CN101690167A - 像素到像素复制器设备、系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示可操作以复制像素电荷来补偿在成像装置的曝光时间期间成像阵列内的图像对象移位的方法、设备及系统。活动可包含:将电荷从一个或一个以上源像素传送到同一像素阵列内的一个或一个以上缓冲器像素;及在图像集成时间的结束之前将所述电荷复制到所述同一像素阵列内的目的地像素。电荷传送可包含电荷从单个裸片上的一个以上阵列的传送。额外活动可包含在所述图像集成时间的所述结束之前多次地将电荷从一个或一个以上源像素传送到一个或一个以上目的地像素。

Description

像素到像素复制器设备、系统及方法
相关申请案交叉参考
本专利申请案主张2007年6月27日提出申请的美国第11/769,517号申请案的优先权权益,所述申请案以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明大体来说涉及成像装置,包含用于像素到像素电荷复制以补偿成像装置的曝光期间的图像移位的设备、系统及方法。
背景技术
存在许多不同类型的基于半导体的成像器,其中包含电荷耦合装置(CCD)、光电二极管阵列、电荷注入装置及混合焦平面阵列。由于CCD技术提供具有小像素大小(高分辨率)的大阵列大小,因此所述大阵列大小极适于其中间距至关重要的成像应用。然而,在某些应用中,CCD成像器极易受到辐射损伤,需要良好的光屏蔽来避免图像污点,展现相对高的功率耗散,且难以与CMOS处理集成。相比之下,互补金属氧化物半导体(CMOS)成像器可展现低电压操作及低功率损耗,同时提供相对低的制造成本且能够与现有CMOS控制逻辑及图像处理兼容。此外,在图像获取期间,CMOS成像器还可在不使用像素到像素传送操作的情况下提供对图像数据的随机存取。
CMOS成像装置包含像素单元阵列,每一像素单元可包括光电传感器,例如上覆在衬底上的光电门、光电导体或光电二极管。所述光电传感器用于依据在集成周期上所接收的光积累电荷。每一像素单元可进一步包括读出电路,所述读取电路包含形成于所述衬底中的输出场效应晶体管(FET),所述输出场效应晶体管具有连接到输出晶体管的栅极的感测节点,例如浮动扩散节点。成像器可包含用于将电荷从衬底的下伏部分传送到所述感测节点的额外晶体管及用于在电荷传送之前先将感测节点复位到规定的电荷电平的晶体管。
在图像获取时间(例如曝光时间)期间来自移动对象的图像模糊可通过用CMOS成像器追踪已成像对象或以较高速度读取CMOS图像传感器得以解决。以较高速度读取图像传感器通常转变为使用较高速度的处理,其中电容同量地增加以将经数字化图像的多个帧存储在外部存储器中。因此,需要操作以使在图像传感器内及通过图像传感器可处理图像数据的速度增加的设备、系统及方法。
附图说明
图1是根据本发明各种实施例的CMOS成像器电路。
图2是根据本发明各种实施例包含注入能力的CMOS成像器电路。
图3是根据本发明各种实施例具有一组缓冲器像素的像素阵列,其图解说明图像在集成时间结束以前的移动。
图4是根据本发明各种实施例使用CMOS成像器及分布式放大器的电荷复制电路的示意图,其图解说明从源像素到缓冲器像素的数据传送。
图5是根据本发明各种实施例使用CMOS成像器及分布式放大器的电荷复制电路的示意图,其图解说明从缓冲器像素到目的地像素的参考匹配。
图6是根据本发明各种实施例使用CMOS成像器及分布式放大器的电荷复制电路的示意图,其图解说明在已发生参考匹配之后从缓冲器像素到目的地像素的数据传送。
图7是图解说明根据本发明一个实施例在图像装置像素阵列内进行像素电荷复制的方法的流程图。
图8是根据本发明各种实施例的系统的方块图。
具体实施方式
所揭示实施例中的某些实施例提供一种用于进行像素到像素电荷复制以补偿在成像装置的曝光时间期间成像阵列内的图像对象移位的方法。本文中使用的术语“像素”是指含有光电转换装置或光电传感器及用于处理来自所述光电转换装置所感测的电磁辐射的电信号的晶体管的光电元件单位单元。在实施例中,布置为行与列的图像传感器阵列可将电荷从开始像素行或源像素复制到临时存储像素行或缓冲器像素。接着将缓冲器像素中所存储的电荷复制到最后像素行或目的地像素。像素到像素电荷复制准许将图像数据重新记录在图像阵列的模拟域内,此可有助于减少与曝光时间期间图像对象的移动相关联的图像模糊。
存在先利用像素阵列内的感测能力再从所述阵列中读取信息的若干应用。实例包含运动感测(例如在相机视场内的对象移动或相机抖动)、自动曝光及自动白平衡。在曝光(或集成)时间结束之前检测图像运动的能力可减少或消除图像模糊,另外还确定照明状况。减少模糊的一种方法是通过使用CMOS图像传感器,所述CMOS图像传感器在曝光期间使用内置电路将成像器固定到对象。另外,电荷传送可在单个裸片上的两个或两个以上阵列(例如单个裸片上的多个色彩阵列)之间发生。在此实例中,可依序复制传感器行以避免覆写目的地传感器数据。
在CMOS成像装置中,存在像素单元的一些有源元件,所述有源元件可提供以下功能:(1)光子到电荷转换;(2)图像电荷的积累;(3)到感测节点的电荷传送以及电荷放大;(4)在到感测节点的电荷传送之前先将所述节点复位到已知状态;(5)像素读出的选择;及(6)表示像素电荷的信号的输入及放大。当光子电荷从初始电荷积累区传送到感测节点时,可将所述光子电荷放大。
图1是根据本发明各种实施例的CMOS成像器电路。所显示的像素类型通常称为四晶体管(4T)CMOS成像器像素100。像素100包含光电传感器102(例如,光电二极管)、传送晶体管104、浮动扩散区FD、复位晶体管106、源极跟随器108及行选择晶体管110。当传送晶体管104被传送栅极控制信号(TX)激活时,光电传感器102通过传送晶体管104连接到感测节点或浮动扩散区(FD)。复位晶体管106连接在浮动扩散区FD与阵列像素电源Vaa_pix之间且由复位栅极控制信号(RST)激活。
源极跟随器晶体管108的栅极连接到浮动扩散区FD。源极跟随器晶体管108的源极连接到阵列像素电源Vaa_pix,而其漏极则连接到行选择晶体管110的源极。
源极跟随器108将存储在浮动扩散区FD处的电荷转换为电输出电压信号Vout。可由行选择信号SEL来控制行选择晶体管110以将源极跟随器晶体管108及Vout连接到像素阵列的列线112。使用行选择信号SEL来识别在给定时间处哪些像素将是有源的。以此方式,只有在集成时间期间受图像移位影响的像素才会经历电荷传送,这样既节省了时间又免除了系统内不必要的传送噪声。
虽然图1中显示的成像器图解说明单个像素,但应了解,在许多实施例中,将存在布置为行与列的许多像素的阵列,其中使用行与列选择电路来存取所述阵列中的像素。根据某些实施例,还可存在位于光电传感器102与传送晶体管104之间的存储栅极晶体管,所述存储栅极晶体管将在电荷复制操作之前为光电传感器102提供存储,从而使得光电传感器102可更快地用于新图像获取。
图2是根据本发明各种实施例包含注入能力的CMOS成像器电路。像素200包含光电传感器202(例如,光电二极管)、传送晶体管204、浮动扩散区FD、复位晶体管206、源极跟随器208及行选择晶体管210。光电传感器202还通过注入晶体管212连接到浮动扩散区FD,所述注入晶体管可用于经由电容器214将一个或一个以上缓冲器像素的浮动扩散区FD感测节点上的电压均衡到当前的像素浮动扩散区FD。注入晶体管212的栅极由分布式放大器控制,所述分布式放大器经配置以使用(Set_Bias)控制信号来均衡偏压晶体管216所确定的两个或两个以上缓冲器像素的浮动扩散区FD感测节点。可在不需要添加的电容器214的情况下得到类似结果,但可更易受噪声影响,如下文更详细描述。
根据一个实施例,图2的像素配置可将电荷从阵列内的开始像素行复制到驻留在同一像素阵列中的缓冲器像素行或缓冲器像素。可接着将缓冲器像素中所存储的电荷传送到目的地像素行。根据各种实施例,所存储的电荷可表示所获取的任何数据,例如信号电压或用以提供零信号参考的参考电压。根据各种实施例,在电荷传送期间,所存储的电荷可包含组合的信号电压与参考电压。
使用像素200而配置的阵列可包含由目的地像素及缓冲器像素中的源极跟随器组成的分布式放大器以及用以支持放大器电流源及负载的额外电路。执行从缓冲器像素行到目的地像素行的电荷复制操作的一种方法包含使用由分布式放大器控制的所添加注入晶体管从像素的浮动扩散区FD减去电荷。应考虑噪声减少,且在检测少量电荷时,噪声减少可变得更成问题。选择将噪声考虑在内的数据传送速度的一种方法是将像素复制操作噪声维持在信号链读出噪声(例如,样本/保持、增益、ADC)的噪声以下。
图3是根据本发明各种实施例的像素阵列300,其具有一组缓冲器像素302且图解说明在集成时间结束以前图像在阵列300内的移动。在此实例中,阵列300组织为若干像素行与列(例如,分别类似或等同于图1及图2的像素100及200)。有源像素308的上部部分包括在图像获取的集成时间期间可在其内获取图像的区。缓冲器像素302的下部部分包括可用于临时像素数据移位操作的专用像素,所述临时像素数据移位操作在集成时间结束以前图像在阵列300内改变位置时发生。
在某些情况下,第一位置图像314在集成时间期间移位成第二位置图像316。在此简图中,第一位置像素行312含有表示图像移位之前的第一位置图像314的下部部分的数据。当感测到图像移位(也称为运动感测)时,可将第一位置像素行312中的数据传送到缓冲器像素302且随后重新定位在第二位置像素行310内。可针对阵列300中受图像移位影响的每一像素重复此过程。在集成时间结束前,可多次重复此过程。
根据本发明一个实施例,可利用本文中描述的电荷复制操作的系统的一个实例包含具有像素阵列及运动感测能力(例如,陀螺仪、加速度计或其它外部运动传感器)的数码相机。或者,可使用如在2006年1月13日提出申请的名称为“METHOD ANDAPPARATUS PROVIDING PIXEL STORAGE GATE CHARGE SENSING FORELECTRONIC STABILIZATION IN IMAGERS(提供像素存储栅极电荷感测以实现成像器中电子稳定的方法及设备)”序列号为第11/331,121号的未决共同受让美国专利申请案中所描述的专用传感器运动检测电路来提供运动感测。
图4是根据本发明各种实施例使用CMOS成像器及分布式放大器的电荷复制电路400的示意图,其图解说明从源像素到缓冲器像素的数据传送。当以内部方式或外部方式感测到图像移位时,可将缓冲器像素的参考与源像素的参考进行匹配以减少不希望的偏压或其它不准确来源。分布式放大器420可在开始光电传感器422与缓冲器光电传感器402之间建立参考电荷电平或参考电压。此可通过将浮动扩散区FD电压从缓冲器节点FDY传送到开始节点FD1来实现,所述传送可通过激活复位晶体管406同时向注入晶体管412的栅极施加电压Vbias416来实现。在某些实例中,电压Vbias416约为0.5VDC且耦合到电容器414,电容器414由分布式放大器420输出来驱动(设定到复位参考电平)。在复位模式期间,可由已停用传送晶体管404将开始光电传感器422上的电荷与浮动扩散区FD节点隔离。还显示任选存储栅极晶体管403,其可用作用于开始光电传感器422中所含有的电荷的临时存储装置。在使用存储栅极晶体管403的情况下,在开始光电传感器422的电荷已传送到存储栅极晶体管403之后,开始光电传感器422可变得可用于电荷存储。可针对源区域及目的地(缓冲器)区域中的每一像素实施这些操作。在某些实例中,开关可将缓冲器光电传感器402连接到接地以在复制操作之前使缓冲器光电传感器402充满电子。
在阵列的源像素与缓冲器像素之间匹配参考电荷之后,可接着将源像素数据从至少一个源像素传送到至少一个缓冲器像素。实现此过程的一种方法是停用复位晶体管406,启用传送晶体管404且停用电压Vbias416,从而允许在阵列内发射源数据。当此发生时,注入晶体管412的栅极可通过将电荷从最初充满电子的光电传感器402传送到节点FDY来将电位升高到足以追踪传送到开始节点FD1的电荷。电容器414可将分布式放大器420输出的DC(直流)电平以及可高于或等于其栅极阈值的注入晶体管412电压去耦。由于分布式放大器420的输出反转,一些电荷可传送到缓冲器节点FDY。当传送完成时,可停用传送晶体管404,同时任何剩余电荷均耗散。可接着启用电压Vbias416以防止浮动节点接收更多电荷。
在完成到至少一个缓冲器像素的源像素数据传送后,可在数据传送之前先设置目的地像素的参考或最终像素位置。图5是根据本发明各种实施例使用CMOS成像器及分布式放大器的电荷复制电路500的示意图,其图解说明从缓冲器像素到目的地像素的参考匹配。分布式放大器520可在缓冲器节点FDY与目的地节点FD2之间建立参考电荷电平。此可通过将浮动扩散区FD电压从缓冲器节点FDY传送到目的地节点FD2来实现,所述传送可通过激活复位晶体管506同时向注入晶体管512的栅极施加电压Vbias516来实现。此可为如图4中所图解说明用以在开始光电传感器422与缓冲器光电传感器402之间建立参考电荷电平的同一程序。
或者,缓冲器像素中所存储的电荷可包含信号电压及参考电压两者,先将所述信号电压及参考电压两者复制到目的地像素再在缓冲器像素上重新建立参考电压。在此完成之后,保持在缓冲器像素上的所存储电荷可仅由参考电压组成。目的地节点FD2上的电位可大约等于缓冲器光电传感器的复位电压电平减去信号电平。电容器514保持相对于放大器520浮动。一旦在目的地像素上建立了参考,即可接着将缓冲器像素数据从至少一个缓冲器像素传送到至少一个目的地像素。
图6是根据本发明各种实施例使用CMOS成像器及分布式放大器的电荷复制电路600的示意图,其图解说明在已发生参考匹配之后从缓冲器像素到目的地像素的数据传送。实现从缓冲器像素到目的地像素的数据传送的一种方法是将节点FDY设置回到已知参考电平。当此发生时,注入晶体管612的栅极可将电位升高到足以追踪从分布式放大器620上的目的地节点FD2传送的电荷。可使用由注入晶体管613与注入电荷晶体管612的组合组成的电荷阱615来吸引电子以辅助从缓冲器节点FDY到目的地节点FD2的电荷传送。此停用Vbias617,从而允许在阵列内发射源数据。当此发生时,注入晶体管612的栅极可将电位升高到足以追踪传送到分布式放大器620上的目的地节点FD2的电荷。注入晶体管613可具有从约-0.3VDC到约+2.8VDC范围内的栅极电压。电容器614可等效于图4的电容器414,且可用于将DC电平去耦。可将注入晶体管613的栅极设置得接近其阈值以增加对所传送电荷的敏感度。所得的所存储电荷可由从缓冲器像素复制的组合的信号电压与参考电压与重新建立的参考电压之间的差组成。因此最终信号电压可保持在目的地像素上。缓冲器节点FDY的电荷电位可高于目的地节点FD2且可上拉目的地节点FD2。
像素电荷复制的过程可在逐行的基础上发生,且可在三到四微秒(μs)内发生以在三到四毫秒(ms)之内处理一千个像素行。在约200-500ms的曝光时间的实例中,电荷复制操作在曝光时间期间可发生四到十次。减少用于电荷复制操作的时间可通过将所关心的电荷信号维持在目的地像素内达最长时间周期(集成时间以内)来辅助图像去模糊。举例来说,在其中没有标的物移位的图像集成时间期间,电荷信号以目的地像素开始及结束且像素模糊可不会成问题。或者,当标的物在图像集成时间期间持续移位时,电荷信号可移动许多次且电荷传送应快速发生以在到达目的地像素时减少像素模糊。
包含如上所述的存储栅极操作的在成像装置内从像素到像素传送电荷的方法可使用各种各样的电子装置来实施,例如基于半导体的成像器、光电二极管阵列及电荷注入装置。此外,可实现利用本文中揭示的设备及方法的电子装置的某些实施例,其中包含具有处理器、存储器及能量源的数码相机。
图7是根据本发明一个实施例图解说明在图像装置像素阵列内进行像素电荷复制的方法的流程图。在方块700中,由处理器来接收(例如)由内部或外部移位或运动感测装置提供的在像素阵列中的至少一个像素内的图像移位的指示。在一个实施例中,所述像素阵列形成CMOS成像装置的至少一部分。因此,图像移位的指示还可在成像装置内发生。在方块705中,启用复位模式并将参考电压施加到一个或一个以上第一像素,例如在图像移位前具有所存储电荷的一个或一个以上像素。以已知参考电压开始可允许与图像捕获相关的任何额外电荷在随后步骤处分离。为维持低噪声电平,分布放大器(例如图4中的分布放大器420)可经设计以用于高带宽且与低带宽复位开关耦合。在方块710中,继续启用复位模式且可向一个或一个以上第二像素(例如缓冲器像素)的注入晶体管栅极施加偏压电压Vbias以隔离一个或一个以上第二像素上所存储的电荷,同时将参考电压从一个或一个以上第一像素传送到一个或一个以上缓冲器像素。可使用电容器将分布放大器从Vbias去耦。在一个实施例中,电容器可经选择以具有在毫微微法拉范围内的值(例如,约10-15法拉)。所添加的电容器是任选的且可提供经改善的信噪比。在完成参考电压传送后,可停用复位模式以允许刚好在所存储电荷传送之前设定剩余噪声。如果使用存储栅极晶体管,例如图4中所显示的存储栅极403,则此还可能是将电荷从开始光电传感器传送到存储栅极以空出开始光电传感器以供将来使用的时间。
在方块715中,可停用复位模式且可停用Vbias,同时启用传送晶体管。接着可将电荷从开始光电传感器传送到开始节点FD1,同时电荷从缓冲器光电传感器传送到缓冲器节点FDY。如果利用存储栅极晶体管,则其此时可被停用。开始节点FD1上的电压可接着在分布放大器的反转输入处减小且放大器输出可接着开始增大,从而将注入晶体管栅极驱动为较高,直到缓冲器节点FDY匹配开始节点FD1,且分布放大器输出接着开始降低。
在720处,分布放大器的输出降到注入晶体管栅极跳闸阈值以下,接着可停用注入晶体管,从而完成电荷传送。任何剩余电荷可接着耗散且接着可停用传送晶体管。在725处,可接着通过施加Vbias将注入晶体管进一步驱动到其栅极阈值以下,借此防止可能导致不稳定状况的任何浮动节点。在730处,将缓冲器光电传感器的参考电压加上信号电压复制到目的地光电传感器。在735处,将参考电压施加到缓冲器光电传感器且接着将其复制到目的地光电传感器,其中通过取组合有信号电压的参考电压与参考电压之间的差来确定所得最终信号电压。在740处,如果已发生另一移位且集成时间尚未完成以用于图像获取,则完成电荷传送且可重复包括方块700到735的过程。
图8是根据本发明各种实施例的系统800的方块图。系统800可包含一个或一个以上设备,例如可与图1中的成像器像素100的成像平面类似或相同的成像平面826。在某些实施例中,系统800可包括处理器816,所述处理器耦合到显示器818以显示由处理器816处理的数据。系统800还可包含无线收发器820(例如,蜂窝电话收发器)以接收及发射由处理器816处理的数据。
设备800中包含的存储器系统可包含耦合到处理器816的动态随机存取存储器(DRAM)836及非易失性快闪存储器840。在各种实施例中,系统800可包括相机822,相机822包含耦合到处理器816的透镜824及成像平面826。成像平面826可用于接收透镜824捕获的光束828。透镜824捕获的图像可存储在DRAM 836及快闪存储器840中。透镜824可包括用于将大视场收集到相对小的成像平面826中的宽角透镜。
在许多实施例中,相机822可含有成像平面826,成像平面826具有分别与图4、图5及图6的电荷复制电路400、500及600类似或相同的电荷复制电路。可能有系统800的许多变化形式。举例来说,在各种实施例中,系统800可包括耦合到处理器816的音频/视频媒体播放器830,其包含一组媒体回放控制件832。在各种实施例中,系统800可包括耦合到处理器816的调制解调器834。
虽然本文已图解说明且描述了具体实施例,但所属领域的技术人员将了解,旨在实现相同目的的任何布置均可替换所示具体实施例。本申请案打算涵盖本标的物的改动或变化形式。应了解,以上说明打算为说明性而非限定性。在审阅以上说明之后,所属领域的技术人员将明了上述实施例的组合及其它实施例。本标的物的范围应参考所附权利要求书连同所述权利要求书的等效内容所归属的全部范围来确定。
以上说明中所描述的实例提供充足的细节以使所属领域的技术人员能够实践本发明标的物,且用于图解说明本发明标的物可如何应用于各种实施例。对本发明中的“一(an)”、“一个(one)”或“各种”实施例的提及不必限于相同实施例,且此类提及可涵盖一个以上实施例。可利用其它实施例,且可在不背离本发明范围的前提下做出结构、逻辑及电改变。术语“数据”与“信息”在本文中可互换使用。本文中使用的术语“所存储电荷”意指驻留在例如光电传感器的电容性或二极管装置上的电压电位。术语“信号电压”及“参考电压”是指分别表示所获取数据及零参考的电压。
本发明标的物的此类实施例可在本文中个别地或共同地由术语“发明”指代,此只是出于便利性且并不打算在事实上已揭示一个以上发明或发明性概念的情况下将本申请案的范围自发地限定于任何单个发明或发明性概念。因此,尽管本文中已图解说明并描述了具体实施例,但旨在实现相同目的的任何布置均可替代所示具体实施例。本发明打算涵盖各种实施例的任何及所有改动或变化形式。
提供本发明摘要以符合37C.F.R.§1.72(b),其需要将允许读者快速确定所述技术性发明的性质的摘要。提交本摘要是基于下列理解:其并非用于解释或限定权利要求书的范围或含义。另外,在前述具体实施方式中可看出,出于简化本发明的目的,各种特征被一起集合在单个实施例中。本发明的此方法不应理解为需要比每一权利要求中所明确陈述的更多的特征。而是,本发明标的物可处于少于单个所揭示实施例的所有特征的特征中。因此,以上权利要求书由此被并入到具体实施方式中,其中每一权利要求本身作为单独的实施例。

Claims (36)

1、一种方法,其包括:
在与源像素相关联的图像集成时间的结束之前,将信号从所述源像素传送到另一像素。
2、一种方法,其包括:
在多个像素中所包含的第一组像素的集成时间的开始之后,确定与所述第一组像素相关联的所获取图像移位距离;
将信号电压从所述第一组像素移动到所述多个像素中所包含的第二组像素;
选择所述多个像素中所包含的第三组像素,其中所述选择包含确定所述第一组像素与所述第三组像素之间的距离,所述距离与所述所获取图像移位距离成比例;及
在所述集成时间的结束之前,将所述信号电压从所述第二组像素移动到所述第三组像素。
3、根据权利要求2所述的方法,其包括:
其中将所述信号电压从所述第二组像素移动到所述第三组像素在所述集成时间的所述结束之前发生不止一次。
4、根据权利要求2所述的方法,其包括:
在所述确定之后,将所述第二组像素指派给所述第一组像素。
5、根据权利要求4所述的方法,其中所述指派包括:
将参考电压从能量源传送到所述第二组像素。
6、根据权利要求5所述的方法,其中在所述传送之后接着将所述参考电压从所述第二组像素复制到所述第一组像素。
7、根据权利要求2所述的方法,其中所述选择包括:
将参考电压从所述第二组像素传送到所述第三组像素。
8、根据权利要求2所述的方法,其中将所述信号电压从所述第一组像素移动到所述第二组像素包括:
耗散保持在所述第一组像素内的栅极上的剩余电荷。
9、一种方法,其包括:
在与多个像素相关联的集成时间的开始之后,将参考电压从能量源传送到所述多个像素中所包含的第二组像素;
将所述第二组像素指派给所述多个像素中所包含的第一组像素;
将所述参考电压从所述第二组像素传送到所述第一组像素;
将信号电压从所述第一组像素移动到所述第二组像素;及
将所述信号电压从所述第二组像素传送到所述多个像素中所包含的第三组像素。
10、根据权利要求9所述的方法,其中将所述参考电压从所述第二组像素传送到所述第一组像素在所述集成时间的结束之前发生。
11、根据权利要求9所述的方法,其中将所述信号电压从所述第二组像素传送到第三组像素在所述集成时间的结束之前发生不止一次。
12、根据权利要求9所述的方法,其包括:
在所述移动之后,耗散所述第一组像素内的栅极上的剩余电荷。
13、根据权利要求9所述的方法,其包括:
在所述移动之后,向所述第二组像素内的栅极施加偏压电压。
14、根据权利要求9所述的方法,其包括:
将所述信号电压从所述第二组像素移动到所述第三组像素,其中所述移动在所述集成时间的结束之前发生。
15、根据权利要求9所述的方法,其中所述将所述参考电压从所述第二组像素传送到所述第三组像素包含:
在所述传送之前,将所述第二组像素指派给所述多个像素中所包含的所述第三组像素;
将组合有所述信号电压的所述参考电压从所述第二组像素复制到所述第三组像素;
将所述参考电压从所述能量源传送到所述第二组像素;
将所述参考电压从所述第二组像素复制到所述第三组像素;及
根据所述第三组像素上的组合有所述信号电压的所述参考电压与从所述第二组像素复制到所述第三组像素的所述参考电压的差来计算最终信号电压。
16、根据权利要求15所述的方法,其中所述将所述第二组像素指派给第三组像素包含:
确定与所述第二组像素相关联的所获取图像移位距离。
17、一种方法,其包括:
在与获取图像相关联的集成时间的开始之后,向包括像素阵列中的至少两个像素的第二像素行施加参考电压;
将所述参考电压从所述像素阵列中的所述第二像素行传送到第一像素行,所述第二像素行至少包括与所述第一像素行相等数目的像素;
将信号电压从所述第一像素行复制到所述第二像素行;
将组合有所述信号电压的所述参考电压从所述第二像素行传送到第三像素行,所述第三像素行至少包括与所述第一像素行相等数目的像素;
将所述参考电压施加到所述第二像素行;
将所述参考电压从所述第二像素行复制到所述第三像素行;及
计算所述第三组像素上的组合有所述信号电压的所述参考电压与从所述第二组像素复制到所述第三组像素的所述参考电压的差以确定最终信号电压。
18、根据权利要求17所述的方法,其包括:
在所述复制信号电压之后,耗散剩余噪声。
19、根据权利要求17所述的方法,其中所述第三像素行的位置与在所述集成时间的结束之前发生的所述第一像素行的所获取图像移位距离成比例。
20、一种设备,其包括:
将信号从源像素传送到另一像素的传送构件;及
用于补偿与所述信号相关的图像对象移位的构件。
21、一种设备,其包括:
成像装置,其组织为像素阵列,其中所述像素中的一些像素包括:
光电传感器;
注入栅极,其用以在与获取图像相关联的集成时间期间将参考电压注入到所述光电传感器中;
偏压栅极,其耦合到所述注入栅极以将所述参考电压供应到所述注入栅极;及
传送栅极,其耦合到所述光电传感器以在所述阵列中的像素之间传送电荷。
22、根据权利要求21所述的设备,其包括:
电容器,其耦合到所述注入栅极以耗散噪声且设置直流操作值。
23、根据权利要求21所述的设备,其包括:
能量源,其耦合到所述偏压栅极,所述能量源用以供应定时启用信号以设置所述偏压栅极。
24、根据权利要求21所述的设备,其包括:
复位栅极,其耦合到源极跟随器栅极的漏极以平衡所述参考电压及所述阵列中的至少两个像素之间的信号电压中的一者或一者以上。
25、根据权利要求21所述的设备,其包括:
行选择栅极,其用以将输出电压耦合到所述像素阵列内的列线。
26、根据权利要求21所述的设备,其中所述像素阵列包括所述像素的行及所述像素的列。
27、一种系统,其包括:
透镜;及
成像装置,其包含用以耦合到处理器的控制器,所述成像装置用以获取所述透镜所捕获的图像且用以将所得图像信息传递到所述处理器,所述成像装置包括:
多个像素,其组织为行与列的阵列,所述多个像素中的每一像素包括光电传感器及至少一个栅极,所述至少一个栅极用以在与获取所述图像相关联的集成时间期间存储来自所述光电传感器的电荷,其中所述控制器用以通过复制所述电荷而将所述电荷从所述多个像素中的第一组像素传送到所述多个像素中的第二组像素,且从所述多个像素中的所述第二组像素传送到所述多个像素中的第三组像素。
28、根据权利要求27所述的系统,其中所述至少一个栅极包含在存储栅极晶体管中。
29、根据权利要求27所述的系统,其包括:
噪声抑制电路,其耦合到所述至少一个栅极以抑制剩余噪声。
30、根据权利要求27所述的系统,其包括:
蜂窝电话收发器,其用以发射所述图像信息的一部分。
31、根据权利要求27所述的系统,其包括:
媒体播放器及小键盘控制模块,其用以耦合到所述处理器。
32、根据权利要求27所述的系统,其包括:
显示器装置,其用以耦合到所述处理器且用以显示所述图像信息的一部分。
33、根据权利要求27所述的系统,其包括:
快闪存储器装置,其用以耦合到所述处理器且用以存储所述图像信息的一部分。
34、一种操作存储器系统的方法,其包括:
在集成时间期间使用成像装置从透镜获取图像;
响应于从处理器接收所获取图像移位距离信号将电荷从第一组像素传送到第二组像素,其中所述第一组像素及所述第二组像素各自以行的形式组织在所述成像装置中,阵列中的每一像素包括光电传感器及至少一个栅极,所述至少一个栅极用于在与获取所述图像相关联的集成时间期间存储来自所述光电传感器的所述电荷;
选择所述成像装置中所包含的第三组像素,其中所述选择包含确定所述第一组像素与所述第三组像素之间的距离,所述距离与所述所获取图像移位距离信号成比例;及
在所述集成时间的结束之前,在存储在所述至少一个栅极中之后将所述电荷从所述第二组像素移动到所述第三组像素。
35、根据权利要求34所述的方法,其中在存储在所述至少一个栅极中之后将所述电荷从所述第二组像素移动到所述第三组像素在所述集成时间的所述结束之前发生不止一次。
36、根据权利要求34所述的方法,其中将电荷从所述第一组像素传送到所述第二组像素包含:
在与获取所述图像相关联的所述集成时间的开始之后,向所述第一组像素施加参考电压。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8736726B2 (en) 2007-06-27 2014-05-27 Micron Technology, Inc. Pixel to pixel charge copier circuit apparatus, systems, and methods
US9997121B2 (en) 2015-05-21 2018-06-12 Apple Inc. Display with physically modeled charge accumulation tracking
US9848141B2 (en) 2016-05-10 2017-12-19 Semiconductor Components Industries, Llc Image pixels having processed signal storage capabilities
US10986290B2 (en) 2018-05-18 2021-04-20 Omnivision Technologies, Inc. Wide dynamic range image sensor with global shutter

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8418219D0 (en) * 1984-07-17 1984-08-22 British Aerospace Image sensing apparatus
US5155597A (en) * 1990-11-28 1992-10-13 Recon/Optical, Inc. Electro-optical imaging array with motion compensation
US5835137A (en) 1995-06-21 1998-11-10 Eastman Kodak Company Method and system for compensating for motion during imaging
US6633029B2 (en) * 1998-03-16 2003-10-14 Silicon Video, Inc. Video bus for high speed multi-resolution imagers and method thereof
US6140630A (en) 1998-10-14 2000-10-31 Micron Technology, Inc. Vcc pump for CMOS imagers
US6376868B1 (en) 1999-06-15 2002-04-23 Micron Technology, Inc. Multi-layered gate for a CMOS imager
US6310366B1 (en) 1999-06-16 2001-10-30 Micron Technology, Inc. Retrograde well structure for a CMOS imager
US6326652B1 (en) 1999-06-18 2001-12-04 Micron Technology, Inc., CMOS imager with a self-aligned buried contact
US6204524B1 (en) 1999-07-14 2001-03-20 Micron Technology, Inc. CMOS imager with storage capacitor
US6333205B1 (en) 1999-08-16 2001-12-25 Micron Technology, Inc. CMOS imager with selectively silicided gates
KR100429571B1 (ko) 1999-12-28 2004-05-03 주식회사 하이닉스반도체 저전력화 및 화질 개선을 위한 단위 화소 회로 및 판독 회로를 갖는 이미지센서
JP4736173B2 (ja) 2000-10-27 2011-07-27 株式会社ニコン 撮像装置
US6909162B2 (en) 2001-11-02 2005-06-21 Omnivision Technologies, Inc. Surface passivation to reduce dark current in a CMOS image sensor
US7115923B2 (en) 2003-08-22 2006-10-03 Micron Technology, Inc. Imaging with gate controlled charge storage
US8013900B2 (en) 2003-12-11 2011-09-06 Advasense Technologies Ltd. Method and apparatus for camera shake compensation
ATE477673T1 (de) 2003-12-11 2010-08-15 Advasense Technologics 2004 Lt Verfahren und vorrichtung zur kompensation von kamerazittern
US20060187329A1 (en) 2005-02-24 2006-08-24 Micron Technology, Inc. Clamped capacitor readout noise rejection circuit for imagers
US7626626B2 (en) 2006-01-13 2009-12-01 Micron Technology, Inc. Method and apparatus providing pixel storage gate charge sensing for electronic stabilization in imagers
US7602429B2 (en) * 2006-02-01 2009-10-13 Chi Wah Kok Paired differential active pixel sensor
US8736726B2 (en) 2007-06-27 2014-05-27 Micron Technology, Inc. Pixel to pixel charge copier circuit apparatus, systems, and methods

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