TWI514879B - 自影像感測器讀取影像資料之方法及裝置 - Google Patents

自影像感測器讀取影像資料之方法及裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI514879B
TWI514879B TW102147809A TW102147809A TWI514879B TW I514879 B TWI514879 B TW I514879B TW 102147809 A TW102147809 A TW 102147809A TW 102147809 A TW102147809 A TW 102147809A TW I514879 B TWI514879 B TW I514879B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
image
pixel
coupled
rows
phase transfer
Prior art date
Application number
TW102147809A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201511562A (zh
Inventor
Tiejun Dai
Zheng Yang
Shijing Yao
Original Assignee
Omnivision Tech Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omnivision Tech Inc filed Critical Omnivision Tech Inc
Publication of TW201511562A publication Critical patent/TW201511562A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI514879B publication Critical patent/TWI514879B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/77—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components
    • H04N25/778—Pixel circuitry, e.g. memories, A/D converters, pixel amplifiers, shared circuits or shared components comprising amplifiers shared between a plurality of pixels, i.e. at least one part of the amplifier must be on the sensor array itself

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Description

自影像感測器讀取影像資料之方法及裝置
本發明一般而言係關於影像感測器，且更具體而言，本發明係針對自影像感測器讀取影像資料。
影像感測器已變得普遍存在。其廣泛用於數位靜態相機、蜂窩式電話、安全相機以及醫學、汽車及其他應用中。用於製造影像感測器(例如互補金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測器或電荷耦合器件(CCD)影像感測器)之技術已隨著時間不斷進步。
稍後可使用各種各樣之技術來處理自影像感測器讀出之影像資料。可對自一影像感測器讀出之影像資料發生之某一實例性處理可包含對用一魚眼鏡頭擷取之一失真影像之失真校正或(舉例而言)對自該影像感測器讀出之一影像之聯合攝影專家組(JPEG)壓縮。通常，逐列地自一CMOS影像感測器讀出影像資料。一旦影像資料已被讀出並儲存於一記憶體中，便接著執行對影像資料之處理。處理此等應用所需之記憶體量通常需要相當於整個像素陣列之大小。隨著影像感測器之不斷小型化，減小所需之記憶體量成為一優勢。
100‧‧‧實例性影像感測系統/影像感測系統
102‧‧‧行控制電路
104‧‧‧像素陣列
106‧‧‧像素/像素單元
108‧‧‧讀出電路
108A-108N‧‧‧行讀出電路
110‧‧‧影像資料
112A-112N‧‧‧多相位轉移信號
114‧‧‧控制信號
200‧‧‧影像感測系統/成像系統
206‧‧‧像素/像素單元
208A-208N‧‧‧緩衝器電路
210‧‧‧影像資料
212A-212N‧‧‧多相位轉移信號
216A-216N‧‧‧多相位轉移通道
306‧‧‧實例性像素單元/像素單元
312A‧‧‧多相位轉移信號/轉移信號
312B‧‧‧多相位轉移信號
312C‧‧‧多相位轉移信號
316‧‧‧多相位轉移通道
318A‧‧‧電晶體
318B‧‧‧電晶體
318C‧‧‧電晶體
320‧‧‧光敏元件
322‧‧‧全域快門電晶體
324‧‧‧轉移電晶體/電晶體
326‧‧‧全域快門信號
334‧‧‧光
412A‧‧‧多相位轉移信號
412B‧‧‧多相位轉移信號
412C‧‧‧多相位轉移信號
426‧‧‧全域快門信號
506‧‧‧實例性像素單元/像素單元
512A‧‧‧多相位轉移信號
516‧‧‧多相位轉移通道
518A‧‧‧電晶體
520‧‧‧光敏元件
520A‧‧‧光敏元件
520B‧‧‧光敏元件
524‧‧‧轉移電晶體
524A‧‧‧轉移電晶體
524B‧‧‧轉移電晶體
528‧‧‧轉移信號
528A‧‧‧轉移信號
528B‧‧‧轉移信號
530‧‧‧額外輸出電晶體/輸出電晶體
532‧‧‧輸出閘極信號
C1-C4‧‧‧行
C5‧‧‧行
C6‧‧‧行
GS‧‧‧全域快門信號
OG‧‧‧輸出閘極信號
R1-R4‧‧‧列
R5‧‧‧列
t0‧‧‧時間
t1‧‧‧時間
T1‧‧‧讀出循環/第一讀出循環
t10‧‧‧時間
t2‧‧‧時間
T2‧‧‧第二讀出循環/後續第二讀出循環
t3‧‧‧時間
T3‧‧‧第三讀出循環
t4‧‧‧時間
T4‧‧‧第四後續讀出循環/讀出循環
t5‧‧‧時間
T5‧‧‧讀出循環
t6‧‧‧時間
t7‧‧‧時間
t8‧‧‧時間
t9‧‧‧時間
Tx‧‧‧轉移信號
Tx1‧‧‧轉移信號
Tx2‧‧‧轉移信號
Va ‧‧‧多相位轉移信號/轉移信號
Vb ‧‧‧多相位轉移信號
Vc ‧‧‧多相位轉移信號
參考以下各圖闡述本發明之非限制性及非詳盡實施例，其中在所有各視圖中相似參考編號指代相似部件，除非另有規定。
圖1 係展示根據本發明之教示之一影像感測系統之一部分之一實例之一圖式。
圖2 係展示根據本發明之教示之一影像感測系統之一部分之另一實例之一圖式。
圖3 係展示根據本發明之教示耦合至一多相位轉移通道之一實例性像素單元之一示意圖。
圖4 係展示根據本發明之教示之實例性多相位轉移信號及一全域快門信號之一時序圖。
圖5A 係展示根據本發明之教示耦合至一多相位轉移通道之另一實例性像素單元之一示意圖。
圖5B 係展示根據本發明之教示耦合至一多相位轉移通道之又一實例性像素單元之一示意圖。
圖5C 係展示根據本發明之教示耦合至一多相位轉移通道之再一實例性像素單元之一示意圖。
圖6 係展示根據本發明之教示自一影像感測器讀取影像資料之一實例性方法之流程圖。
圖7A 係展示包含在待使用根據本發明之教示之讀出技術旋轉之一像素單元陣列中之複數個像素單元之一實例之一圖式。
圖7B 係展示由包含在待使用根據本發明之教示之讀出技術旋轉之一像素單元陣列中之複數個像素單元產生之一所得影像之一實例之一圖式。
圖8A 係展示包含在儲存用一魚眼鏡頭擷取之一失真影像之影像資料且待使用根據本發明之教示之技術讀出之一像素單元陣列中之複數個像素單元之一實例之一圖式。
圖8B 係展示來自由一魚眼鏡頭擷取之一失真影像之使用根據本發明之教示之技術自一像素單元陣列讀出之一所得影像之一實例之一 圖式。
在圖式之所有數個視圖中，對應參考字符指示對應組件。熟習此項技術者將瞭解，圖中之元件係為簡單及清晰起見而圖解說明的，且未必按比例繪製。舉例而言，為了有助於改良對本發明之各種實施例之理解，圖中之元件中之某些元件之尺寸可能相對於其他元件放大。此外，通常未繪示一在商業上可行之實施例中有用或必需之常見而眾所周知之元件以便促進對本發明之此等各種實施例之一較不受阻擋之觀察。
在以下闡述中，陳述眾多特定細節以便提供對本發明之一透徹理解。然而，熟習此項技術者將明瞭，不需要採用該特定細節來實踐本發明。在其他例項中，為了避免使本發明模糊，未詳細闡述眾所周知之材料或方法。
在本說明書通篇中對「一項實施例」、「一實施例」、「一項實例」或「一實例」之提及意指結合該實施例或實例所闡述之一特定特徵、結構或特性包含於本發明之至少一項實施例中。因此，在本說明書通篇之各個位置中片語「在一項實施例中」、「在一實施例中」、「一項實例」或「一實例」之出現未必全部指代同一實施例或實例。此外，該等特定特徵、結構或特性可以任何適合組合及/或子組合而組合於一或多個實施例或實例中。特定特徵、結構或特性可包含於一積體電路、一電子電路、一組合邏輯電路或提供所闡述功能性之其他適合組件中。另外，應瞭解，隨本文提供之圖係出於向熟習此項技術者闡釋之目的且圖式未必按比例繪製。
根據本發明之教示之實例闡述一種用於自一影像感測器讀取影像資料之實例性方法及裝置。通常，逐列地自一CMOS影像感測器讀出一整個列之影像資料。如將論述，根據本發明之教示，耦合至一 CMOS像素單元之一多相位轉移通道使得能夠在自影像感測器之一行之一或多個讀出循環期間自可變數目個像素單元輸出影像資料。換言之，可在一個時脈循環期間輸出少於整個列之像素，其中可將針對每一行輸出之像素選擇為被儲存或忽略。在一項實例中，根據本發明之教示，在一個時脈循環中自每一行讀出之像素單元之數目可與自其他行讀出之像素單元之數目無關。
舉例而言，如下文將更詳細地論述，一實例性影像感測系統包含配置成複數個列及複數個行之一像素單元陣列。複數個多相位轉移通道耦合至該像素單元陣列，使得該複數個多相位轉移通道中之每一者耦合至該像素單元陣列之該複數個行中之一各別者。讀出電路耦合至該複數個多相位轉移通道以自該像素單元陣列讀出影像資料。行控制電路經耦合以單獨地產生複數個組之多相位轉移信號，該等多相位轉移信號耦合至對應多相位轉移通道中之電晶體。根據本發明之教示，回應於該等多相位信號而沿著多相位轉移通道電晶體至電晶體地轉移來自一選定行之可變數目個像素單元之影像資料並將其輸出至讀出電路。
如將展示，在一項實例中，可針對每一行單獨地產生多相位轉移信號。在一個時脈循環期間，可選擇一或多個行以回應於多相位轉移信號之一個循環而輸出一個像素電荷。其中未斷言多相位轉移信號之行將不輸出一像素電荷。
為了圖解說明，圖1 係展示根據本發明之教示之一實例性影像感測系統100之一部分之一圖式。如所繪示之實例中所展示，影像感測系統100包含一像素陣列104，該像素陣列包含配置成複數個列及複數個行之複數個像素106。在所繪示之實例中，行控制電路102經耦合以單獨地產生複數個組之多相位轉移信號112A、112B、…、112N，在一項實例中，該等多相位轉移信號經耦合而由像素陣列104接收。在 一項實例中，多相位轉移通道亦經耦合以接收一對應組之多相位轉移信號112A、112B、…、112N以將影像資料自像素陣列104之像素單元106輸出至讀出電路108。如在所繪示之實例中所展示，讀出電路108包含複數個行讀出電路108A、108B、…、108N，該等行讀出電路經耦合以讀出自像素陣列104之複數個行中之一各別者輸出之影像資料。在所圖解說明之實例中，由讀出電路108產生之輸出係影像資料110，如所展示。
如在圖1 中所繪示之實例中所展示，行控制電路102經耦合以回應於控制信號114而單獨地產生複數個組之多相位轉移信號112A、112B、…、112N。在一項實例中，可自與行控制電路102分離之外部控制電路接收控制信號114。在一項實例中，每一組多相位轉移信號112A、112B、…、112N經耦合以獨立地控制影像資料自像素陣列104之每一行之輸出。如此，根據本發明之教示，可自像素陣列104之每一選定行輸出來自可變數目個像素單元106之影像資料。換言之，根據本發明之教示，可自每一行串列輸出之像素單元106之可變數目可可自其他行串列輸出之像素單元106之一不同可變數目無關。
應瞭解，在能夠單獨地或獨立於其他行控制影像資料自每一行之輸出之靈活性之情況下，可獨立地自像素陣列104之每一行之不同可變數目個像素單元串列輸出影像資料。因此，可實現記憶體之一節省，此乃因若在任何特定時間需要一列或行影像資料之僅一部分，則不需要一次輸出全部列或全部行之影像資料。
舉例而言，用一魚眼鏡頭拍攝之一失真影像朝向像素陣列104之拐角具有其中不存在影像資料之區域。因此，根據本發明之教示，可輸出並忽略朝向像素陣列104之拐角之像素之影像資料，且使用影像感測系統100執行魚眼鏡頭失真校正可需要較少記憶體。
類似地，應瞭解，當執行(舉例而言)對自像素陣列104讀出之原 始影像資料之JPEG壓縮時，可間接地自像素陣列104以(舉例而言)8×8微區塊或諸如此類之形式讀出影像資料，而不具有必須自像素陣列104一次讀出一整個列或行之影像資料之限制。如此，根據本發明之教示，可用較少記憶體實現JPEG壓縮。
圖2 係展示根據本發明之教示之一影像感測系統200之一部分之另一實例之一圖式。如在所繪示之實例中所展示，影像感測系統200包含配置成複數個列及複數個行之複數個像素206。在所繪示之實例中，成像系統200亦包含複數個多相位轉移通道216A、216B、…、216N。複數個多相位轉移通道216A、216B、…、216N中之每一者耦合至一各別行之像素206。複數個多相位轉移通道216A、216B、…、216N中之每一者亦經耦合以接收各別組之多相位轉移信號212A、212B、…、212N。另外，圖2 中之實例圖解說明，在一項實例中，存在包含複數個緩衝器電路208A、208B、…、208N之讀出電路，該等緩衝器電路中之每一者耦合至複數個多相位轉移通道216A、216B、…、216N中之一各別者。在一項實例中，自複數個緩衝器電路208A、208B、…、208N輸出影像資料210，如所展示。在一項實例中，複數個緩衝器電路208A、208B、…、208N包含放大器電路，該等放大器電路經耦合以放大對自複數個緩衝器電路208A、208B、…、208N轉移之影像電荷做出回應之信號以產生影像資料210。
圖3 係展示根據本發明之教示耦合至一多相位轉移通道316之一部分之一實例性像素單元306之增加之細節之一示意圖。在一項實例中，應瞭解，像素單元306係圖1 之像素單元106或圖2 之像素單元206之實例中之一者。類似地，應瞭解，圖3 中所圖解說明之多相位轉移通道316之該部分係圖2 之複數個多相位轉移通道216A、216B、…、216N中之任一者之部分之一項實例，且多相位轉移信號Va 312A、Vb 312B及Vc 312C係包含於圖1 之一組多相位轉移信號112A、112B及112C中或包含於圖2 之一組多相位轉移信號212A、212B及212C中之實例。因此，應瞭解，下文所提及之類似命名及編號之元件如上文所闡述而耦合及發揮作用。
返回參考圖3 中所繪示之實例，像素單元306包含耦合至全域快門電晶體322及一轉移電晶體324之一光敏元件320。多相位轉移通道316包含串聯耦合之複數個電晶體，包含電晶體318A、318B及318C，其係多相位轉移通道316之複數個電晶體之一部分。在所繪示之實例中，電晶體318A、318B及318C經耦合以分別回應於多相位轉移信號Va 312A、Vb 312B及Vc 312C而被控制，如所展示。
在操作中，將表示一影像之一部分之光334引導至像素單元306上。在一項實例中，根據本發明之教示，可自一透鏡聚焦光334，該透鏡經光學耦合以接收自正用一影像感測器成像之一物件引導之光334。在該實例中，全域快門電晶體322經耦合以接收一全域快門信號GS 326，其在被啟動時致使光敏元件320回應於光334而累積影像電荷。
現在假設將輸出來自包含像素單元306之一影像感測器之影像資料，則回應於轉移信號Va 312A而啟動轉移電晶體324，該轉移信號致使透過電晶體324將在光敏元件320中累積之影像電荷轉移至多相位轉移通道316之電晶體318A，如圖3 中所展示。如上文所提及，在一項實例中，轉移信號Va 312A係經耦合而分別由多相位轉移通道316之複數個電晶體318A、318B及318C接收之複數個多相位轉移信號312A、312B及312C中之一者，如所展示。
如將進一步詳細地論述，複數個多相位轉移信號312A、312B及312C彼此異相。如此，根據本發明之教示，回應於複數個多相位轉移信號312A、312B及312C而控制多相位轉移通道316之複數個電晶體 318A、318B及318C以沿著串聯耦合之複數個電晶體318A、318B及318C電晶體至電晶體地通過多相位轉移通道316轉移所累積影像電荷。舉例而言，回應於多相位轉移信號312A及312B而將儲存於電晶體318A中之影像電荷電晶體至電晶體地轉移至電晶體318B。在一項實例中，該影像電荷可儲存於各別電晶體之閘極下方之一位阱中。回應於多相位轉移信號312C及312A而將儲存於電晶體318C中之影像電荷電晶體至電晶體地轉移至電晶體318A。回應於多相位轉移信號312B及312C而將儲存於電晶體318B中之影像電荷電晶體至電晶體地轉移至像素陣列之下一行之一對應電晶體。類似地，回應於多相位轉移信號312C及312B而將儲存於像素陣列之一先前行之一對應電晶體中之影像電荷轉移至電晶體318C。
在一項實例中，可針對一多相位轉移信號之每一完整循環透過多相位轉移通道316轉移來自影像感測器之一行之每一像素單元306之所累積影像電荷。因此，在一項實例中，根據本發明之教示，可對多相位轉移通道316之複數個電晶體中之每一者應用多相位轉移信號之可變數目個循環以自每一行之可變數目個像素單元306輸出所累積影像電荷。在一項實例中，該可變數目可大於或等於零。在一項實例中，根據本發明之教示，自一個行串列輸出之像素單元之可變數目可與自另一行串列輸出之像素單元之可變數目無關。
圖4 係展示根據本發明之教示之實例性多相位轉移信號及一全域快門信號之一時序圖。在一項實例中，應瞭解，多相位轉移信號Va 412A、Vb 412B及Vc 412C係圖1 之一組多相位轉移信號112A、112B及112C或圖2 之一組多相位轉移信號212A、212B及212C或圖3 之多相位轉移信號Va 312A、Vb 312B及Vc 312C之實例，全域快門信號GS 426係圖3 之全域快門信號GS 326之一實例。因此，應瞭解，下文所提及之類似命名及編號之元件如上文所闡述而耦合及發揮作用。
現在返回參考圖4 中所繪示之時序圖實例，在時間t0與t1之間啟動全域快門信號GS 426。在此點處，影像電荷之累積在光敏元件(例如圖3 之光敏元件320)中開始。在時間t2處，將多相位轉移信號Va 412A設定為3V，在所繪示之實例中，此導致透過轉移電晶體324將已在光敏元件320中累積之影像電荷轉移至多相位轉移通道316之電晶體318A。在該實例中，注意，針對像素單元陣列中之所有像素單元將多相位轉移信號Va 412A設定為3V，使得像素陣列中之所有像素單元之所累積影像電荷皆被轉移至對應多相位轉移通道中之對應電晶體。
如在圖4 之實例中可觀察到，多相位轉移信號Va 412A、Vb 412B及Vc 412C係彼此異相且經耦合以控制一起耦合於一多相位轉移通道(例如圖3 之多相位轉移通道316)中之複數個電晶體之複數個控制信號。為了圖解說明，在時間t3處，在於時間t4處將多相位轉移信號Va 412A去啟動之前之時間處啟動多相位轉移信號Vb 412B。因此，在t3與t4之間的時間期間將先前轉移至電晶體318A之所累積影像電荷自電晶體318A電晶體至電晶體地轉移至電晶體318B。類似地，在時間t5處，在於時間t6處將多相位轉移信號Vb 412B去啟動之前之時間處啟動多相位轉移信號Vc 412C。因此，在t5與t6之間的時間期間將先前轉移至電晶體318B之所累積影像電荷自電晶體318B電晶體至電晶體地轉移至耦合至電晶體318B之一下一電晶體，在該實例中回應於多相位轉移信號Vc 412C而控制該下一電晶體。特定來說，返回參考圖3 之實例，應瞭解，存在回應於多相位轉移信號Vb 312B而控制之串聯耦合至電晶體318C之另一電晶體，且存在回應於多相位轉移信號Vc 312C而控制之串聯耦合至電晶體318B之另一電晶體。
返回參考圖4 中所展示之實例，多相位轉移信號Va 412A、Vb 412B及Vc 412C之型樣如上文所闡述而在時間t7、t8、t9、t10處及之 後類似地繼續，此導致沿著多相位轉移通道(例如圖3 之多相位轉移通道316)電晶體至電晶體地轉移所累積影像電荷。在一項實例中，根據本發明之教示，該型樣繼續達可變數目個時脈循環直至將可變數目個所累積影像電荷自多相位轉移通道輸出至一對應讀出電路。
圖5A 係展示根據本發明之教示耦合至一多相位轉移通道516之一部分之另一實例性像素單元506之一示意圖。應瞭解，圖5A 中所圖解說明之像素單元506及多相位轉移通道516之該部分與圖3 中所圖解說明之像素單元306及多相位轉移通道316之該部分共享諸多相似性。因此，應瞭解，下文所提及之類似命名及編號之元件如上文所闡述而耦合及發揮作用。
圖5A 之像素單元506與圖3 之像素單元306之間的一個差異為，圖5A 之像素單元506包含耦合於光敏元件520與多相位轉移通道516之電晶體518A之間的一轉移電晶體524，回應於一轉移信號Tx 528而非多相位轉移信號Va 512A而控制轉移電晶體524。因此，在圖5A 中所繪示之實施例中，所累積影像電荷自光敏元件520至多相位轉移通道516之電晶體518A之轉移可獨立於多相位轉移信號Va 512A。
圖5B 係展示根據本發明之教示耦合至一多相位轉移通道516之又一實例性像素單元506之一示意圖。應瞭解，圖5B 中所圖解說明之像素單元506及多相位轉移通道516之該部分與圖5A 中所圖解說明之像素單元506及多相位轉移通道516之該部分且與圖3 中所圖解說明之像素單元306及多相位轉移通道316之該部分共享諸多相似性。因此，應瞭解，下文所提及之類似命名及編號之元件如上文所闡述而耦合及發揮作用。
圖5B 之像素單元506與圖5A 之像素單元506之間的一個差異為，圖5B 之像素單元506包含耦合於轉移電晶體524與多相位轉移通道516之電晶體518A之間的一額外輸出電晶體530。在圖5B 中所繪示之實例 中，回應於一輸出閘極信號OG 532而控制輸出電晶體530。因此，在圖5B 中所繪示之實例中，進一步回應於輸出閘極信號OG 532之啟動而執行所累積影像電荷自像素單元506至多相位轉移通道516之電晶體518A之轉移。
圖5C 係展示根據本發明之教示耦合至多相位轉移通道516之一部分之再一實例性像素單元506之一示意圖。應瞭解，圖5C 中所圖解說明之像素單元506及多相位轉移通道516之該部分與圖5A 中所圖解說明之像素單元506及多相位轉移通道516之該部分共享諸多相似性。因此，應瞭解，下文所提及之類似命名及編號之元件如上文所闡述而耦合及發揮作用。
圖5C 之像素單元506與圖5A 之像素單元506之間的一個差異為，圖5C 之像素單元506包含複數個光敏元件520A及520B以及複數個轉移電晶體524A及524B，如所展示。因此，在所圖解說明之實例中，應瞭解，複數個光敏元件520A及520B中之每一者包含於一共享架構中，其中光敏元件520A及520B兩者分別透過轉移電晶體524A及524B耦合至多相位轉移通道516之電晶體518A。在所繪示之實例中，分別回應於轉移信號Tx1 528A及Tx2 528B而控制轉移電晶體524A及524B。在一項實例中，根據本發明之教示，舉例而言，可以組合形式利用複數個光敏元件520A及520B來實現具有增加之敏感度及/或增加之動態範圍之像素單元506之一架構。
圖6 係展示根據本發明之教示自一影像感測器讀取影像資料之一實例性程序650之流程圖。應瞭解，圖6 中所圖解說明之程序可提及上文關於圖1 至圖5C 所闡述之結構及/或功能。因此，應瞭解，下文所提及之類似命名及編號之元件如上文所闡述而耦合及發揮作用。
如在所繪示之實例中所展示，程序650以程序方塊652開始，在此時間處啟動一快門。在一項實例中，該快門可係一全域快門。程序 方塊654展示接著在影像感測器之像素單元中累積影像電荷。在一項實例中，該等像素單元可包含在配置成複數個列及複數個行之一像素陣列中。程序方塊656展示接著將所累積影像電荷轉移至多相位轉移通道。
程序方塊658展示產生多相位轉移信號。程序方塊660展示可接著選擇一或多個行。在一項實例中，可獨立於一先前選擇之行而選擇該選定行。在另一實例中，該選定行可係一行序列中之一下一行。程序方塊662展示可接著輸出選定行之可變數目個像素單元之所累積影像電荷。在一項實例中，回應於多相位轉移信號而自選定行串列輸出可變數目個像素單元之所累積影像電荷。在一項實例中，藉由沿著多相位轉移通道電晶體至電晶體地轉移而串列輸出所累積影像電荷，直至回應於多相位轉移信號向一讀出電路輸出可變數目個影像電荷為止。程序方塊664展示自一讀出電路讀出影像資料。
決策方塊665展示若存在更多待讀取之影像資料，則處理迴圈回至程序方塊660使得可選擇另外一或多個行。如先前所提及，可獨立於一先前選擇之行而選擇下一選定行。在另一實例中，該選定行可係一行序列中之一下一行。另外，應瞭解，在處理方塊662中自下一選定行輸出之像素單元之可變數目可與自先前選擇之行輸出之像素單元之先前可變數目相同。在另一實例中，應瞭解，在處理方塊662中自下一選定行輸出之像素單元之可變數目可與自先前選擇之行輸出之像素單元之先前可變數目不同。
當然，應瞭解，根據本發明之教示，上文闡述該等程序方塊之次序可未必以與所闡述之相同之順序發生且該等程序方塊中之某些程序方塊可同時發生。
根據本發明之教示自一影像感測器讀取影像資料之方法可用於包含影像處理應用(諸如影像旋轉)之多種應用。為了圖解說明，圖7A 係展示複數個像素單元700之一實例之一圖式。像素單元700表示圖1 之影像感測系統100中之像素陣列之一部分且配置成行C1至C4及列R1至R4。在多相位轉移信號之一第一完整循環(其亦可稱為一讀出循環T1)期間，讀出行C1及列R4(C1,R4)處之像素。在一第二讀出循環T2期間，讀出(C1,R3)及(C2,R4)處之像素。在一第三讀出循環T3期間，讀出(C1,R2)、(C2,R3)及(C3,R4)處之像素。類似地，沿跨越像素陣列之一對角線讀出後續讀出循環中之像素。可自該影像感測系統輸出像素，使得所得影像相對於如在圖7B 中所見之影像成一角度。根據本發明之教示，藉由使用此自一影像感測器讀取影像資料之方法，可需要較少之影像處理步驟及/或較少之記憶體來獲取一經旋轉之所得影像。
如先前所提及，如本發明中所闡述之自一影像感測器讀取影像資料之方法可應用於校正魚眼失真之應用。圖8A 係展示包含配置成行C1至C5及列R1至R4之24個像素之一簡化實例性像素陣列800之一圖式。若在像素陣列800中擷取了一魚眼失真影像，則像素陣列800中之某些像素將不含有可自像素陣列中讀出之影像資訊且被捨棄。此等像素在圖8A 中由陰影表示。在一第一讀出循環T1期間，自像素陣列800中讀出行1、列4(C1,R5)及(C6,R5)處之像素，來自此等特定像素之影像資料可自像素陣列800輸出並被捨棄，此乃因此等特定像素由於魚眼鏡頭失真而不含有影像資訊。分別在一後續第二讀出循環T2及第三讀出循環T3期間自像素陣列800輸出之影像資料自像素陣列800輸出並被捨棄，此乃因此等特定像素不含有影像資訊，如圖8A 中所展示。直至一第四(及後續)讀出循環T4時才自像素陣列800讀取並在所得影像中輸出來自像素(C1,R2)、(C2,R3)、(C3,R4)、(C4,R4)、(C5,R3)及(C6,R2)之影像資料，如圖8B 中所展示，其展示讀出循環T4及T5之結果。確實，如圖8B 中所展示，在圖8A 中所展示之實例中可見 之魚眼鏡頭失真藉由根據本發明之教示讀出影像資料而在圖8B 中得以校正。
包含發明摘要中所闡述內容之本發明之所圖解說明實例之以上闡述並非意欲為窮盡性或限制於所揭示之精確形式。儘管出於說明性目的而在本文中闡述本發明之特定實施例及實例，但可在不背離本發明之較寬廣精神及範圍之情況下做出各種等效修改。
可根據以上詳細闡述對本發明之實例做出此等修改。隨附申請專利範圍中所使用之術語不應理解為將本發明限制於說明書及申請專利範圍中所揭示之特定實施例。相反，範圍將完全由隨附申請專利範圍來判定，該等隨附申請專利範圍將根據所創立之申請專利範圍解釋原則來加以理解。因此，應將本說明書及圖視為說明性而非限制性。

Claims (23)

  1. 一種自一影像感測器讀取影像資料之方法，其包括：在配置成複數個列及複數個行之一像素單元陣列之光敏元件中累積影像電荷；將在該等光敏元件中之每一者中累積之該等影像電荷轉移至包含在複數個多相位轉移通道中之一對應者中之複數個電晶體中之一對應者，其中該複數個多相位轉移通道中之每一者耦合至該像素單元陣列之一對應行；產生複數個組之多相位轉移信號，其中每一組之該等多相位轉移信號包含彼此異相之複數個控制信號，其中該等組之多相位轉移信號中之每一者經耦合以控制該複數個多相位轉移通道中之一各別者之該複數個電晶體；選擇該複數個行中之一第一者；回應於一第一組之多相位轉移信號而自該複數個行中之該選定第一者之第一可變數目個像素單元輸出該等所累積影像電荷，其中自該複數個行中之該選定第一者之該第一可變數目個像素單元輸出該等所累積影像電荷包括：回應於該第一組之多相位轉移信號而沿著該複數個多相位轉移通道中之耦合至該複數個行中之該選定第一者之一第一者電晶體至電晶體地轉移該等所累積影像電荷；選擇該複數個行中之一第二者；及回應於一第二組之多相位轉移信號而自該複數個行中之該選定第二者之第二可變數目個像素單元輸出該等所累積影像電荷。
  2. 如請求項1之讀取影像資料之方法，其中像素單元之該第一及第 二可變數目大於或等於1。
  3. 如請求項1之讀取影像資料之方法，其中像素單元之該第一與第二可變數目不相等。
  4. 如請求項1之讀取影像資料之方法，其中像素單元之該第一與第二可變數目相等。
  5. 如請求項1之讀取影像資料之方法，其中包含在該複數個多相位轉移通道中之每一者中之該複數個電晶體串聯耦合在一起。
  6. 如請求項1之讀取影像資料之方法，其中自該複數個行中之該選定第二者之該第二可變數目個像素單元輸出該等所累積影像電荷包括：回應於該第二組之多相位轉移信號而沿著該複數個多相位轉移通道中之耦合至該複數個行中之該選定第二者之一第二者電晶體至電晶體地轉移該等所累積影像電荷。
  7. 如請求項1之讀取影像資料之方法，其進一步包括回應於該等輸出之所累積影像電荷而產生該影像資料。
  8. 如請求項7之讀取影像資料之方法，其中回應於該等輸出之所累積影像電荷而產生該影像資料包括：放大對該等輸出之所累積影像電荷做出回應之信號以產生該影像資料。
  9. 如請求項7之讀取影像資料之方法，其進一步包括自耦合至該複數個多相位轉移通道之一讀出電路讀出該影像資料。
  10. 如請求項1之讀取影像資料之方法，其中該將在該等光敏元件中之每一者中累積之該影像電荷轉移至包含在該複數個多相位轉移通道中之該對應者中之該複數個電晶體中之該對應者包括：回應於一對應組之多相位轉移信號而啟動一對應像素單元中之一轉移電晶體。
  11. 如請求項1之讀取影像資料之方法，其中該將在該等光敏元件中之每一者中累積之該影像電荷轉移至包含在該複數個多相位轉 移通道中之該對應者中之該複數個電晶體中之該對應者進一步包括：啟動耦合至包含在該複數個多相位轉移通道中之該對應者中之該複數個電晶體中之該對應者之一對應像素單元中之一轉移電晶體及一輸出電晶體。
  12. 如請求項1之讀取影像資料之方法，其進一步包括啟動一全域快門，其中回應於該全域快門之該啟動而在該像素單元陣列之該等光敏元件中累積該等影像電荷。
  13. 如請求項1之讀取影像資料之方法，其中該在該像素單元陣列之光敏元件中累積影像電荷包括：在該像素單元陣列之該等像素單元中之每一者中之複數個光敏元件中累積該等影像電荷。
  14. 一種影像感測系統，其包括：一像素單元陣列，其配置成複數個列及複數個行；複數個多相位轉移通道，其耦合至該像素單元陣列，其中該複數個多相位轉移通道中之每一者耦合至該像素單元陣列之該複數個行中之一各別者，其中該複數個多相位轉移通道中之每一者包括串聯耦合在一起之複數個電晶體，其中該複數個行中之該各別者之每一像素單元耦合至該複數個多相位轉移通道中之一各別者之該複數個電晶體中之一各別者；讀出電路，其耦合至該複數個多相位轉移通道以自該像素單元陣列讀出影像資料；及行控制電路，其經耦合以產生多相位轉移信號，該等多相位轉移信號經耦合而由該複數個多相位轉移通道接收以控制影像資料自該像素陣列之該複數個行中之每一者之可變數目個像素單元之一輸出，其中該複數個多相位轉移通道中之每一者經耦合以回應於該等多相位轉移信號而將該影像資料自該像素陣列之該複數個行中之每一者之該可變數目個像素單元轉移至該讀 出電路，其中自該像素陣列之該複數個行中之每一者之該可變數目個像素單元接收之影像電荷經耦合以回應於該等多相位轉移信號而沿著串聯耦合在一起之該複數個電晶體電晶體至電晶體地通過該複數個多相位轉移通道中之該各別者轉移至該讀出電路。
  15. 如請求項14之影像感測系統，其中該像素陣列之該複數個行中之每一者之像素單元之該可變數目大於或等於1。
  16. 如請求項14之影像感測系統，其中該像素陣列之該複數個行中之每一者之像素單元之該可變數目與該像素陣列之該複數個行中之其他行無關。
  17. 如請求項14之影像感測系統，其中該讀出電路包括耦合至該複數個多相位轉移通道之複數個行讀出電路，其中該複數個行讀出電路中之每一者經耦合以輸出自該複數個多相位轉移通道中之一各別者接收之該影像資料。
  18. 如請求項17之影像感測系統，其中該複數個行讀出電路中之每一者包括一緩衝器電路以輸出自該複數個多相位轉移通道中之該各別者接收之該影像資料。
  19. 如請求項17之影像感測系統，其中該複數個行讀出電路中之每一者包括一放大器電路以輸出自該複數個多相位轉移通道中之該各別者接收之該影像資料。
  20. 如請求項14之影像感測系統，其中該像素陣列之每一像素單元包括：一光敏元件，其經調適以回應於入射於該光敏元件上之光而累積影像電荷；一全域快門電晶體，其耦合至該光敏元件以控制該影像電荷在該光敏元件中之累積；及 一轉移電晶體，其耦合於該光敏元件與該複數個多相位轉移通道中之該各別者之間以將該所累積影像電荷自該光敏元件轉移至該複數個多相位轉移通道中之該各別者。
  21. 如請求項20之影像感測系統，其中該轉移電晶體經耦合以回應於該等多相位轉移信號中之一者而被控制。
  22. 如請求項20之影像感測系統，其中該像素陣列之每一像素單元進一步包括一輸出電晶體，該輸出電晶體耦合於該轉移電晶體與該複數個多相位轉移通道中之該各別者之間以將該所累積影像電荷自該光敏元件轉移至該複數個多相位轉移通道中之該各別者。
  23. 如請求項20之影像感測系統，其中該像素陣列之每一像素單元進一步包括：一第二光敏元件，其經調適以回應於入射於該光敏元件上之光而累積影像電荷；及一第二轉移電晶體，其耦合於該第二光敏元件與該複數個多相位轉移通道中之該各別者之間以將該所累積影像電荷自該第二光敏元件轉移至該複數個多相位轉移通道中之該各別者，其中該全域快門電晶體進一步耦合至該第二光敏元件以控制該影像電荷在該第二光敏元件中之累積。
TW102147809A 2013-09-11 2013-12-23 自影像感測器讀取影像資料之方法及裝置 TWI514879B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/024,123 US9001250B2 (en) 2013-09-11 2013-09-11 Method and apparatus for reading image data from an image sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201511562A TW201511562A (zh) 2015-03-16
TWI514879B true TWI514879B (zh) 2015-12-21

Family

ID=52625248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102147809A TWI514879B (zh) 2013-09-11 2013-12-23 自影像感測器讀取影像資料之方法及裝置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9001250B2 (zh)
CN (1) CN104427272B (zh)
HK (1) HK1204184A1 (zh)
TW (1) TWI514879B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111885317B (zh) 2013-11-18 2023-12-08 株式会社尼康 固态成像元件及成像装置
KR20150088139A (ko) * 2014-01-23 2015-07-31 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 이를 포함하는 이미지 처리 시스템
US9521348B2 (en) * 2015-04-24 2016-12-13 Omnivision Technologies, Inc. Readout circuitry for image sensor
US9819889B2 (en) * 2015-08-07 2017-11-14 Omnivision Technologies, Inc. Method and system to implement a stacked chip high dynamic range image sensor
JP7083749B2 (ja) * 2016-03-30 2022-06-13 株式会社ニコン 撮像素子
US10110837B2 (en) * 2017-03-01 2018-10-23 Omnivision Technologies, Inc. Method and apparatus for data transmission in an image sensor

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100013969A1 (en) * 2008-07-18 2010-01-21 Sony Corporation Solid-state imaging element and camera system
TWI376147B (zh) * 2006-10-10 2012-11-01 Sony Corp
TWI378310B (en) * 2006-04-14 2012-12-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Auto focus lens module
TWI378659B (en) * 2006-11-15 2012-12-01 Qualcomm Inc Transmitted reference signaling scheme
TWI380667B (en) * 2003-07-16 2012-12-21 Semiconductor Energy Lab Display device having image pickup function and two-way communication system

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3046100B2 (ja) 1991-07-22 2000-05-29 株式会社フォトロン 画像記録装置
JP4187425B2 (ja) * 2000-09-11 2008-11-26 富士フイルム株式会社 画像制御装置およびディジタルカメラ
US8081247B2 (en) 2008-06-18 2011-12-20 Omnivision Technologies, Inc. Partial row readout for image sensor
JP5568934B2 (ja) * 2009-09-29 2014-08-13 ソニー株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、電子機器、レンズアレイ
JP5640509B2 (ja) * 2010-07-09 2014-12-17 ソニー株式会社 固体撮像素子およびカメラシステム
US9053993B2 (en) * 2011-10-07 2015-06-09 Semiconductor Components Industries, Llc Imaging systems with selectable column power control

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI380667B (en) * 2003-07-16 2012-12-21 Semiconductor Energy Lab Display device having image pickup function and two-way communication system
TWI378310B (en) * 2006-04-14 2012-12-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Auto focus lens module
TWI376147B (zh) * 2006-10-10 2012-11-01 Sony Corp
TWI378659B (en) * 2006-11-15 2012-12-01 Qualcomm Inc Transmitted reference signaling scheme
US20100013969A1 (en) * 2008-07-18 2010-01-21 Sony Corporation Solid-state imaging element and camera system

Also Published As

Publication number Publication date
TW201511562A (zh) 2015-03-16
CN104427272B (zh) 2018-01-12
US20150070547A1 (en) 2015-03-12
US9001250B2 (en) 2015-04-07
HK1204184A1 (zh) 2015-11-06
CN104427272A (zh) 2015-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI514879B (zh) 自影像感測器讀取影像資料之方法及裝置
US9584745B2 (en) Image sensors with N-row parallel readout capability
JP6760064B2 (ja) 比較器、ａｄ変換器、固体撮像装置、電子機器、および比較器の制御方法
US9099367B2 (en) Image sensor and image processing device including the same
US9332202B2 (en) Solid-state imaging apparatus and imaging system
US20080062296A1 (en) Photoelectric conversion device and imaging device
JP6100074B2 (ja) 光電変換装置及び撮像システム
CN210780972U (zh) 成像系统及故障检测电路
JP2009152845A (ja) 光電変換装置、及び光電変換装置を用いた撮像システム
JP2018191041A (ja) 光電変換装置及びその駆動方法
JP6457738B2 (ja) 固体撮像装置および撮像装置
JP2012257095A (ja) 固体撮像装置、撮像装置、および信号読み出し方法
KR20230173210A (ko) 복수의 슈퍼-픽셀(super-pixel)들을 포함하는 이미지 센서
US11950011B2 (en) Image sensor
WO2006073057A1 (ja) 固体撮像装置
US11750942B2 (en) Image sensor, an imaging device and a method of operating the same
KR20160015712A (ko) 이미지 촬상 장치 및 방법
JP6245856B2 (ja) 光電変換装置、光電変換システム
US11317083B2 (en) Pixel control signal verification in a stacked image sensor
JP6574653B2 (ja) 撮像装置及び撮像システム
CN112243098B (zh) 开关驱动器电路及包含其的成像系统
US20230199345A1 (en) Image sensing device, method for sensing image, and electronic device
US20240292132A1 (en) Image sensor including counter performing shifting operation and operation method thereof
US11528436B2 (en) Imaging apparatus and method for controlling imaging apparatus
JP6128776B2 (ja) 固体撮像装置、撮像装置、および信号読み出し方法