[发明专利]图像传感器中的像素分选

说明书

本发明涉及图像传感器中的像素分选。公开了一种用于分选图像传感器中的电荷的方法和图像捕捉装置。通过对来自对角线设置在像素阵列中的一些像素的电荷求和执行像素分选。来自对角线设置在像素阵列中的像素的像素信号输出可被组合在输出线上。代表求和电荷的信号产生分选的2×1簇。代表组合的电压信号的信号产生分选的2×1簇。代表求和电荷的信号和代表组合的电压信号的信号可以被数字地组合以产生分选的2×2簇。通过对在相应的感测区域上的电荷求和，然后将代表在相应的输出线上的求和电荷的电压信号组合，可以在像素阵列中的其他像素上执行正交分选。

技术领域

本发明通常涉及电子装置，更具体地，涉及用于电子装置的图像传感器。

背景技术

拍摄装置和其他成像装置常常使用一个或多个图像传感器，例如电荷耦合装置(CCD)图像传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器来捕捉图像。在一些情况下，由多个像素产生的电荷或信号被分选(binning)或组合成单个信号。例如，在拍摄装置的输出图像分辨率小于拍摄装置中的图像传感器的分辨率时可以使用像素分选，或当在低光照水平下捕捉图像时可以可以使用像素分选来增加灵敏度。可以在像素阵列中，或在信号从像素阵列读出后，执行像素分选。由于仍须被读出所有的像素，因此在已从像素阵列对像素进行读出后对像素求和不会增加读出时间。此外，由读出电路产生的噪声被与像素信号相加。该额外的噪声降低了信噪比，这会降低图像质量。

由于较少的像素被从像素阵列读出，因此对像素阵列中的像素求和可以减少读出时间。通常，在正交方向执行在像素阵列中的像素的求和。图1示出了用拜耳滤色器装置对图像传感器中的像素进行正交求和。像素一般性地用字母A、B、C和D来标识。在正交分选中，在每个色平面中相邻的像素被分选在一起形成2×1或2×2像素的正交簇。图1描述了四个2×2像素的簇。在100中四个A像素被求和，在簇102中四个B像素被求和，在104簇中四个C像素被求和，在簇106四个D像素被求和。然而，当这些簇被正交求和时，这些簇相对于彼此不对齐。这种错位会在图像中产生空间颜色伪影(artifact)，从而降低图像质量。

发明概述

这里描述的实施例提供了一种成像系统和分选技术，可以提高经分选的图像的图像质量和空间分辨率，这可以使得能够实现低功率操作模式、更高的灵敏度和增加的成像系统的帧速率。在一个方面，图像传感器可以包括像素阵列中的多个像素。一种用于分选图像传感器中的电荷的方法可以包括：通过对在沿着第一对角线方向设置的两个或更多个像素中的电荷求和，以及从所述像素阵列中读出求和电荷，产生第一对角线求和信号；以及通过对来自沿着所述第一对角线方向设置的两个或更多个像素的信号取平均，产生第二对角线求和信号。所述第一和第二对角线求和信号可以被转换为数字信号并被数字地组合。所述两个或更多个像素中的电荷可以与单个色平面或不同的色平面相关联。类似地，被平均的信号可以与单个色平面或不同的色平面相关联。例如，不同的色平面可以是拜耳滤色器阵列中的第一绿色色平面和第二绿色色平面。

在另一方面，可以通过如下来执行正交分选：对在沿着第一正交方向设置的像素中的电荷求和以产生代表所述求和电荷的信号，对代表所述求和电荷的两个或更多个信号取平均，以及从所述像素阵列中读出平均信号。

在另一方面，一种图像捕捉装置可以包括被分成多个像素组的多个像素，每个像素组可操作地连接到不同的感测区域；和读出电路，可操作地连接到每个感测区域并连接到不同的输出线。第一开关可以可操作地连接到第一组输出线并连接到第二组输出线。处理装置可以可操作地连接到所述像素。所述处理装置可以适于选择性地使一组中的两个或更多个像素在相应的感测区域上对电荷求和，以及使相应的读出电路从所述感测区域读出求和电荷。所述处理装置可以适于选择性地使两组中的两个或更多个像素将电荷转移到相应的感测区域，以及使相应的读出电路从所述相应的感测区域读出电荷以产生电压信号，以及选择性地使所述开关将在所述第一组输出线中的输出线和在所述第二组输出线中的输出线连接在一起以组合所述电压信号。