglich exemplarisch und im Allgemeinen können Farbfilterelemente jeder gewünschten Farbe und in jedem gewünschten Muster über jede beliebige Anzahl der Bildpixel 30 gebildet werden. Eine Mikrolinse kann über einer oberen Fläche des Farbfilterarray gebildet werden, um eintreffendes Licht auf den lichtempfindlichen Bereich, der mit diesem Pixel 30 assoziiert ist, zu fokussieren. Eine Mikrolinse kann über einer oberen Fläche des Farbfilterarray gebildet werden, um eintreffendes Licht auf den lichtempfindlichen Bereich, der mit diesem Pixel 30 assoziiert ist, zu fokussieren.
Die Schaltung in einem exemplarischen Bildpixel 30 des Bildsensors 16 ist in 3 gezeigt. Wie in 3 gezeigt, kann Pixel 30 ein lichtempfindliches Element wie beispielsweise Fotodiode 22 (oder Fotodetektor 22) einschließen. Eine positive Pixel-Versorgungsspannung (z. B. Spannung Vaa) kann an einer positiven Stromversorgungsklemme 33 bereitgestellt werden. Eine Masseenergieversorgungsspannung (z. B. Spannung Vss) kann am Masseanschluss 32 (manchmal hierin als ein anderer Energieversorgungsanschluss bezeichnet) bereitgestellt werden. Einfallendes Licht kann von der Fotodiode 22 gesammelt werden, nachdem es eine Farbfilterstruktur durchlaufen hat. Die Fotodiode 22 kann das Licht in elektrische Ladung umwandeln.
Bevor ein Bild erfasst wird, kann das Steuersignal AB aktiviert werden, um den (Anti-Blooming)-Transistor 52 einzuschalten (z.B. hoch aktiviert, um den entsprechenden Transistor zu aktivieren) und die Fotodiode 22 auf eine Rücksetzspannung zurückzusetzen (z.B. Spannung Vaa). Das Rücksetzsteuersignal RST kann auch aktiviert werden. Dies schaltet den Rücksetztransistor 28 ein und setzt den Ladungsspeicherknoten 26 (auch bezeichnet als Floating-Diffusion oder eine Floating-Diffusion-Region) auf eine Rücksetzspannung zurück. Das Rücksetzsteuersignal RST kann anschließend deaktiviert werden, um den Rücksetztransistor 28 (z.B. niedrig-aktiviert zur Deaktivierung des entsprechenden Transistors) auszuschalten. Wenn das Steuersignal AB deaktiviert wird, um den Transistor 52 auszuschalten, kann die Signalerfassung an der Fotodiode 22 beginnen. Nachdem der Bilderfassungsprozess abgeschlossen ist, kann das Weichen-Steuersignal TX aktiviert werden, um den Übertragungstransistor (Weiche) 24 einzuschalten. Wenn der Übertragungs-Transistor 24 eingeschaltet wird, wird die von der Fotodiode 22 als Reaktion auf eintreffendes Licht erzeugte Spannung an den Ladungsspeicherknoten 26 übertragen.
Der Ladungsspeicherknoten 26 kann unter Verwendung einer Region von dotiertem Halbleiter (z. B. einer dotierten Siliciumregion, die durch Ionenimplantation, Diffusion von Fremdatomen oder anderen Dotiertechniken in einem Siliciumsubstrat ausgebildet wird) umgesetzt werden. Die dotierte Halbleiterregion (d. h. die Floating-Diffusion FD) kann eine Kapazität (z. B. Kapazität Cfd) aufweisen, die verwendet wird, um die Ladung zu speichern, die von der Fotodiode 22 übertragen wurde. Das mit der gespeicherten Ladung am Knoten 26 assoziierte Signal wird vom Source-Folger-Transistor 34 gepuffert. Der Zeilenauswahltransistor 36 kann den Source-Folger-Transistor 34 mit der Spaltenausgabeleitung 42 verbinden.
Falls gewünscht können andere Arten einer Bildpixelschaltung verwendet werden, um die Bildpixel des Bildsensors 16 umzusetzen. Jedes Bildsensorpixel 30 (siehe z. B. 1) kann ein Drei-Transistoren-Pixel, ein angeheftetes Fotodioden-Pixel mit vier Transistoren, ein globales Verschluss-Pixel usw. sein. Die Schaltungen von 3 dienen nur der Veranschaulichung.
Noch Bezug nehmend auf 3 kann das Pixel 30 auch einen Überlaufkondensator 54 (manchmal hierin als Ladungsspeicherstruktur bezeichnet) aufweisen, der über den (Überlauf-)Transistor 56 mit Floating-Diffusion 26 gekoppelt ist. Insbesondere kann das Pixel 30 in einem Überlauf-Betriebsmodus arbeiten. Bei diesem Betriebsmodus kann das Pixel 30 die Steuersignale TX und DCG (gleichzeitig) zur Aktivierung der Transistoren 24 bzw. 56 bestätigen. Der Kondensator 54 kann eine Speicherkapazität aufweisen, die viel größer ist als die der Floating-Diffusion 26. Somit kann der Kondensator 54 verwendet werden, um den Dynamikbereich von Pixel 30 zu erweitern, indem große Mengen an (Überlauf-)Ladung gespeichert werden (z.B. in hellen Bildpunkten oder Szenen, während langer Integrationsperioden, zur Ladungsintegration).
Das Pixelarray 20 kann Pixel 30 einschließen, die in einer Anzahl von Zeilen angeordnet sind (z. B. in Zeilen 0-N angeordnet). Jede Zeile kann mehrere Pixel 30 einschließen, die jeweils mit Ladungsüberlauffähigkeiten konfiguriert sind (z. B. kann jedes Pixel 30 mindestens einen Überlauftransistor und mindestens einen Überlaufkondensator 54 haben). Das Szenario, in dem das Pixelarray 20 ein oder mehrere Pixel mit einer Pixelkonfiguration einschließt, die in Verbindung mit 3 gezeigt und beschrieben wird, wird hierin als Beispiel beschrieben. Falls gewünscht, können ein oder mehrere Pixel in dem Pixelarray 20 jede andere geeignete Pixelkonfiguration aufweisen.
Das Pixel 30 kann auch in einem LFM-Betriebsmodus arbeiten, bei dem die Steuersignale AB und TX (optional in Kombination mit dem Steuersignal DCG) in einer verwobenen Weise aktiviert werden (z. B. alternierend aktiviert), um ein Bildsignal effektiv während einer kurzen Expositionsperiode (z. B. mehrere kurze Integrationsperioden innerhalb einer langen Expositionsperiode) zu erfassen. Mit anderen Worten, um die Steuersignale AB und TX/DCG in der verwobenen Weise zu verwenden, wenn das Steuersignal AB hoch-aktiviert ist, werden die Steuersignale TX und DCG niedrig-aktiviert, und umgekehrt. Der Betrieb des Pixels 30 in einem LFM-Modus ermöglicht es dem Pixel 30, einfallendes Licht einzufangen, das andernfalls durch Flackereffekte der Aufnahme entgehen könnte.
Insbesondere zeigt 4 ein exemplarisches Zeitdiagramm zum Betreiben eines Bildsensors, wie beispielsweise eines Bildsensors mit einem Pixel 30 in 3 in einem Lichtflackern-Minderungsmodus während einer Bilderfassungszeitperiode. Das Pixel 30 kann unter anderen Steuersignalen die Steuersignale AB und TX empfangen. Die Steuersignale AB und TX können sich eine gemeinsame Phase teilen. Genauer gesagt, ein Satz von Phasen 0, 1, 2, 3, usw... N kann eine Zeilenzeitperiode RT bilden. Jede Phase in einer Zeilenzeit kann einer Zeitperiode entsprechen, während der Steuersignalaktivierungen und -deaktivierungen für eine bestimmte Pixelzeile in dem Pixelarray 20 auftreten. Als ein Beispiel können die Steuersignale AB und TX in 4 einem Pixel in der Zeile 0 des Pixelarrays 20 entsprechen. In diesem Szenario kann ein Übergang von einem entsprechenden Steuersignal nur während der Phase 0 jede Zeilenzeitperiode auftreten. Jede Phase in der Zeilenzeit kann einem Arbeitsgang entsprechen, der von einer jeweiligen Zeile in dem Pixelarray 20 vorgenommen wird, sodass Steuerschemata des Arrays 20 in einer organisierten rollierenden Weise auftreten können.
Wie in 4 gezeigt, kann die Bilderfassung während eines LFM-Modus mit der Aktivierung 60 des Steuersignals AB beginnen. Falls gewünscht, kann die Aktivierung 60 die gleiche Aktivierung des Steuersignals AB während eine Pixelrücksetzzeitperiode sein. Die Aktivierung 60 kann bei Phase 0 einer ersten Periode RT1 einen Übergang von niedrig nach hoch aufweisen (z. B. wenn das Steuersignal AB aktiviert ist). Die Aktivierung kann bei Phase 0 einer zweiten Periode RT2 einen Übergang von hoch nach niedrig aufweisen (z. B. wenn das Steuersignal AB deaktiviert ist). Anschließend kann das Steuersignal TX in der Phase 0 einer dritten Periode RT3 (d. h. Aktivierung 61) gepulst werden (z. B. kann das Steuersignal TX aktiviert und deaktiviert werden). Die Zeitperiode zwischen der Deaktivierung der Aktivierung 60 und der Deaktivierung der Aktivierung 61 kann eine erste Integrationszeit für ein LFM-Bildsignal sein. Ladung, die während der ersten Integrationszeit erzeugt wird, kann zu einer Ladungsspeicherstruktur (z. B. Floating-Diffusion 26 und/oder Überlaufkondensator 54 in 3) übertragen werden.
Die Bilderfassung während eines LFM-Modus kann viele kurze Integrationszeiten über eine lange Expositionsperiode einschließen, was die Wahrscheinlichkeit erhöht, Flackerlicht während mindestens einer oder mehrerer der kurzen Integrationszeiten zu erfassen. Als ein Beispiel kann das Steuersignal AB anschließend an die Aktivierung 61 während der Phase 0 einer vierten Periode RT4 wieder aktiviert werden und während der Phase 0 einer fünften Periode RT5 (d. h. Aktivierung 62) deaktiviert werden. Anschließend kann das Steuersignal TX bei Phase 0 einer sechsten Periode RT6 (d. h. Aktivierung 63) gepulst werden. In ähnlicher Weise kann die Zeitperiode zwischen der Deaktivierung der Aktivierung 62 und der Deaktivierung der Aktivierung 63 eine zweite Integrationszeit eines LFM-Bildsignals sein. Die während der zweiten Integrationszeit erzeugte Ladung kann zu einer Ladungsspeicherstruktur (z. B. Floating-Diffusion-Region 26 und/oder Überlaufkondensator 54 in 3) übertragen werden und mit der während der ersten Integrationszeit erzeugten Ladung und der während einer nachfolgenden Integrationszeit erzeugten Ladung summiert werden. Aktivierungen der Steuersignale AB und TX können in der in 4 gezeigten verwobenen Weise für eine beliebige gewünschte Anzahl von Malen auftreten, um eine entsprechende Ladung während jeweiliger Integrationszeiten zu erzeugen.
Es kann jedoch wünschenswert sein, jede der jeweiligen Integrationszeiten zu verkürzen. Insbesondere wird während längerer Integrationszeiten mehr Ladung erzeugt. Je mehr Ladung jede Integrationszeit erzeugt, desto weniger Integrationszeiten werden benötigt, um die Kapazität der Floating-Diffusion-Region zu erreichen. Um unerwünschte Überlaufeffekte in der Floating-Diffusion-Region zu vermeiden, wird die Anzahl der Integrationszeiten daher begrenzt sein. Durch die Verkürzung der Integrationszeiten während der gleichen Expositionsperiode kann eine große Anzahl von Integrationszeiten auftreten, wodurch die Lichtflackem-Minderungskapazitäten des Bildsensors verbessert werden. Da zusätzlich ein bestimmtes Pixel die Steuersignale AB und TX empfangen kann, die sich eine bestimmte Phase in der Zeilenzeit teilen, ist die minimale Integrationszeit durch die Zeilenzeit (z. B. mindestens eine Zeilenzeit) begrenzt. Wenn zum Beispiel das Steuersignal AB bei Phase 0 deaktiviert wird, um die Integrationszeitperiode zu beginnen, kann das früheste Steuersignal TX erst bei Phase 0 der nachfolgenden Zeilenzeit gepulst werden.
Zur Minderung dieser Probleme kann die Steuersignalerzeugungsschaltung (z. B. Zeilenschaltung 46 und/oder Steuerschaltung 44 in 2) Steuersignale erzeugen, die mit den jeweiligen Phasen assoziiert sind (z. B. die jeweils ein Satz von jeweiligen Phasen aufweisen). Die Steuersignalerzeugungsschaltung kann das Steuersignal AB gemäß AB-Phasen (z. B. basierend auf einem AB-Phasensignal oder einem AB-Taktsignal) erzeugen. Die Steuersignalerzeugungsschaltung kann das Steuersignal TX gemäß den TX-Phasen (z. B. basierend auf einem TX-Phasensignal oder einem TX-Taktsignal) erzeugen. In diesem Beispiel muss sich nicht jede Phase in den AB-Phasen an eine entsprechende Phase in den TX-Phasen anpassen (z. B. tritt die Phase 0 in AB-Phasen nicht gleichzeitig mit der Phase 0 in TX-Phasen auf).
5 zeigt ein exemplarisches Zeitdiagramm zum Betreiben eines Bildsensors, wie beispielsweise eines Bildsensors mit dem Pixel 30 in 3, in einem Lichtflackem-Minderungsmodus unter Verwendung unterschiedlicher Sätze von Phasen für die Steuersignale AB und TX. Insbesondere kann die Bilderfassung in ähnlicher Weise mit der Aktivierung 70 des Steuersignals AB beginnen. Das Steuersignal AB kann während der Phase 0 in der ersten Zeilenzeitperiode RT1 für AB-Phasen aktiviert werden und kann während der Phase 0 in der zweiten Zeilenzeitperiode RT2 für AB-Phasen deaktiviert werden. Nach der Aktivierung 70 kann die Aktivierung 71 des Steuersignals TX auftreten. Das Steuersignal TX kann während der Phase 0 der zweiten Zeilenzeitperiode RT2 für TX-Phasen gepulst werden. Die Kennzeichnung von RT1, RT2 usw. dient lediglich der Übersichtlichkeit. Jede der Zeitperioden RT1, RT2 sowohl für ABals auch TX-Phasen kann einer vorbestimmten konstanten Zeitperiode entsprechen.
Wie in 5 gezeigt gibt es einen Versatz zwischen den AB-Phasen und den TX-Phasen. Als ein Beispiel kann die Phase 0 für TX-Phasen der Phase 3 von AB-Phasen entsprechen (sich mit dieser ausrichten). Dies ist lediglich veranschaulichend. Falls gewünscht kann jeder geeignete Versatz zwischen den AB-Phasen und den TX-Phasen bereitgestellt werden. Als ein Beispiel kann es einen Ein-Phasenversatz zwischen AB-Phasen und TX-Phasen geben (z. B. kann die Phase 0 von TX-Phasen der Phase 1 von AB-Phasen entsprechen). Als weitere Beispiele können zwischen den AB-Phasen und den TX-Phasen Zwei-Phasenversätze, Drei-Phasenversätze, Versätze von mehr als drei Phasen usw. vorliegen. Die Steuersignalerzeugungsschaltung kann konfiguriert sein (durch Verarbeitungsschaltung 18 in 1), um unterschiedliche Sätze von Phasen für unterschiedliche Steuersignale zu erzeugen, wobei die Phasen versetzt sind. Mit anderen Worten kann die Steuersignalerzeugungsschaltung Steuersignale mit unterschiedlichen Versätzen oder Verzögerungen erzeugen, um eine programmierbare Verzögerungsunterzeilenzeitsteuerung (z. B. Feinintegrationszeitsteuerung) bereitzustellen.
In dem Beispiel von 5 beträgt die minimale Integrationszeit durch Bereitstellen eines Dreiphasenversatzes zwischen AB-Phasen und TX-Phasen drei Phasen anstelle einer Zeilenzeit (z. B. N Phasen) wie in dem Beispiel von 4. Zusätzlich können nachfolgende Aktivierungen des Steuersignals AB kompakter sein. Als ein Beispiel kann das Steuersignal AB anschließend bei Phase 0 der dritten Zeilenzeitperiode RT3 (anstatt einer vierten Periode RT4 in 4) aktiviert werden. Eine entsprechende Steuersignal-TX-Aktivierung kann bei Phase 0 der vierten Zeilenzeitperiode RT4 auftreten. Die Bilderfassung kann in dieser verwobenen Weise fortfahren (z. B. wobei das Steuersignal AB bei AB-Phase 0 einer (i)-ten Zeilenzeitperiode aktiviert wird und während der AB-Phase 0 einer (i+1)-ten Zeilenzeitperiode deaktiviert wird, und wobei das Steuersignal TX während der TX-Phase 0 einer (i+ 1)-ten Zeilenzeitperiode aktiviert wird) bis zu einem letzten Satz der TX- und AB-Steuersignalaktivierungen.
Wie in 6 gezeigt kann die Bilderfassungsperiode 110 mit einem letzten AB- und TX-Steuersignalaktivierungspaar enden (d. h. Aktivierungen 100 und 101). Aus den oben beschriebenen Gründen können Zeilenzeitperioden RT(M-1) und RT(M) für AB-Phasen notwendig sein, um die Aktivierung 100 zu erzeugen. In ähnlicher Weise kann die Zeilenzeitperiode RT(M) für TX-Phasen zur Erzeugung der Aktivierung 101 notwendig sein. Zusätzlich zu diesen notwendigen Zeilenzeitperioden kann eine zusätzliche Zeilenzeitperiode RT(M+1) eingefügt werden, um die Verzögerung zwischen den AB- und TX-Phasen zu berücksichtigen. Die Ausleseperiode 120 kann möglicherweise erst nach der zusätzlichen Zeilenzeitperiode RT(M+1) für AB-Phasen auftreten.
Die Beispiele der 5 und 6 sind lediglich veranschaulichend. Insbesondere ist, obwohl jede der Integrationszeiten in den 5 und 6 als weniger als eine Zeilenzeit veranschaulicht wird (z. B. drei Phasen), dies lediglich beispielhaft. Falls gewünscht, kann jede Integrationszeit eine Zeilenzeit und drei Phasen, zwei Zeilenzeiten und drei Phasen usw. betragen. Durch Bereitstellen eines Versatzes zwischen AB-Phasen und TX-Phasen kann nicht nur eine kürzere Integrationszeit erreicht werden, sondern es kann auch eine Integrationszeit mit besserer Auflösung erreicht werden. Während beispielsweise eine Integrationszeit in 4 eine Zeilenzeit, zwei Zeilenzeiten oder irgendeine andere vollständige Zeilenzeit dauern kann, kann eine Integrationszeit in den 5 und 6 eine und eine N-te Zeilenzeit, eine oder zwei N-te Zeilenzeit usw. dauern. Als ein anderes Beispiel kann die Steuersignalerzeugungsschaltung (z. B. durch Bereitstellen von Steuersignalen mit programmierbaren Verzögerungen in Bezug aufeinander) eine beliebige N-te Auflösungsintegrationszeit unter oder über einer Zeilenzeit bereitstellen.
Darüber hinaus ist, obwohl die 5 und 6 in Verbindung mit den Steuersignalen AB und TX beschrieben sind, dies lediglich beispielhaft. Falls gewünscht, kann ein beliebiges anderes Steuersignal (z. B. Steuersignale RST, DCG, RS usw.) unter Verwendung eines separaten Satzes von Phasen mit einem Versatz von Phasen, die mit einem anderen Steuersignal assoziiert sind, bereitgestellt werden. Durch Bereitstellen eines Phasenversatzes zwischen zwei beliebigen Steuersignalen kann eine feinere Steuerung für ein gegebenes Pixel, das die beiden Steuersignale empfängt, erreicht werden. Mit anderen Worten, während einer einzelnen Zeilenzeitperiode kann das gegebene Pixel in einer Pixelzeile konfiguriert sein, um effektiv mehrere „Phasen“ für die Pixelzeile aufzuweisen.
Zusätzlich wurden verschiedene Steuersignale und Aktivierungen der Steuersignale während einer Pixelrücksetzzeitperiode, einer Bilderfassungszeitperiode (z. B. Periode 110 in 6), einer Bildauslesezeitperiode (z. B. Periode 120 in 6) und beliebigen anderen Perioden der Klarheit halber weggelassen(z. B. um die 5 und 6 nicht unnötig zu verschleiern). Falls gewünscht, können Steuersignale aktiviert werden, um alle Ladungsspeicherregionen während der Pixelrücksetzzeitperiode und/oder vor der Bilderfassungszeitperiode auf eine Referenzspannung zurückzusetzen. Falls gewünscht, können Steuersignale zum Auslesen verschiedener erzeugter Ladung in beliebigen Ladungsspeicherregionen aktiviert werden und/oder zum Auslesen verschiedener Rücksetzpegelsignale während der Bildauslesezeitperiode aktiviert werden.
7 ist ein vereinfachtes Diagramm eines exemplarischen Prozessorsystems 700, wie beispielsweise eine Digitalkamera, das eine bildgebende Vorrichtung 708 (z. B. das Kameramodul 12 aus 1) einschließt, welche einen Bildsensor verwendet, wie vorstehend im Zusammenhang mit den 1 bis 6 beschrieben. Ohne einschränkend zu sein, könnte ein solches System ein Computersystem, ein Standbild- oder Videokamerasystem, einen Scanner, ein Bildverarbeitungssystem, ein Fahrzeugnavigationssystem, ein Videotelefon, ein Überwachungssystem, ein Autofokussystem, ein Sternsensorsystem, ein Bewegungserkennungssystem, ein Bildstabilisierungssystem und andere Systeme, die eine bildgebende Vorrichtung verwenden, einschließen.
Das Prozessorsystem 700, zum Beispiel ein digitales Standbild- oder Videokamerasystem, schließt im Allgemeinen eine Linse 714 für die Fokussierung eines Bildes auf ein oder mehrere Pixelarrays in der bildgebenden Vorrichtung 708, wenn ein Blendenauslöser 716 gedrückt wird, und eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 702, wie beispielsweise ein Mikroprozessor, ein, der die Kamera und eine oder mehrere Bildströmungsfunktionen steuert. Die Verarbeitungseinheit 702 kann mit einer oder mehreren Eingabe/Ausgabe (E/A)-Vorrichtungen 710 über einen Systembus 706 kommunizieren. Die bildgebende Vorrichtung 708 kann außerdem mit der CPU 702 über den Bus 706 kommunizieren. Das System 700 kann außerdem Random Access Memory (RAM) 704 und optional herausnehmbaren Speicher 712 einschließen, beispielsweise Flash-Speicher, der ebenfalls mit der CPU 702 über den Bus 706 kommunizieren kann. Die bildgebende Vorrichtung 708 kann mit der CPU kombiniert werden, mit oder ohne Speicher auf einem einzelnen integrierten Schaltkreis oder auf einem anderen Chip. Obwohl der Bus 706 als einzelner Bus dargestellt wird, kann es sich um einen oder mehr Busse, Brücken oder andere Kommunikationswege handeln, die verwendet werden, um Systemkomponenten des Systems 700 miteinander zu verbinden.
Verschiedene Ausführungsformen wurden beschrieben, die Systeme mit und Verfahren für Bildsensoren veranschaulichen, die mit Lichtflackem-Minderungsfunktionalitäten konfiguriert sind.
In einer Ausführungsform kann ein Bildsensor ein Bildpixelarray mit Bildpixeln einschließen, die in Spalten und Zeilen angeordnet sind. Ein bestimmtes Bildpixel in einer bestimmten Zeile kann konfiguriert sein, um ein erstes und zweites Steuersignal zu empfangen. Eine Steuersignalerzeugungsschaltung kann konfiguriert sein, um das erste und das zweite Steuersignal basierend auf dem entsprechenden ersten und zweiten Satz von Phasen zu erzeugen. Der zweite Satz von Phasen kann einen Phasenversatz bezüglich des ersten Satzes von Phasen aufweisen. Insbesondere kann jede Phase in dem ersten Satz von Phasen und jede Phase in dem zweiten Satz von Phasen (separat) mit einer jeweiligen Zeile in den Zeilen assoziiert sein. Als ein Beispiel kann das erste Steuersignal während einer gegebenen Phase in dem ersten Satz von Phasen, die mit der gegebenen Zeile assoziiert sind, aktiviert werden, und das zweite Steuersignal kann während einer gegebenen Phase in dem zweiten Satz von Phasen, die mit der gegebenen Zeile assoziiert sind, aktiviert werden. Die gegebene Phase in dem ersten Satz von Phasen, die mit der gegebenen Zeile assoziiert sind, kann den Phasenversatz in Bezug auf die gegebene Phase in dem zweiten Satz von Phasen, die mit der gegebenen Zeile assoziiert sind, aufweisen.
Zusätzlich kann das bestimmte Bildpixel eine Fotodiode einschließen, die über einen ersten (Anti-Blooming-) Transistor mit einem Spannungsversorgungsanschluss gekoppelt ist, und kann einen zweiten (Ladungstransfer-) Transistor aufweisen, der die Fotodiode mit einem Floating-Diffusion-Region koppelt. Der erste Transistor kann konfiguriert sein, um das erste Steuersignal zu empfangen, und der zweite Transistor kann konfiguriert sein, um das zweite Steuersignal zu empfangen.
Um das Bildpixel in einem LFM-Betriebsmodus zu betreiben, kann die Steuersignalerzeugungsschaltung konfiguriert sein, um alternativ das erste und das zweite Steuersignal zu aktivieren. Eine Zeitperiode zwischen einer Deaktivierung des ersten Steuersignals und einer entsprechenden Deaktivierung des zweiten Steuersignals umfasst eine Integrationszeitperiode. Viele derartige Integrationszeitperioden, einschließlich einer letzten Integrationszeitperiode, können auftreten. Während der Integrationszeitperioden erzeugte Ladung kann akkumuliert werden, um ein LFM-Bildsignal zu erzeugen. Vor einer Pixelauslesezeitperiode kann die Steuersignalerzeugungsschaltung konfiguriert sein, einen zusätzlichen Satz von Phasen bereitzustellen, der mit dem ersten Steuersignal assoziiert ist, während das erste Steuersignal deaktiviert wird. Der zusätzliche Satz von Phasen, der mit dem ersten Steuersignal assoziiert ist, kann sich mit mindestens einem Abschnitt des zweiten Satzes von Phasen zeitlich überlappen.
Ein Verfahren zum Betreiben des Bildsensors kann mit der Steuersignalerzeugungsschaltung das Aktivieren des ersten Steuersignals während einer gegebenen Phase in dem ersten Satz von Phasen, das Deaktivieren des ersten Steuersignals während der gegebenen Phase in dem zweiten Satz von Phasen und das Pulsieren des zweiten Steuersignals während der gegebenen Phase in dem dritten Satz von Phasen einschließen. Die gegebene Phase in der dritten Vielzahl von Phasen kann um eine Anzahl von Phasen, die kleiner als die zweite Vielzahl von Phasen ist, verschoben werden. Die Anzahl von Phasen kann eine Integrationszeit für das Pixel bestimmen. Die erste, zweite und dritte Vielzahl von Phasen weisen die gleiche Anzahl von Phasen auf, die mit einer Zeilenzeit assoziiert ist. Das Verfahren kann mit dem Pixel das Erzeugen von Ladung als Reaktion auf Bildlicht während der Integrationszeit, das Erzeugen zusätzlicher Ladung als Reaktion auf Bildlicht während einer zusätzlichen Vielzahl von Integrationszeiten und das Erzeugen des LFM-Signalbildsignals durch Akkumulieren der Ladung und der zusätzlichen Ladung einschließen. Die zusätzliche Vielzahl von Integrationszeiten kann eine letzte Integrationszeit einschließen. Die Steuersignalerzeugungsschaltung kann eine zusätzliche Vielzahl von Phasen nach der letzten Integrationszeit erzeugen.
Gemäß einer Ausführungsform kann ein Bildsensor ein Bildpixel, das konfiguriert ist, um ein erstes und zweites Steuersignal zu empfangen, und eine Steuersignalerzeugungsschaltung, die konfiguriert ist, um das erste und zweite Steuersignal basierend auf jeweiligen ersten und zweiten Sätzen von Phasen zu erzeugen, einschließen. Der zweite Satz von Phasen kann einen Versatz bezüglich des ersten Satzes von Phasen aufweisen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann der Bildsensor Bildpixel einschließen, die in einer Vielzahl von Spalten und einer Vielzahl von Zeilen angeordnet sind. Das Bildpixel kann sich in einer gegebenen Zeile in der Vielzahl von Zeilen befinden. Jede Phase in dem ersten Satz von Phasen kann mit einer jeweiligen Zeile in der Vielzahl von Zeilen assoziiert sein. Das erste Steuersignal kann während einer gegebenen Phase in dem ersten Satz von Phasen, der mit der gegebenen Zeile assoziiert ist, aktiviert werden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann jede Phase in dem zweiten Satz von Phasen mit einer entsprechenden Zeile in der Vielzahl von Zeilen assoziiert sein. Das zweite Steuersignal kann während einer gegebenen Phase in dem zweiten Satz von Phasen, der mit der gegebenen Zeile assoziiert ist, aktiviert werden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die gegebene Phase in dem ersten Satz von Phasen, die mit einer gegebenen Zeile assoziiert sind, den Versatz in Bezug auf die gegebene Phase in dem zweiten Satz von Phasen, die mit der gegebenen Zeile assoziiert sind, aufweisen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Bildpixel eine Fotodiode einschließen, die über einen ersten Transistor mit einem Spannungsversorgungsanschluss gekoppelt ist, und kann einen zweiten Transistor einschließen, der die Fotodiode mit einer Floating-Diffusion-Region koppelt. Der erste Transistor kann konfiguriert sein, um das erste Steuersignal zu empfangen. Der zweite Transistor kann konfiguriert sein, um das zweite Steuersignal zu empfangen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Steuersignalerzeugungsschaltung konfiguriert sein, das erste und das zweite Steuersignal während eines Lichtflackern-Minderungsbetriebsmodus alternativ zu aktivieren.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann eine Zeitperiode zwischen einer Deaktivierung des ersten Steuersignals und einer entsprechenden Deaktivierung des zweiten Steuersignals eine Integrationszeitperiode einschließen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann eine zusätzliche Zeitperiode zwischen einer zusätzlichen Deaktivierung des ersten Steuersignals und einer entsprechenden zusätzlichen Deaktivierung des zweiten Steuersignals eine zusätzlichen Integrationszeitperiode einschließen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Fotodiode eine erste Ladungsmenge während der Integrationszeitperiode und eine zweite Ladungsmenge während der zweiten Integrationszeitperiode erzeugen. Mindestens die erste und die zweite Ladungsmenge können kombiniert werden, um ein Lichtflackem-Minderungsbildsignal zu erzeugen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann eine Zeitperiode zwischen einer Deaktivierung des ersten Signals und einer entsprechenden Deaktivierung des Signals eine letzte Integrationszeitperiode vor einer Pixelauslesezeitperiode einschließen. Die Steuersignalerzeugungsschaltung kann konfiguriert sein, um einen zusätzlichen Satz von Phasen bereitzustellen, der mit dem ersten Steuersignal assoziiert ist. Das erste Steuersignal kann während des zusätzlichen Satzes von Phasen deaktiviert werden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann der zusätzliche Satz von Phasen, der mit dem ersten Steuersignal assoziiert ist, sich mit mindestens einem Abschnitt des zweiten Satzes von Phasen zeitlich überlappen.
Gemäß einer Ausführungsform kann ein Verfahren zum Betreiben eines Bildsensors, der eine Steuersignalerzeugungsschaltung einschließt, die mit einem Pixel in dem Bildsensor gekoppelt ist, Folgendes einschließen: mit der Steuersignalerzeugungsschaltung, Aktivieren eines ersten Steuersignals während einer gegebenen Phase in einer ersten Vielzahl von Phasen; mit der Steuersignalerzeugungsschaltung, Deaktivieren des ersten Steuersignals während der gegebenen Phase in einer zweiten Vielzahl von Phasen; mit der Steuersignalerzeugungsschaltung, Pulsieren eines zweiten Steuersignals während der gegebenen Phase in einer dritten Vielzahl von Phasen; und, bei dem Pixel, Empfangen der ersten und des zweiten Steuersignale. Die gegebene Phase in der dritten Vielzahl von Phasen kann um eine Anzahl von Phasen, die kleiner als die zweite Vielzahl von Phasen ist, verschoben werden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Anzahl von Phasen eine Integrationszeit für das Pixel bestimmen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform können die erste, zweite und dritte Vielzahl von Phasen die gleiche Anzahl von Phasen aufweisen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die gleiche Anzahl von Phasen mit einer Zeilenzeit assoziiert sein.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Verfahren kann Folgendes einschließen: mit dem Pixel, Erzeugung von Ladung als Reaktion auf Bildlicht während der Integrationszeit; mit dem Pixel, Erzeugen zusätzlicher Ladung als Reaktion auf Bildlicht während einer zusätzlichen Vielzahl von Integrationszeiten; und, bei dem Pixel, Erzeugen eines Lichtflacker-Minderungsbildsignals durch Akkumulieren der Ladung und der zusätzlichen Ladung.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die zusätzliche Vielzahl von Integrationszeiten eine letzte Integrationszeit einschließen. Das Verfahren kann mit der Steuersignalerzeugungsschaltung das Erzeugen einer zusätzlichen Vielzahl von Phasen nach der letzten Integrationszeit einschließen.
Gemäß einer Ausführungsform kann ein System Eingabe-Ausgabe-Schaltung, Verarbeitungsschaltung und einen Bildsensor, der Bildpixel einschließt, die in einer Vielzahl von Spalten und einer Vielzahl von Zeilen angeordnet sind, einschließen. Ein gegebenes Bildpixel in einer gegebenen Zeile kann konfiguriert sein, um ein erstes Signal während einer gegebenen Phase in einer ersten Vielzahl von Phasen zu empfangen. Eine entsprechende Zeile in der Vielzahl von Zeilen kann konfiguriert sein, um ein oder mehrere Signale während einer jeweiligen Phase der ersten Vielzahl von Phasen zu empfangen. Das gegebene Bildpixel kann konfiguriert sein, ein zweites Signal während einer gegebenen Phase in einer zweiten Vielzahl von Phasen zu empfangen. Eine entsprechende Zeile in der Vielzahl von Zeilen kann konfiguriert sein, ein oder mehrere Signale während einer jeweiligen Phase der zweiten Vielzahl von Phasen zu empfangen. Die gegebene Phase in der zweiten Vielzahl von Phasen kann aus der gegebenen Phase in der ersten Vielzahl von Phasen um eine Zeitperiode verzögert sein. Die Zeitperiode kann mit einer Bildintegrationszeit assoziiert sein.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das gegebene Bildpixel einen Anti-Blooming-Transistor, der das erste Signal empfängt, und einen Ladungstransfer-Transistor, der das zweite Signal empfängt, einschließen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform können die erste, zweite und dritte Vielzahl von Phasen separat eine Zeilenzeitperiode einschließen. Die Zeitperiode kann kleiner als die Zeilenzeitperiode sein.
Das Vorhergehende dient lediglich der Veranschaulichung der Grundsätze dieser Erfindung, und durch den Fachmann können vielfältige Modifikationen vorgenommen werden, ohne vom Umfang und Geist der Erfindung abzuweichen. Die vorhergehenden Ausführungsformen können einzeln oder in einer beliebigen Kombination implementiert werden.

Claims

Bildsensor, umfassend: ein Bildpixel, das konfiguriert ist, um ein erstes und zweites Steuersignal zu empfangen; und eine Steuersignalerzeugungsschaltung, die konfiguriert ist, um das erste und das zweite Steuersignal basierend auf einem entsprechenden ersten und zweiten Satz von Phasen zu erzeugen, wobei der zweite Satz von Phasen einen Versatz in Bezug auf den ersten Satz von Phasen aufweist.
Bildsensor nach Anspruch 1, umfassend: Bildpixel, die in einer Vielzahl von Spalten und einer Vielzahl von Zeilen angeordnet sind, wobei sich das Bildpixel in einer gegebenen Zeile in der Vielzahl von Zeilen befindet, wobei jede Phase in dem ersten Satz von Phasen mit einer jeweiligen Zeile in der Vielzahl von Zeilen assoziiert ist, und wobei das erste Steuersignal während einer gegebenen Phase in dem ersten Satz von Phasen, der mit der gegebenen Zeile assoziiert ist, aktiviert wird.
Bildsensor nach Anspruch 2, wobei jede Phase in dem zweiten Satz von Phasen mit einer entsprechenden Zeile in der Vielzahl der Zeilen assoziiert ist, wobei das zweite Steuersignal während einer gegebenen Phase in dem zweiten Satz von Phasen, der mit der gegebenen Zeile assoziiert ist, aktiviert wird, und wobei die gegebene Phase in dem ersten Satz von Phasen, der mit der gegebenen Zeile assoziiert ist, den Versatz in Bezug auf die gegebene Phase in dem zweiten Satz von Phasen, der mit der gegebenen Zeile assoziiert ist, aufweist.
Bildsensor nach Anspruch 1, wobei das Bildpixel eine Fotodiode einschließt, die über einen ersten Transistor mit einem Spannungsversorgungsanschluss gekoppelt ist, und einen zweiten Transistor einschließt, der die Fotodiode mit einer Floating-Diffusion-Region koppelt, wobei der erste Transistor konfiguriert ist, um das erste Steuersignal zu empfangen, wobei der zweite Transistor konfiguriert ist, um das zweite Steuersignal zu empfangen, und wobei die Steuersignalerzeugungsschaltung konfiguriert ist, um das erste und das zweite Steuersignal während eines Lichtflackem-Minderungsbetriebsmodus alternativ zu aktivieren.
Bildsensor nach Anspruch 4, wobei eine Zeitperiode zwischen einer Deaktivierung des ersten Signals und eine entsprechende Deaktivierung des Signals eine letzte Integrationzeitperiode vor einer Pixelauslesezeitperiode umfasst, wobei die Steuersignalerzeugungsschaltung konfiguriert ist, um einen zusätzlichen Satz von Phasen bereitzustellen, der mit dem ersten Steuersignal assoziiert ist, wobei das erste Steuersignal während des zusätzlichen Satzes von Phasen deaktiviert wird, und wobei sich der zusätzliche Satz von Phasen, der mit dem ersten Steuersignal assoziiert ist, sich mit mindestens einem Abschnitt des zweiten Satzes von Phasen zeitlich überlappt.
Verfahren zum Betreiben eines Bildsensors, der eine Steuersignalerzeugungsschaltung einschließt, die mit einem Pixel in dem Bildsensor gekoppelt ist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Aktivieren eines ersten Steuersignals mit der Steuersignalerzeugungsschaltung während einer gegebenen Phase in einer ersten Vielzahl von Phasen; Deaktivieren des ersten Steuersignals mit der Steuersignalerzeugungsschaltung während der gegebenen Phase in einer zweiten Vielzahl von Phasen; Pulsieren eines zweiten Steuersignals mit der Steuersignalerzeugungsschaltung während der gegebenen Phase in einer dritten Vielzahl von Phasen, wobei die gegebene Phase in der dritten Vielzahl von Phasen um eine Anzahl von Phasen, die kleiner als die zweite Vielzahl von Phasen ist, verschoben ist; und bei dem Pixel, Empfangen des ersten und des zweiten Steuersignals.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Anzahl der Phasen eine Integrationszeit für das Pixel bestimmt, wobei die erste, zweite und dritte Vielzahl von Phasen die gleiche Anzahl von Phasen aufweist, und wobei die gleiche Anzahl von Phasen mit einer Zeilenzeit assoziiert ist.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend: Erzeugen von Ladung mit dem Pixel als Reaktion auf Bildlicht während der Integrationszeit; Erzeugen zusätzlicher Ladung mit dem Pixel als Reaktion auf Bildlicht während einer zusätzlichen Vielzahl von Integrationszeiten; Erzeugen eines Lichtflacker-Minderungsbildsignals bei dem Pixel durch Akkumulieren der Ladung und der zusätzlichen Ladung, wobei die zusätzliche Vielzahl von Integrationszeiten eine letzte Integrationszeit umfasst; und Erzeugen einer zusätzlichen Vielzahl von Phasen nach der letzten Integrationszeit mit der Steuersignalerzeugungsschaltung.
System, umfassend: Eingabe-Ausgabe-Schaltung; Verarbeitungsschaltung; und einen Bildsensor, der Bildpixel einschließt, die in einer Vielzahl von Spalten und einer Vielzahl von Zeilen angeordnet sind, wobei ein gegebenes Bildpixel in einer gegebenen Zeile konfiguriert ist, um ein erstes Signal während einer gegebenen Phase in einer ersten Vielzahl von Phasen zu empfangen, wobei eine entsprechende Zeile in der Vielzahl von Zeilen konfiguriert ist, um ein oder mehrere Signale in einer jeweiligen Phase der ersten Vielzahl von Phasen zu empfangen, wobei das gegebene Bildpixel konfiguriert ist, um ein zweites Signal während einer gegebenen Phase in einer zweiten Vielzahl von Phasen zu empfangen, wobei eine entsprechende Zeile in der Vielzahl von Zeilen konfiguriert ist, um ein oder mehrere Signale während einer jeweiligen Phase der zweiten Vielzahl von Phasen zu empfangen, wobei die gegebene Phase in der zweiten Vielzahl von Phasen aus der gegebenen Phase in der ersten Vielzahl von Phasen verzögert ist, und wobei die Zeitperiode mit einer Bildintegrationszeit assoziiert ist.
System nach Anspruch 9, wobei das gegebene Bildpixel einen Anti-Blooming-Transistor, der das erste Signal empfängt, und einen Ladungstransfer-Transistor, der das zweite Signal empfängt, umfasst, wobei die erste und die zweite Vielzahl von Phasen separat eine Zeilenzeitperiode umfassen, und wobei die Zeitperiode kleiner als die Zeilenzeitperiode ist.