成像系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型一般地涉及成像系统，并且更特别地涉及含有具有高扫描率能力的像素阵列的成像设备。
【背景技术】
[0002]图像传感器通常用于诸如蜂窝电话、相机和计算机之类的电子设备中，用于采集图像。在典型的布局中，电子设备设置有按像素行和像素列排布的图像像素阵列。行控制电路与每个像素行耦接，并且列读出电路与每个像素列耦接，用于从阵列中读出图像数据。
[0003]许多常规的图像传感器采集图像数据使用其中在阵列的不同行内的像素在不同的时间开始对电荷进行积分的卷帘快门方案。当使用卷帘快门方案时，在阵列的不同行的积分周期之间的时间偏移能够在最终图像中生成所不希望的卷帘快门伪影，在该最终图像中，成像场景内的于图像数据读出期间移动的对象变扭曲。在某些情况下，图像传感器使用全局快门方案，以同时使用阵列中的所有像素来对电荷进行积分。但是，相对于使用卷帘快门方案来执行图像采集的传感器，全局快门方案的使用会要求显著的设备工艺复杂性，会不良地降低灵敏度，减小像素的电荷存储容量，增大读出噪声，并且增大暗电流。
【实用新型内容】
[0004]因此，希望的是能够提供具有用于采集并处理图像信号的改进装置的成像设备。
[0005]根据本实用新型一个方面的实施例，提供一种成像系统，其特征在于包含:卷帘快门图像传感器，其中所述卷帘快门图像传感器被配置为以第一数据率来输出图像数据；以及处理电路，其中所述处理电路被配置为以所述第一数据率来接收来自所述卷帘快门图像传感器的所述图像数据，并且其中所述处理电路被配置为以比所述第一数据率小的第二数据率来输出所述图像数据。
[0006]根据上述成像系统的一个实施例，还包含:附加的处理电路，其中所述附加的处理电路被配置为以所述第二数据率来接收来自所述处理电路的所述图像数据，并且其中所述附加的图像处理电路被配置为以所述第二数据率对所述图像数据执行图像处理操作。
[0007]根据上述成像系统的一个实施例，其中所述第二数据率包括所述附加的处理电路的系统数据率。
[0008]根据上述成像系统的一个实施例，其中卷帘快门图像传感器形成在集成电路上，并且其中所述处理电路形成在所述集成电路上。
[0009]根据上述成像系统的一个实施例，其中所述卷帘快门图像传感器形成在第一集成电路上，所述处理电路形成在与所述第一集成电路不同的第二集成电路上，并且所述附加的处理电路形成在与所述第一和第二集成电路不同的第三集成电路上。
[0010]根据上述成像系统的一个实施例，其中所述处理电路包含:存储器电路，其中所述处理电路被配置为以所述第一数据率将所述图像数据存储于所述存储器电路上，并且其中所述处理电路被配置为以所述第二数据率输出来自所述存储器电路的所述图像数据。
[0011]根据上述成像系统的一个实施例，其中所述存储器电路形成在第一集成电路上，所述处理电路形成在与所述第一集成电路不同的第二集成电路上，并且所述卷帘快门图像传感器形成在与所述第一和第二集成电路不同的第三集成电路上。
[0012]根据上述成像系统的一个实施例，其中所述存储器电路形成在第一集成电路上，所述处理电路形成在所述第一集成电路上，并且所述卷帘快门图像传感器形成在与所述第一集成电路不同的第二集成电路上。
[0013]根据上述成像系统的一个实施例，其中所述存储器电路、所述卷帘快门图像传感器和所述处理电路全都形成在共用的集成电路芯片上。
[0014]根据上述成像系统的一个实施例，其中所述第一数据率小于或等于60帧/秒，并且其中所述第二数据率大于或等于500帧/秒。
[0015]根据上述成像系统的一个实施例，还包含:电源管理电路，其中所述电源管理电路被配置为在所述卷帘快门图像传感器以所述第一数据率来输出所述图像数据时使所述卷帘快门图像传感器按照高功率模式来操作，并且其中所述电源管理电路被配置为在所述卷帘快门图像传感器没有以所述第一数据率来输出所述图像数据时使所述卷帘快门图像传感器按照空闲功率模式来操作。
[0016]根据上述成像系统的一个实施例，其中所述电源管理电路被配置为在所述卷帘快门图像传感器以所述第一数据率来输出所述图像数据时使所述卷帘快门图像传感器在所述第一数据率的一个周期内按照所述高功率模式来操作，并且其中所述电源管理电路被配置为在所述卷帘快门图像传感器没有以所述第一速率来输出所述图像数据时使所述卷帘快门图像传感器在与所述第一数据率的所述一个周期和所述第二数据率的一个周期之差相等的时间周期内按所述空闲功率模式来操作。
[0017]根据本实用新型另一个方面的实施例，提供一种成像系统，其特征在于包含:中央处理单元；存储器；输入-输出电路；以及成像设备，其中所述成像设备包含:按行和列排布的图像传感器像素阵列，其中所述图像传感器像素阵列被配置为使用卷帘快门过程来生成图像数据，并且其中所述图像传感器像素阵列被配置为以第一帧速率来输出所述图像数据；被配置为将光聚焦于所述阵列上的透镜；图像数据帧速率减速电路，其中所述图像数据帧速率减速电路被配置为以所述第一帧速率来存储所述图像数据，并且其中所述图像数据帧速率减速电路被配置为以比所述第一帧速率小的第二帧速率来输出所存储的图像数据；以及图像处理电路，其中所述图像处理电路被配置为以所述第二帧速率来对所述图像数据执行图像处理操作。
[0018]根据上述成像系统的一个实施例，其中所述图像数据帧速率减速电路被配置为通过累加所存储的图像数据来生成累加的图像帧，其中所述图像数据帧速率减速电路被配置为以所述第二帧速率将所述累加的图像帧输出到所述图像处理电路，并且其中所述图像处理电路被配置为以所述第二帧速率对所述累加的图像帧执行图像处理操作。
[0019]由此，成像系统可以按照高扫描速率来采集图像帧以在最终的图像中减轻卷帘快门伪影，同时仍然允许以较低的系统数据率来操作的处理电路对图像数据进行操作。成像系统可以生成相对于全局快门成像系统具有降低的暗电流和读出噪声以及提高的灵敏度和有效的像素电荷容量的图像数据。
【附图说明】
[0020]图1是根据本实用新型的一种实施例的具有图像传感器和处理电路的说明性成像系统的示意图。
[0021]图2是根据本实用新型的一种实施例的具有用于使以相对高的数据率(扫描速率)来采集图像数据的图像传感器与以相对低的数据率来处理图像数据的处理电路之间接口连接的图像数据率减速电路的说明性图像传感器的示意图。
[0022]图3是根据本实用新型的一种实施例的可以由成像系统执行以按高数据率来采集图像数据的用于减轻卷帘快门伪影并用于降低所采集的图像数据的数据率使得图像数据可以由以较低的系统数据率运行的处理电路来处理的说明性步骤的流程图。
[0023]图4是据根据本实用新型的一种实施例的可以由成像系统执行以按照低功率模式和高功率模式来选择性地操作图像传感器的用于在使图像传感器的功耗最小化的同时采集高数据率的图像数的说明性步骤的流程图。
[0024]图5是根据本实用新型的一种实施例的可以由图像数据率减速电路执行的用于将多个高数据率的图像帧累加成将以较低的系统数据率输出到处理电路的累加图像帧的说明性步骤的流程图。
[0025]图6是根据本实用新型的一种实施例的可以由图像数据率减速电路执行的用于在以较低的系统数据率将图像数据输出到处理电路之前处理接收自图像传感器的高数据率的图像帧的说明性步骤的流程图。
[0026]图7是根据本实用新型的一种实施例的采用图1-6的实施例的处理器系统的框图。
【具体实施方式】
[0027]诸如数码相机、计算机、蜂窝电话及其他电子设备之类的电子设备可以包含用于聚集入射光以采集图像的图像传感器。图像传感器可以包含图像像素阵列。在图像传感器中的像素可以包含用于将输入光转换成图像信号的光敏元件，例如，光电二极管。图像传感器可以具有任意数量的像素(例如，数百个、数千个或更多)。典型的图像传感器可以具有例如数十万个或数百万个像素(例如，百万像素)。图像传感器可以包含控制电路，例如，用于操作图像像素的电路以及用于读出与由光敏元件生成的电荷对应的图像信号的读出电路。
[0028]图1是诸如使用图像传感器来采集图像的电子设备之类的说明性成像系统的示意图。图1的电子设备10可以是便携式电子设备，例如，相机、蜂窝电话、平板电脑、网络摄像头、摄像机、视频监控系统、自动成像系统、具有成像能力的视频游戏系统、条码扫描器(例如，一维或二维条码扫描器)，或者用于采集数字图像数据的任意其他期望的成像系统或设备。相机模块12可以用来将入射光转换成数字图像数据。相机模块12可以包含一个或多个透镜14以及一个或多个相应的图像传感器16。透镜14可以包含固定的和/或可调整的透镜，并且可以包含形成于图像传感器16的成像表面上的微透镜。在图像采集操作期间，来自场景的光可以通过透镜14聚焦到图像传感器16上。图像传感器16可以包含用于将模拟像素数据转换成待提供给存储与处理电路18的相应的数字图像数据的电路。若需要，相机模块12可以设置有透镜14的阵列以及相应的图像传感器16的阵列。
[0029]存储与处理电路18可以包含一个或多个集成电路(例如，图像处理电路、微处理器、存储设备(例如，随机存取存储器和非易失性存储器)等)，并且可以使用与相机模块12分离的和/或形成相机模块12的一部分的构件(例如，用于形成包含图像传感器16的集成电路的或者在与图像传感器16关联的模块12内的集成电路的一部分的电路)来实现。已经由相机模块12采集的图像数据可以使用处理电路18来处理和存储。若需要，所处理的图像数据可以使用与处理电路18耦接的有线和/或无线通信通路来提供给外部设备