[發明專利]具有全局及滾動快門過程的成像器

無效

• 申請號: 201080024327.2
• 申請日: 2010-05-21
• 公開（公告）號: CN102449999A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 約翰·諾爾沃爾德·博德;約翰·托馬斯·康普頓
• 申請（專利權）人: 全視科技有限公司
• 主分類號: H04N5/335
• 分類號: H04N5/335;H04N5/353;H04N5/355
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 沈錦華

技術領域

本發明大體來說涉及供在數碼相機及其它類型的成像裝置中使用的電子圖像傳感器，且更特定來說涉及電子圖像傳感器中的圖像讀出。

背景技術

典型的電子圖像傳感器包含布置成二維陣列的若干個光電二極管或其它光敏元件。這些元件也通常稱作圖片元素或“像素”且對應陣列稱作像素陣列。入射于像素陣列上的光由所述光敏元件轉換成電荷。使用有源像素傳感器(APS)或電荷耦合裝置(CCD)布置來從像素陣列的光敏元件讀取給定圖像捕獲周期的所收集電荷。

眾所周知，可使用互補金屬氧化物半導體(CMOS)電路來實施APS圖像傳感器。此類型的圖像傳感器通常稱作CMOS圖像傳感器。在此布置中，每一像素包含至少一光電二極管及一轉移門。結合圖像讀出利用所述轉移門來控制所收集電荷從光電二極管到感測節點的轉移。所述感測節點通常包含浮動擴散部。每一像素可包括其自己的浮動擴散部，或小像素群組可共享單個浮動擴散部。作為后一種布置的實例，兩個、三個或四個像素的群組可每一者共享單個浮動擴散部。給定此種群組的像素中的每一者包括一轉移門，所述轉移門用于在圖像讀出期間將對應光電二極管以可控制方式連接到浮動擴散部。可在多個像素之間共享其它讀出電路，例如復位門、輸出晶體管及行選擇晶體管。

許多CMOS圖像傳感器利用所謂的“滾動快門”來控制對入射光的暴光。所述滾動快門為一種類型的芯片上電子快門，其以類似于膠卷相機中的機械焦面快門的方式操作。與在圖像傳感器中使用滾動快門相關聯的各種處理操作在本文中也統稱作“滾動快門過程”。

在典型的滾動快門過程中，依序將圖像傳感器中的像素行復位，在像素陣列的頂部處開始且逐行進行到底部。當此復位操作已沿像素陣列移動某一距離時，讀出操作開始，其中依序讀出像素行，以與復位操作完全相同的方式且以與復位操作完全相同的速度在像素陣列的頂部處開始且逐行進行到底部。所述滾動快門過程通過控制正在復位的給定行與正在讀出的所述行之間的時間延遲來控制每一行及一行中的每一像素的暴光時間，所述時間延遲也稱作積分時間。舉例來說，所述積分時間可從單個線時間(即，給定行的讀出在所述行的復位完成之后即刻開始)一直到全幀時間(即，像素陣列中的底部行的復位在頂部行的讀出開始之前完成)或更大而變化。

盡管使用滾動快門過程避免機械快門的成本及復雜性，但其也可導致輸出圖像中的不期望運動假象。舉例來說，如果車輛在捕獲期間正移動穿過圖像場，那么來自車輛的頂部的光將在比來自車輛的底部的光早的某一時間積分，因此導致車輛的底部呈現為沿運動方向向前傾斜。使用滾動快門過程還可導致其它類型的假象，例如，由于不同的閃光時間量，所捕獲圖像中的不同行展現不同的亮度水平。

所屬技術中已知若干種用于校正使用滾動快門過程產生的圖像中的運動假象的技術。舉例來說，參見標題為“用以促進滾動快門圖像校正的方法及設備(Method?and?Apparatus?to?Facilitate?Correcting?Rolling?Shutter?Images)”的第2007/0154202號美國專利申請公開案及標題為“用于提供圖像校正的系統、方法、裝置及計算機程序產品(System，Method，Device，and?Computer?Program?Product?for?Providing?Image?Correction)”的第2008/0144964號美國專利申請公開案。然而，這些校正技術不能提供滾動快門假象的產生的任何實質減少，且可顯著增加數碼相機或其它數字成像裝置的成本及復雜性。

因此，需要用于在不顯著增加對應數字成像裝置的成本及復雜性的情況下減少歸因于使用滾動快門過程的運動假象及其它假象的技術。

發明內容

本發明的說明性實施例提供圖像傳感器，在所述圖像傳感器中以傾向于減少與滾動快門過程的常規使用相關聯的運動假象及其它假象的方式將全局快門過程及滾動快門過程應用于像素陣列的相應像素集合。

根據本發明的一個方面，圖像傳感器包括包含至少第一及第二像素集合的像素陣列。圖像傳感器電路耦合到所述像素陣列且包含信號產生器，所述信號產生器用于控制使用全局快門過程從所述像素陣列的所述第一像素集合捕獲圖像數據且用于控制使用滾動快門過程從所述像素陣列的所述第二像素集合捕獲圖像數據，其中所述第二集合的所述像素不同于所述第一集合的所述像素。