图像传感器及成像系统的制作方法

图像传感器及成像系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及图像传感器及成像系统。所述图像传感器包括：成像区，包括多个像素；以及一个或多个闪烁检测区域，每个闪烁检测区域都包括一个或多个像素，其中当成像区中的至少一个像素捕获图像时，至少一个闪烁检测区域中的所述一个或多个像素中的至少一个像素被采样多次。本实用新型所要解决的技术问题是提供能够检测被成像的场景中的闪烁的图像传感器或成像系统。本实用新型的一个用途是提供了能够检测被成像的场景中的闪烁的图像传感器或成像系统。
【专利说明】图像传感器及成像系统

【技术领域】
[0001] 本实用新型一般涉及图像传感器及成像系统，并且更具体地涉及检测图像传感器 中的闪烁。

【背景技术】
[0002] 图像传感器可以使用卷帘快门模式（rolling shutter mode)或全局快门（global shutter mode)捕获图像。在全局快门模式中，图像传感器中的像素在单个时间点处捕获图 像。图像传感器中的每个像素在同样的时间开始和结束整合（integration)或曝光周期。 在卷帘快门模式中，随着逐行从像素中读出信号，不同行的像素（如，行）具有不同曝光时 间。每行像素会以与图像传感器中其他行的像素稍微偏移的时间开始和结束它的曝光。因 此，不同行的图像在稍微不同的时间点被捕获。
[0003] 通常，诸如白炽灯或日光灯的光源以与它们的电源相同的频率闪烁，通常是100Hz 或120Hz。当图像被捕获时，此类闪烁可以由图像传感器中的某些或所有像素捕获。取决于 在捕获图像中每行被曝光的时间点处的光源的状态，闪烁可以在被捕获图像中产生多个水 平频带。观察被捕获图像的人可以察觉在图像中的一条水平频带或多条水平频带。
[0004] 在某些情况中，通过使用是假定频率的倍数的曝光时间，图像传感器可以避免在 图像中捕获闪烁。例如，为避免由60HZ电源引起的闪烁，图像传感器可以选择是1/120秒 的倍数的整合时间（integration time)。以此种方式，每行图像都看见整数倍的闪烁周期。 但是如果电源是50Hz电源而不是60Hz电源，由50Hz闪烁引起的水平频带会在被捕获图像 中可预见的移动。图像传感器或成像系统可以能够检测50Hz闪烁并且响应地调整曝光时 间以避免所述50Hz闪烁。
[0005] 但是，当图像传感器使用是假定频率的倍数的曝光时间时，图像传感器并不总是 能够检测图像中的闪烁。例如，当使用每秒60帧的帧速率的图像传感器以50Hz的倍数的 曝光时间操作时，因为水平频带不会在图像中移动，所以可能不会检测到由60Hz频率产生 的闪烁。相反，水平频带会出现在被捕获图像中的同一位置，使得难以从被成像的场景中的 内容中分辨出所述水平频带。 实用新型内容
[0006] 本实用新型一个实施例的一个目的是提供能够检测被成像的场景中的闪烁的图 像传感器或成像系统。
[0007] 根据本申请的一个方面，提供了一种图像传感器，其特征在于，述图像传感器包 括：成像区，包括多个像素；以及一个或多个闪烁检测区域，每个闪烁检测区域都包括一个 或多个像素，其中当成像区中的至少一个像素捕获图像时，至少一个闪烁检测区域中的所 述一个或多个像素中的至少一个像素被采样多次。
[0008] 根据本申请的一个实施例，所述图像传感器还包括操作性地连接到成像区中的一 个或多个像素的第一读出电路。
[0009] 根据本申请的一个实施例，所述图像传感器还包括操作性地连接到闪烁检测区域 中的所述一个或多个像素的第二读出电路。
[0010] 根据本申请的一个实施例，所述图像传感器还包括操作性地连接到读出电路的处 理设备。
[0011] 根据本申请的一个实施例，第二读出电路包括：转移晶体管的第一端子，操作性地 连接到光探测器；所述转移晶体管的第二端子，操作性地连接到读出晶体管的栅极；开关 晶体管的第一端子，操作性地连接到所述读出晶体管的所述栅极；选择晶体管的第一端子， 操作性地连接到读出晶体管的第一端子；所述选择晶体管的第二端子，操作性地连接到列 线；以及所述读出晶体管的第二端子和所述开关晶体管的第二端子，操作性地连接到电压 源；以及可变电容器，操作性地连接在所述电压源与所述读出晶体管的所述栅极之间。
[0012] 根据本申请的另一个方面，提供了一种成像系统，其特征在于，所述成像系统包 括：成像区，包括多个像素；以及一个或多个闪烁检测区域，每个闪烁检测区域都包括一个 或多个像素，其中当成像区中的所述多个像素捕获图像时，至少一个闪烁检测区域中的所 述一个或多个像素被采样多次；以及处理器，被适配以使得当成像区中的所述多个像素捕 获图像时，至少一个闪烁检测区域中的所述多个像素被采样多次，并且被适配以基于从所 述至少一个闪烁检测区域中的多个像素中读出的采样检测图像中的闪烁。处理器可以接收 所述采样并且分析所述采样以检测被捕获到的图像中的闪烁。如果检测到闪烁，处理器可 以补偿所述闪烁。举一个例子，处理器可以调整用于捕获所述图像的曝光时间。
[0013] 根据本申请的一个实施例，所述成像系统还包括操作性地连接到所述成像区中的 所述多个像素的第一读出电路。
[0014] 根据本申请的一个实施例，所述成像系统还包括操作性地连接到闪烁检测区域中 的所述一个或多个像素的第二读出电路。
[0015] 根据本申请的一个实施例，所述处理器操作性地连接到所述第一读出电路。
[0016] 根据本申请的一个实施例，所述处理器操作性地连接到所述第二读出电路。
[0017] 根据本申请的还有的另一方面，提供了一种图像传感器，其特征在于，所述图像传 感器包括：成像区，包括多个像素；以及包括多个像素的闪烁检测区域，其中所述闪烁检测 区域中的所述多个像素中的每个像素操作性地连接到公共节点，以及所述公共节点操作性 地连接到读出电路，并且其中当成像区中的至少一个像素捕获图像时，所述闪烁检测区域 中的所述多个像素被采样多次。
[0018] 根据本申请的一个实施例，所述读出电路包括：转移晶体管的第一端子，操作性地 连接到公共节点；开关和电容器，操作性地并联连接到转移晶体管的第二端子；读出晶体 管的栅极，操作性地连接到所述转移晶体管的所述第二端子。
[0019] 根据本申请的一个实施例，所述读出电路包括读出晶体管的栅极，操作性地连接 到所述公共节点。
[0020] 在还有的另一方面，一种用于在图像传感器中捕获图像的方法可以包括：用成像 区中的至少一个像素捕获图像并且基本同时在至少一个闪烁区域中的像素中积累电荷。当 成像区中的所述至少一个像素捕获所述图像时，可以执行多个读出操作以从所述至少一个 闪烁检测区域中的所述一个或多个像素获得采样。所述采样可以被分析以检测图像中的闪 烁。如果检测到闪烁，则处理器可以补偿所述闪烁。
[0021] 在另一方面，一种用于在图像传感器中启动闪烁检测模式的方法可以包括：当图 像要被成像区中的至少一个像素捕获时，确定是否利用至少一个闪烁检测区域检测闪烁， 并且如果要检测闪烁，则当所述图像正在被所述成像区中的所述至少一个像素捕获时，从 所述至少一个闪烁检测区域的一个或多个像素中读出电荷多次。如果不检测闪烁，则所述 至少一个闪烁检测区域中的所述一个或多个像素以及所述成像区中的所述至少一个像素 捕获所述图像。
[0022] 本实用新型的至少一个优点是提供了能够检测被成像的场景中的闪烁的图像传 感器或成像系统。

【专利附图】

【附图说明】
[0023] 参考以下附图更好地理解本实用新型的实施例。附图的元件不必是相对于彼此成 比例的。尽可能的使用相同的附图标号以指代附图所共有的相同特征。
[0024] 图1A-1B描述了能够包括一个或多个图像传感器的示例电子设备的前视图和后 视图；
[0025] 图2是图1中示出的电子设备的示例框图；
[0026] 图3是图IA中示出的相机102的剖面视图；
[0027] 图4说明了适于用作图3中示出的图像传感器302的一个示例图像传感器的简化 框图；
[0028] 图5描述了适于用作图4中示出的像素406的一个像素的简化概要视图；
[0029] 图6说明了操作性地连接到读出电路的成像区和闪烁检测区域中的一个示例像 素的简化概要图；
[0030] 图7描述了操作性地连接到读出电路的成像区和闪烁检测区域中的另一个示例 像素的简化概要图；
[0031] 图8是用于检测图像传感器中的闪烁的方法的流程图；以及
[0032] 图9是用于启动图像传感器中的模式的方法的流程图。

【具体实施方式】
[0033] 在此描述的实施例提供包括成像区以及一个或多个闪烁检测区域的图像传感器。 成像区包括捕获一个或多个图像的像素。每个闪烁检测区域包括当捕获图像时被采样多次 的像素。采样可以被处理器分析以检测被成像的场景中的闪烁。
[0034] 现在参考图1A-1B，示出了包括一个或多个图像传感器的电子设备的前视图和后 视图。电子设备100包括第一相机102、第二相机104、外壳106、输入/输出（I/O)构件 108、显示器110、以及可选的闪光灯112或者用于一个或多个相机的光源。电子设备100还 可以包括计算或电子设备的典型的一个或多个内部组件（未示出），诸如例如，一个或多个 处理器、存储器组件、网络接口等等。
[0035] 在说明性实施例中，电子设备100被实现为智能电话。但是，其他实施例不限于此 构造。其他类型的计算或电子设备可以包括一个或多个相机，包括但不限于，上网本或膝上 型计算机、平板计算设备、可穿戴通信设备、可穿戴健康助理、数码相机、打印机、扫描仪、视 频记录仪、以及复印机。
[0036] 如图1A-1B所不，外壳106可以为电子设备100的内部组件形成外表面或部分外 表面以及保护壳，并且可以至少部分包围显示器110。外壳106可以由一个或多个可操作地 彼此连接的组件形成，诸如前部分和后部分。替代地，外壳106可以由可操作地连接到显示 器110的单个部分形成。
[0037] I/O构件108可以由任意类型的输入或输出构件实现。仅作为例子，I/O构件108 可以是开关、按钮、电容传感器、或其他输入机构。I/O构件108允许用户与电子设备100交 互。例如，I/O构件108可以是按钮或开关以改变音量、返回到主屏幕或类似。电子设备可 以包括一个或多个输入构件或输出构件，并且每个构件可以具有单个I/O功能或多个I/O 功能。
[0038] 显示器110可以可操作地或通信地连接到电子设备100。显示器110可以由任何 类型的合适显示器实现，诸如视网膜显示器或有源矩阵彩色液晶显示器。显示器110提供 用于电子设备100的可视化输出。在某些实施例中，显示器Iio可起作用以接收用户对电 子设备的输入。例如，显示器Iio可以是能够检测一个或多个用户输入的多点触摸电容感 测触摸屏。
[0039] 电子设备100还可以包括若干内部组件。图2说明了电子设备100的简化框图的 一个例子。电子设备可以包括一个或多个处理器200、存储或存储器组件201、输入/输出 (I/O)接口 204、电源206、以及传感器208,每一个都接着在以下讨论。
[0040] 一个或多个处理器200可以控制电子设备100的某些或所有操作。处理器200可 以或者直接或间接与电子设备100的基本所有组件通信。例如，一个或多个系统总线210 或其他通信机构可以提供处理器200、存储器202、I/O接口 204、相机102、104、显示器110、 I/O构件108、和/或传感器208之间的通信。处理器200可以被实现为能够处理、接收或 传递数据或指令的任何电子设备。例如，所述一个或多个处理器200可以是微处理器、中央 处理单元（CPU)、专用集成电路（ASIC)、数字信号处理器（DSP)、或多个此类设备的组合。如 在此描述的，术语"处理器"意指包括单个处理器或处理单元、多个处理器、多个处理单元、 或其他的合适配置的一个计算元件或多个计算元件。
[0041] -个或多个存储或存储器设备202可以存储能够被电子设备100使用的电子数 据。例如，存储器202可以存储电子数据或内容，诸如例如，音频文件、文档文件、计时信号、 以及图像数据。存储器202可以被配置为任何类型的存储器。仅作为例子，存储器202可 以被实现为以任何组合的随机存取存储器、只读存储器、闪存、可移除存储器、或其他类型 的存储元件。
[0042] 一个或多个I/O接口 204可以从用户或一个或多个其他电子设备接收数据。例 如，I/O接口 204可以从图IA示出的I/O构件108接收输入。此外，I/O接口 204可以促进 数据到用户或其他电子设备的传输。例如，在电子设备100是智能电话的实施例中，I/O接 口 204可以从网络接收数据或者经由无线或有线连接发送并且传递电子信号。无线和有线 连接的例子包括但不限于，蜂窝、Wi-Fi、蓝牙、和以太网。在一个或多个实施例中，I/O接口 204支持多个网络或通信机构。例如，I/O接口 204可以通过蓝牙网络与另一个设备配对以 将信号传递给这个设备，同时从Wi-Fi或其他有线或无线连接接收信号。
[0043] 一个或多个电源206可以由能够给电子设备100提供能源的任何设备实现。例如， 电源206可以是电池或将电子设备100连接到诸如墙上插座的其他电源的连接缆线。
[0044] 一个或多个传感器208可以由任何类型的传感器实现。示例性传感器包括但不限 于，声音传感器（例如，麦克风）、光传感器（例如，环境光传感器）、陀螺仪、和加速度计。传 感器208可以被用于给处理器200提供数据，其可以用于增强或改变电子设备的功能。
[0045] 应当注意图2仅是说明性的。其他实施例可以包括额外的或不同的组件。
[0046] 如参考图IA和IB所描述的，电子设备100包括一个或多个相机102、104以及可 选的闪光灯112或用于一个相机或多个相机的光源。图3是图IA中沿着线3-3取得的相 机102的简化剖面图。尽管图3说明了第一相机102,本领域技术人员会意识到第二相机 104可以大致类似于第一相机102。在某些实施例中，一个相机可以包括全局快门配置的图 像传感器并且一个相机可以具有卷帘快门配置的图像传感器。在其他例子中，相机可以包 括具有比其他相机中的图像传感器分辨率高的图像传感器。
[0047] 相机102包括与图像传感器302光通信的成像台300。成像台300可操作地连接 到外壳106并且放置于图像传感器302的前面。成像台300可以包括常规元件，诸如透镜、 滤光器、光圈、和快门。成像台300把它视野内的光304引导、聚焦或者传递到图像传感器 302。图像传感器302通过把入射光转换为电信号来捕获主题场景的一个或多个图像。
[0048] 图像传感器302由支撑结构306支撑。支撑结构306可以是基于半导体的材料， 包括但不限于，娃、绝缘体上娃（SOI)技术、蓝宝石上娃（SOS)技术、掺杂的或者未掺杂的半 导体、半导体衬底上形成的外延层、半导体衬底上形成的井区或掩埋层、以及其他半导体结 构。
[0049] 成像台300或图像传感器302的各种元件可由处理器或存储器，诸如图2中的处 理器200,提供的计时信号或其他信号控制。成像台300中的一些或所有元件可以被集成进 单个组件。此外，成像台300中的一些或所有元件可以与图像传感器302、以及可能的电子 设备100的一个或多个额外元件集成，以形成相机模块。例如，在某些实施例中，处理器或 存储器可以与图像传感器302集成。
[0050] 现在参考图4,示出了适于用作图3中示出的图像传感器302的一个示例图像传感 器的简化框图。图像传感器400可以包括图像处理器402和成像区404。成像区404可以 被实现为包括像素406的像素阵列。在此说明性实施例中，像素阵列被以行和列的安排配 置。但是，其他实施例不限于此配置。像素阵列中的像素可以以任何合适的配置安排，诸如 例如，六边形配置。
[0051] 成像区404可以通过一个或多个列选择线410与列选择408通信，并且通过一个 或多个行选择线414与行选择412通信。行选择412选择性地选择特定的像素406或像素 组，诸如在某些行中的所有像素406。列选择408选择性地接收来自所述选择像素406或像 素组（例如，特定列的所有像素）的数据输出。
[0052] 行选择412和/或列选择408可以与图像处理器402通信。图像处理器402可以 处理来自像素 406的数据并且将数据提供给处理器200和/或电子设备100的其他组件。 应当注意在某些实施例中，图像处理器402可以被集成进处理器200或者与其分离。
[0053] 一个或多个闪烁检测区域416可以邻接成像区404放置。在示例性实施例中，一 个闪烁检测区域邻接成像区404的顶部放置并且另一个闪烁检测区域邻接成像区404的底 部摆放。其他实施例可以把一个或多个闪烁检测区域放置在不同位置。此外，每个闪烁检 测区域416被示为单条水平线的像素。其他实施例可以包括在任何配置中安排的任何给定 数目的像素。
[0054] 每个闪烁检测区域都包括像素418。在某些实施例中，像素418被配置为成像区 404中的像素406。其他实施例可以不同地配置像素418。结合附图6和7随后更详细地描 述两个示例性像素配置。闪烁检测区域可以减小场景内容对闪烁检测的影响，因为闪烁检 测区域采样图像的大致相同的特定区域。
[0055] 闪烁检测区域中的像素418可以被可选地分成子区域。作为一个例子，像素418 可以被水平地分成两个或四个子区域420、421、422、423。将像素分成子区域420、421、422、 423允许顶部的闪烁检测区域与底部的闪烁检测区域分离，而不论图像传感器的定向（例 如，竖排或横排）。例如，如果被成像的场景的顶部与场景的底部闪烁不同，可以使用两个子 区域观察所述场景的顶部，诸如子区域421和422、或422和432、或420和423、或420和 421，取决于图像传感器的定向。
[0056] 在某些实施例中，一个或多个闪烁检测区域416包括与成像区404中的像素406 物理上分离并且截然不同的像素418。在其他实施例中，闪烁检测区域包括在成像区404内 实现但与成像区中的像素逻辑上分离的像素。例如，成像区中顶行和底行中的像素可以被 用于闪烁检测而不是图像捕获。并且在还有的另一个实施例中，一个或多个闪烁检测区域 中的像素可以具有多个模式，其中一个模式是闪烁检测并且另一个模式是图像捕获。结合 图9更详细地描述模式的开启。
[0057] 现在参考图5,描述了适于用作图4中示出的像素406的一个像素的简化概要视 图。像素500包括光探测器（PD) 502、转移晶体管（TX) 504、感测区域506、重置（RST)晶体 管508、读出晶体管510、和行选择（RS)晶体管512。感测区域506由示例性实施例中的电 容器代表，因为感测区域506可以临时存储从光探测器502接收到的电荷。如以下描述的， 在电荷从光探测器502被转移后，所述电荷可以被存储在感测区域506直到行选择晶体管 512的栅极被脉动（pulsed)。
[0058] 转移晶体管504的一个端子连接到光探测器502而另一个端子连接到感测区域 506。重置晶体管508的一个端子和读出晶体管510的一个端子连接到电源电压（Vdd) 514。 重置晶体管508的另一个端子连接到感测区域506,而读出晶体管510的另一个端子连接到 行选择晶体管512的一个端子。行选择晶体管512的另一个端子连接到列选择线410。
[0059] 仅作为例子，在一个实施例中，光探测器502被实现为光电二极管（PD)或掩埋型 光电二极管（pinned photodiode)，感测区域506被实现为浮动扩散（FD)，以及读出晶体管 510被实现为源极跟随晶体管（SF)。光探测器502可以是基于电子（elctron-based)的光 电二极管或者基于空穴（hole-based)的光电二极管。应当注意，在此使用的术语光探测器 意指包括基本任何类型的光子或光检测组件，诸如光电二极管、掩埋型光电二极管、光门、 或其他光子敏感区域。此外，在此使用的术语感测区域意指包括基本任何类型的电荷存储 或电荷转换区域。
[0060] 本领域技术人员会理解，在其他实施例中，像素 500可由额外的或不同的组件实 现。例如，行选择晶体管可以被省略并且使用脉动的电源模块来选择像素，感测区域可以由 多个光探测器和转移晶体管共享，或者重置晶体管和读出晶体管可以由多个光探测器、传 输门、和感测区域共享。
[0061] 当图像要被捕获时，用于像素的整合周期开始并且光探测器502响应于入射光积 累光生电荷。当整合周期结束，在光探测器502中积累的电荷通过选择性地脉动转移晶体 管504的栅极被转移到感测区域506。通常，在将电荷从光探测器502转移到感测区域506 之前，重置晶体管508被用于将感测区域506(节点516)上的电压重置到预定水平。当电 荷将从像素中被读出时，通过行选择412和行选择线414脉动行选择晶体管的栅极，以选择 用于读出的像素（或者成行的像素）。读出晶体管510感测位于感测区域506上的电压，并 且行选择晶体管512把所述电压传递给列选择线410。列选择线410通过列选择408连接 到读出电路（以及可选的图像处理器）。
[0062] 在某些实施例中，诸如相机的图像捕获设备可以不包括镜头上方的快门，并且因 此图像传感器可以被持续地对光暴露。在这些实施例中，在捕获到期望的图像之前，光探 测器可能不得不被重置或耗尽。一旦来自光探测器的电荷已经耗尽，传输门和重置门就 被关断，隔绝所述光探测器。光探测器能够接着开始整合（integration)并且收集光生 (photo-generated)电荷。
[0063] 闪烁检测区域中的像素可以类似像素 500实现。其他实施例可以对闪烁检测区域 或多个区域中的像素不同地配置。结合图6和7更详细地描述了两个不同的实现。
[0064] 闪烁检测区域中的像素可以操作性地连接到各自的列选择线，诸如图4中示出的 列选择线410。照此，可以用对成像区中的像素同样的方式采样或读出像素中的电荷。
[0065] 替代地，闪烁检测区域中的像素可以操作性地连接到分离的读出电路和列线。图 6说明了操作性地连接到读出电路的成像区和闪烁检测区域中的一个示例像素的简化概要 图。如先前描述的，成像区404中的像素406操作性地连接到各自的列选择线410。闪烁检 测区域602中的像素600的每个都包括光探测器604。光探测器604操作性地连接到公共 闪烁感测节点606。来自每个光探测器604的电荷可以在公共闪烁感测节点606上被组合 或平均。
[0066] 公共闪烁感测节点606连接读出晶体管608的栅极。在某些实施例中，读出晶体 管608是源极跟随晶体管。读出晶体管608的一个端子连接到列选择晶体管610的一个端 子。列选择晶体管610的另一个端子连接到列线612。列选择晶体管610的栅极可以连接 到行选择线（未示出）。当从闪烁检测区域602采样电荷或信号时，行选择线可以用于选择 或者开启列选择晶体管610。读出晶体管608的另一个端子可以连接到电源电压。列选择 线410和列线612可以每个都连接到读出电路614。在某些实施例中，读出电路可以在两个 或更多个列选择线410和/或列线612之间共享。每个读出电路614可以包括数模转换器 以将从像素406和闪烁检测区域602获得的模拟信号转换为数字信号。
[0067] 现在参考图7,示出了操作性地连接到读出电路的成像区和闪烁检测区域中的另 一个示例像素的简化概要图。类似于图6中示出的实施例，成像区404中的像素406操作 性地连接到各自的列选择线410。闪烁检测区域702中的像素700操作性地连接到光电流 求和节点706。光电流求和节点706将光探测器708连接到一起，允许来自每个光探测器 m 708的光电流加总到一块。在示例性实施例中，电流求和可以由公式= 定义。 #=1
[0068] 光电流求和节点706连接到闪烁读出电路710。在某些实施例中，除了用于成像 区404的电路外，闪烁读出电路可以包括至少一个列和专用于闪烁检测区域的ADC(例如， 列线718和ADC 722)。闪烁读出电路710可以包括与像素406中的某些或全部电路在结构 上相似的电路。例如，闪烁读出电路710可以包括转移晶体管712。转移晶体管712的一个 端子连接到光电流求和节点706,而另一个端子连接到读出晶体管714的栅极。在某些实施 例中，读出晶体管714是源极跟随晶体管。读出晶体管714的一个端子连接到列选择晶体 管716的一个端子。列选择晶体管716的另一个端子连接到列线718。列线718专用于闪 烁读出电路。除了闪烁读出电路710的闪烁检测列中的任何像素都与列线718断开并且可 以被连接到分离的列线（未示出）。
[0069] 列选择晶体管716的栅极可以连接到行选择线（未示出）。当从闪烁检测区域702 采样电荷或信号时，行选择线可以用于选择或开启列选择晶体管716。读出晶体管714的另 一个端子可以连接到电源电压。列选择线410和列线718每个都可以连接到读出电路720， 其包括数模转换器722。
[0070] 电容器724可以通过开关726连接到光电流求和节点706。电容器724的尺寸可 以是可编程的以调整用于各种光照条件和/或由闪烁检测区域中的像素700检测到的被求 和的光电流的整合时间。例如，可以选择较小的电容值用于低照明条件和/或短整合时间， 以便闪烁读出电路710可以与像素406的正常操作并行操作。此外，在某些实施例中，电容 器724可以减小开启读出晶体管714所需要的阈值电压或电流。
[0071] 图8是用于检测图像传感器中的闪烁的方法的流程图。最初如框800中所示，电 荷在一个或多个闪烁检测区域中的一个或多个像素中积累，并且当成像区中的像素捕获图 像时，从像素中读出采样多次。例如，在图像捕获期间可以从像素100中读出采样1000次。 采样可以在框802 -起被平均。在某些实施例中，由诸如图像处理器402的处理器数字化 平均所述采样。在此类实施例中，闪烁检测区域中的像素可以在以期望采样频率从成像区 读出像素的期间被重置并且读出。
[0072] 其他实施例可以不同地平均所述采样。例如，可以如结合图6和图7所述的那样 平均所述采样。并且在其他实施例中，闪烁检测区域中的像素可以操作性地连接到与图像 传感器分离的模数转换器，并且独立地操作图像传感器中的读出电路和/或模数转换器。
[0073] 接着，如框804所示，分析被平均的采样以确定被成像的场景中是否存在闪烁。可 以由诸如图像处理器402 (图4)或者处理器200 (图2)的处理器分析被平均的采样。例如， 在一个实施例中，处理器可以使用被平均的采样执行傅里叶变换。作为另一个例子，处理器 可以用已知的闪烁图案执行相关以检测闪烁。并且在还有的另一个实施例中，处理器可以 测量局部顶点（maxima)与最低点（minima)之间的距离以检测闪烁。
[0074] 在框806,可以接着作出关于是否检测到闪烁的确定。如果否，所述方法结束。当 检测到闪烁时，过程转框808,确定闪烁的频率。接着在框810确定对闪烁的补偿。在一个 实施例中，图像捕获的曝光时间被调整以减少或消除被捕获图像中的闪烁。
[0075] 如前所述，一个或多个闪烁检测区域中的像素可以具有多个模式，其中一个模式 是闪烁检测并且另一个模式是图像捕获。图9是用于启动在图像传感器中的模式的方法的 流程图。可以在框900中接收模式选择信号。可以由用户、图像传感器、和/或电子设备选 择模式。例如，图像传感器可以确定闪烁检测不是必需的，诸如当在阳光下的室外捕获图像 时。替代地，当捕获图像时，用户可以选择他或是她希望利用闪烁检测。
[0076] 接着，如框902中所示，可以作出关于是否选择闪烁检测模的确定。如果是，过程 转到框904,其中至少一个闪烁检测区域中的一个或多个像素被用于检测闪烁并且所述方 法结束。当未选择闪烁检测模式时，闪烁检测区域中的像素与成像区中的像素一起被用于 捕获图像并且所述方法结束（框906)。提供给像素的信号和/或所述信号的计时可以基于 选择的模式而改变。仅作为例子，处理器402可以为每个模式提供或者使能将要被传递给 像素的信号。在某些实施例中，处理器可以产生信号或者从存储器（例如，存储器202)中 读出信号。
[0077] 其他实施例可以不同地执行图8或图9中示出的方法。可以添加或删除框，或者 可以以不同的顺序执行框。作为一个例子，在某些实施例中可以省略图8中的框808。
[0078] 闪烁检测区域可以检测闪烁的存在以及闪烁的缺失。对检测到的闪烁的补偿可以 比在传统图像传感器中发生的更快，因为每帧（例如，每个图像捕获）从闪烁检测区域中读 出采样多次。额外地或替代地，可以更容易地检测在不同频率发生的闪烁。
[0079] 通过具体参考其中的某些特征，各种实施例已经被详细地描述，但是将要理解，在 本公开的精神和范围内可以实现变体和修改。并且即使具体实施例已经在此详细描述，应 当指出应用不限于这些实施例。尤其，任何关于一个实施例描述的特征也可以被用于兼容 的其他实施例。同样，只要兼容，不同实施例的特征可以互换。
【权利要求】
1. 一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括： 成像区，包括多个像素；以及 一个或多个闪烁检测区域，每个闪烁检测区域都包括一个或多个像素，其中当成像区 中的至少一个像素捕获图像时，至少一个闪烁检测区域中的所述一个或多个像素中的至少 一个像素被采样多次。
2. 如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器还包括操作性地连 接到成像区中的一个或多个像素的第一读出电路。
3. 如权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器还包括操作性地连 接到闪烁检测区域中的所述一个或多个像素的第二读出电路。
4. 如权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器还包括操作性地连 接到读出电路的处理设备。
5. 如权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，第二读出电路包括： 转移晶体管的第一端子，操作性地连接到光探测器； 所述转移晶体管的第二端子，操作性地连接到读出晶体管的栅极； 开关晶体管的第一端子，操作性地连接到所述读出晶体管的所述栅极； 选择晶体管的第一端子，操作性地连接到读出晶体管的第一端子； 所述选择晶体管的第二端子，操作性地连接到列线；以及 所述读出晶体管的第二端子和所述开关晶体管的第二端子，操作性地连接到电压源； 以及 可变电容器，操作性地连接在所述电压源与所述读出晶体管的所述栅极之间。
6. -种成像系统，其特征在于，所述成像系统包括： 成像区，包括多个像素；以及 一个或多个闪烁检测区域，每个闪烁检测区域都包括一个或多个像素，其中当成像区 中的所述多个像素捕获图像时，至少一个闪烁检测区域中的所述一个或多个像素被采样多 次；以及 处理器，被适配以使得当成像区中的所述多个像素捕获图像时，至少一个闪烁检测区 域中的所述多个像素被采样多次，并且被适配以基于从所述至少一个闪烁检测区域中的多 个像素中读出的采样检测图像中的闪烁。
7. 如权利要求6所述的成像系统，其特征在于，所述成像系统还包括操作性地连接到 所述成像区中的所述多个像素的第一读出电路。
8. 如权利要求7所述的成像系统，其特征在于，所述成像系统还包括操作性地连接到 闪烁检测区域中的所述一个或多个像素的第二读出电路。
9. 如权利要求7所述的成像系统，其特征在于，所述处理器操作性地连接到所述第一 读出电路。
10. 如权利要求8所述的成像系统，其特征在于，所述处理器操作性地连接到所述第二 读出电路。
11. 一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括： 成像区，包括多个像素；以及 包括多个像素的闪烁检测区域，其中所述闪烁检测区域中的所述多个像素中的每个像 素操作性地连接到公共节点，以及所述公共节点操作性地连接到读出电路，并且其中当成 像区中的至少一个像素捕获图像时，所述闪烁检测区域中的所述多个像素被采样多次。
12. 如权利要求11所述的图像传感器，其特征在于，所述读出电路包括： 转移晶体管的第一端子，操作性地连接到公共节点； 开关和电容器，操作性地并联连接到转移晶体管的第二端子； 读出晶体管的栅极，操作性地连接到所述转移晶体管的所述第二端子。
13. 如权利要求11所述的图像传感器，其特征在于，所述读出电路包括读出晶体管的 栅极，操作性地连接到所述公共节点。
【文档编号】H04N5/235GK204190846SQ201420733727
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】M·R·马隆, C·李, C·G·泽莱兹尼克 申请人:苹果公司