特表 2024-545726 イメージセンサ、露光制御方法、撮影モジュール及び電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-12-10

(54)【発明の名称】イメージセンサ、露光制御方法、撮影モジュール及び電子機器

(51)【国際特許分類】

   H04N 25/70 20230101AFI20241203BHJP

【ＦＩ】

H04N25/70

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024539363

(86)(22)【出願日】2022-12-28

(85)【翻訳文提出日】2024-06-27

(86)【国際出願番号】 CN2022142698

(87)【国際公開番号】W WO2023125629

(87)【国際公開日】2023-07-06

(31)【優先権主張番号】202111680855.X

(32)【優先日】2021-12-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】517372494

【氏名又は名称】維沃移動通信有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＶＩＶＯ ＭＯＢＩＬＥ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＣＯ．， ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１， ｖｉｖｏ Ｒｏａｄ， Ｃｈａｎｇ’ａｎ， Ｄｏｎｇｇｕａｎ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５２３８６３， Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】100159329

【弁理士】

【氏名又は名称】三縄 隆

(72)【発明者】

【氏名】游 宏豪

(72)【発明者】

【氏名】▲蘇▼ 佳明

【テーマコード（参考）】

5C024

【Ｆターム（参考）】

5C024CY47

5C024EX42

5C024GX02

5C024HX35

5C024HX40

5C024HX50

(57)【要約】

本出願は、イメージセンサ、露光制御方法、撮影モジュール及び電子機器を開示し、イメージ処理の技術分野に属する。該イメージセンサは感光素子（１１１１）、リセットスイッチ（１１１６）及び信号制御回路を含み、信号制御回路は電圧論理判断モジュール（１１１５）及び論理制御モジュール（１１１８）を含み、電圧論理判断モジュール（１１１５）は、第１端が感光素子（１１１１）の第１端に接続され、第２端が感光素子（１１１１）の第２端に接続され、論理制御モジュール（１１１８）は、第１入力端が電圧論理判断モジュール（１１１５）の第１端に接続され、出力端がリセットスイッチ（１１１６）に接続され、論理制御モジュール（１１１８）の第１入力端はカウント信号を受信するために用いられ、論理制御モジュール（１１１８）の第２入力端は制御信号を受信するために用いられる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

感光素子、リセットスイッチ及び信号制御回路を含むイメージセンサであって、前記信号制御回路は電圧論理判断モジュール及び論理制御モジュールを含み、
前記電圧論理判断モジュールは、第１端が前記感光素子の第１端に接続され、第２端が前記感光素子の第２端に接続され、前記電圧論理判断モジュールは、前記感光素子の両端の電圧差がプリセット電圧閾値に達したことを検出した場合に、前記感光素子内の電子が空の状態になるように、前記リセットスイッチをオンに制御する自動制御信号を出力し、且つ前記論理制御モジュールの第１入力端にカウント信号を出力するために用いられ、
前記論理制御モジュールは、第１入力端が前記電圧論理判断モジュールの第１端に接続され、出力端が前記リセットスイッチに接続され、前記論理制御モジュールの第１入力端は前記カウント信号を受信するために用いられ、前記論理制御モジュールの第２入力端は制御信号を受信するために用いられ、前記論理制御モジュールは、前記制御信号がプリセット条件を満たした場合に、前記感光素子内の電子が空の状態になるように、前記リセットスイッチをオンに制御するために用いられる、イメージセンサ。

【請求項2】

前記信号制御回路は第１スイッチをさらに含み、
前記感光素子と前記第１スイッチは信号端と接地端との間に直列接続されている、請求項１に記載のイメージセンサ。

【請求項3】

前記信号制御回路は電気エネルギー貯蔵モジュールをさらに含み、前記電気エネルギー貯蔵モジュールは信号端と接地端との間に接続されている、請求項１に記載のイメージセンサ。

【請求項4】

前記電気エネルギー貯蔵モジュールはコンデンサを含む、請求項３に記載のイメージセンサ。

【請求項5】

前記信号制御回路はリセットスイッチをさらに含み、前記リセットスイッチは電源端と信号端との間に接続されている、請求項１に記載のイメージセンサ。

【請求項6】

前記信号制御回路はソースフォロワ及び選択スイッチをさらに含み、前記ソースフォロワは、ゲートが信号端に接続され、ドレインが電源端に接続され、前記選択スイッチは前記ソースフォロワのソースと前記信号制御回路の出力端との間に接続されている、請求項１に記載のイメージセンサ。

【請求項7】

請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のイメージセンサに適用される露光制御方法であって、
第１イメージのプリセット輝度、及び前記第１イメージの各イメージ領域に対応する第１区画輝度、第１露光量を取得するステップと、
前記プリセット輝度、前記各イメージ領域に対応する第１区画輝度、第１露光量に基づき、前記各イメージ領域に対応する第２露光量を取得するステップと、
前記各イメージ領域に対応する第２露光量に応じて、前記イメージセンサによって収集された第２イメージを露光するステップと、を含む、露光制御方法。

【請求項8】

前記イメージ領域は前景イメージ領域及び背景イメージ領域を含む、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のイメージセンサを含む、撮影モジュール。

【請求項10】

前記イメージセンサに電気的に接続された回路基板と、
前記イメージセンサの前記回路基板とは反対側に設けられたレンズと、
をさらに含む、請求項９に記載の撮影モジュール。

【請求項11】

請求項９又は請求項１０に記載の撮影モジュールを含む、電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２１年１２月３０日に出願した出願番号が２０２１１１６８０８５５．Ｘで、発明の名称が「イメージセンサ、露光制御方法、撮影モジュール及び電子機器」である中国特許出願の優先権を主張し、その全ての内容は参照によって本出願に組み込まれる。

【0002】

本出願は、イメージ処理の技術分野に属し、具体的には、イメージセンサ、露光制御方法、撮影モジュール及び電子機器に関する。

【背景技術】

【0003】

スマート端末のカメラによって撮影されるイメージの品質は、イメージセンサの露光確度に依存する。現在主流となる露光方式は、画素ユニットごとに同じ露光パラメータを設定し、イメージの撮影を完成するグローバルシャッターである。

【0004】

このような露光モードでは、光源の当たる側で露出オーバーが発生し、又は光源の当たらない側で露出アンダーが発生する状況が多く、その結果、イメージの歪みが生じる。

【発明の概要】

【0005】

本出願は、光源の当たる側での露出オーバー又は光源の当たらない側での露出アンダーの問題を解决するために、イメージセンサ、露光制御方法、撮影モジュール及び電子機器を提供することを目的とする。

【0006】

上記技術的課題を解決するために、本出願は以下のように実現される。

【0007】

第１側面において、本出願の実施例は、感光素子、リセットスイッチ及び信号制御回路を含むイメージセンサであって、前記信号制御回路は電圧論理判断モジュール及び論理制御モジュールを含み、
前記電圧論理判断モジュールは、第１端が前記感光素子の第１端に接続され、第２端が前記感光素子の第２端に接続され、前記電圧論理判断モジュールは、前記感光素子の両端の電圧差がプリセット電圧閾値に達したことを検出した場合に、前記感光素子内の電子が空の状態になるように、前記リセットスイッチをオンに制御するための自動制御信号を出力し、且つ前記論理制御モジュールの第１入力端にカウント信号を出力するために用いられ、
前記論理制御モジュールは、第１入力端が前記電圧論理判断モジュールの第１端に接続され、出力端が前記リセットスイッチに接続され、前記論理制御モジュールの第１入力端はカウント信号を受信するために用いられ、前記論理制御モジュールの第２入力端は制御信号を受信するために用いられ、前記論理制御モジュールは、前記制御信号がプリセット条件を満たした場合に、前記感光素子内の電子が空の状態になるように、前記リセットスイッチをオンに制御するために用いられる、イメージセンサを開示する。

【0008】

第２側面において、本出願の実施例は、本出願の実施例の第１側面に記載のイメージセンサに適用される露光制御方法であって、
第１イメージのプリセット輝度、及び前記第１イメージの各イメージ領域に対応する第１区画輝度、第１露光量を取得するステップと、
前記プリセット輝度、前記各イメージ領域に対応する第１区画輝度、第１露光量に基づき、前記各イメージ領域に対応する第２露光量を取得するステップと、
前記各イメージ領域に対応する第２露光量に応じて、前記イメージセンサによって収集された第２イメージを露光するステップと、を含む、露光制御方法を開示する。

【0009】

第３側面において、本出願の実施例は、本出願の実施例の第１側面に記載のイメージセンサを含む撮影モジュールを開示する。

【0010】

第４側面において、本出願の実施例は、本出願の実施例の第３側面に記載の撮影モジュールを含む電子機器を開示する。

【0011】

本出願の実施例において、イメージセンサは感光素子、リセットスイッチ及び信号制御回路を含み、前記信号制御回路は電圧論理判断モジュール及び論理制御モジュールを含む。前記電圧論理判断モジュールは、第１端が前記感光素子の第１端に接続され、第２端が前記感光素子の第２端に接続され、前記電圧論理判断モジュールは、前記感光素子の両端の電圧差がプリセット電圧閾値に達したことを検出した場合に、前記感光素子内の電子が空の状態になるように、前記リセットスイッチをオンに制御するための自動制御信号を出力し、且つ前記論理制御モジュールの第１入力端にカウント信号を出力するために用いられる。前記論理制御モジュールは、第１入力端が前記電圧論理判断モジュールの第１端に接続され、出力端が前記リセットスイッチに接続され、前記論理制御モジュールの第１入力端はカウント信号を受信するために用いられ、前記論理制御モジュールの第２入力端は制御信号を受信するために用いられ、前記論理制御モジュールは、前記制御信号がプリセット条件を満たした場合に、前記感光素子内の電子が空の状態になるように、前記リセットスイッチをオンに制御するために用いられる。このように、論理制御モジュールを設けることによりリセットスイッチのオン・オフを制御し、また、電圧論理判断モジュールはカウント信号を出力することができ、これにより、露光が完了した後に、感光素子の感光信号を正確に取得し、光源の当たる側で露出オーバーが発生し、又は光源の当たらない側で露出アンダーが発生する状況を回避することができ、画素ユニットの高動的感光機能を実現し、画質レベルを向上させることができる。

【0012】

また、本出願の実施例は、各イメージ領域に対する区別露光を実現し、露光精度を高め、画質レベルをさらに向上させることができる。

【0013】

本出願の上記及び／又は追加の側面と利点は、以下の図面を参照する実施例の説明から明確に、且つ理解しやすくなる。図面の説明を次に記載する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本出願の実施例で提供される画素ユニットの構造模式図である。

【図2】本出願の実施例で提供されるイメージセンサの画素ユニットの配列構造模式図である。

【図3】図１における画素ユニットの回路構造模式図である。

【図4】本出願の実施例で提供される撮影モジュールの配列構造模式図である。

【図5】本出願の実施例で提供される露光制御方法の模式的なフローチャートである。

【図6】本出願の実施例で提供される別の撮影モジュールの構造模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本出願の実施例を詳細に説明し、記述される実施例の例示的な例は図面に示されており、図中、始めから終わりまで同じ又は類似的な符号は同じ又は類似的な素子或いは同じ又は類似的な機能を有する素子を表す。以下において図面を参照して説明する実施例は例示的なものであり、本出願を解釈することのみを目的とし、本出願を限定するものと理解してはならない。本出願における実施例に基づき、当業者が創造的な労力を要することなく得られた他の全ての実施例は、いずれも本出願の保護範囲に属する。

【0016】

本出願の明細書及び特許請求の範囲における用語の「第１」、「第２」の特徴は１つ又は複数の該特徴を含むことを明示又は暗示することができる。また、明細書及び特許請求の範囲における「及び／又は」は接続対象のうちの少なくとも１つを表すものである。

【0017】

本出願の説明では、理解すべきことは、用語の「中心」、「行方向」、「列方向」、「上」、「下」、「外周」等で示す方位又は位置関係は図面に基づくものであり、本出願を容易に説明し記述を簡略化するためのものに過ぎず、記載される装置又は素子は必ず特定の方位を有したり、特定の方位で構成、操作されたりすることを明示又は暗示することがないので、本出願を限定するものと理解してはならない点である。

【0018】

本出願の説明では、説明すべきことは、別に明確に規定、限定しない限り、用語の「接続」を広義的に理解すべきである点である。例えば、固定的に接続してもよく、取り外し可能に接続してもよく、又は、一体的に接続してもよい。機械的に接続してもよく、電気的に接続してもよい。直接接続してもよく、更に中間媒介を介して間接的に接続してもよく、２つの素子の内部を連通させてもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて上記用語の本出願での具体的な意味を理解することができる。

【0019】

本出願の実施例はイメージセンサに関し、該イメージセンサは、撮影モジュールの構成部分として、光信号を検知し、光信号を電気信号に変換して出力し、イメージデータを形成するために用いられる。

【0020】

以下において、図１～４を参照しながら、本出願の実施例に係るイメージセンサの構造を説明する。

【0021】

図１及び図２に示すように、本出願のいくつかの実施例に係るイメージセンサ１０は複数の画素ユニット１１を含む。これらの画素ユニット１１は設定されたルールに従って配列され、画素アレイを形成し、例えば、画素アレイには、Ｒ画素ユニット１１ａ、Ｇ画素ユニット１１ｂ、Ｂ画素ユニット１１ｃ等が順次含まれる。本実施例において、イメージセンサ１０の１つの画素ユニット１１は収集されるイメージの１つの画素点に対応し、例えば、Ｒ画素ユニット１１ａは収集されるイメージの１つの画素点に対応し、Ｇ画素ユニット１１ｂは収集されるイメージの１つの画素点に対応し、そしてＢ画素ユニット１１ｃは収集されるイメージの１つの画素点に対応する。

【0022】

図３に示すように、イメージセンサにおける１つの画素ユニットは感光素子１１１１を含み、該感光素子は即ちフォトダイオードであり、該フォトダイオードは、赤色フォトダイオード、緑色フォトダイオード及び青色フォトダイオードのうちのいずれか１つであってもよい。赤色フォトダイオードは赤色（Ｒｅｄ，Ｒ）光信号を検知するために用いられ、緑色フォトダイオードは緑色（Ｇｒｅｅｎ，Ｇ）光信号を検知するために用いられ、青色フォトダイオードは青色（Ｂｌｕｅ，Ｂ）光信号を検知するために用いられる。

【0023】

例えば、図２に示すように、画素ユニットは設定されたルールに従って配列され、一般的なＲＧＢ画素アレイを形成し、ここで、ＲＧＢ画素アレイは赤色感光素子Ｒ、緑色感光素子Ｇ、青色感光素子Ｂを含んでもよい。ＲＧＢ画素アレイはベイヤー画素アレイであってもよい。

【0024】

図４に示す撮影モジュールは相補型金属酸化物半導体（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ，ＣＭＯＳ）撮影モジュールである。ＣＭＯＳ撮影モジュールの概略的な動作フローは、大量のフォトダイオードによって光信号を検知して電気信号に変換し、該電気信号が増幅回路によって増幅され、アナログデジタル変換回路でアナログデジタル変換が行われた後、デジタル信号マトリックス（即ち、イメージ）を形成することである。本出願の実施例において、該撮影モジュールはローリングシャッター方式の露光を採用し、即ち、全ての画素ユニットが露光されるまで、イメージセンサにおける画素アレイをプログレッシブスキャン方式で露光する。

【0025】

図３に示すように、該イメージセンサはリセットスイッチ１１１６及び信号制御回路を含む。該信号制御回路は電圧論理判断モジュール１１１５及び論理制御モジュール１１１８を含む。

【0026】

ここで、前記電圧論理判断モジュール１１１５は、第１端が前記感光素子１１１１の第１端に接続され、第２端が前記感光素子１１１１の第２端に接続され、前記電圧論理判断モジュール１１１５は、前記感光素子１１１１の両端の電圧差がプリセット電圧閾値に達したことを検出した場合に、前記感光素子１１１１内の電子が空の状態になるように、前記リセットスイッチ１１１６をオンに制御するための自動制御信号を出力し、且つカウント信号を出力するために用いられる。

【0027】

前記論理制御モジュール１１１８は、第１入力端が前記電圧論理判断モジュール１１１５の第１端に接続され、出力端が前記リセットスイッチ１１１６に接続され、前記論理制御モジュール１１１８の第１入力端はカウント信号を受信するために用いられ、前記論理制御モジュール１１１８の第２入力端は制御信号を受信するために用いられ、前記論理制御モジュール１１１８は、制御信号がプリセット条件を満たした場合に、前記感光素子１１１１内の電子が空の状態になるように、前記リセットスイッチ１１１６をオンに制御するために用いられ、例えば、論理制御モジュール１１１８が強制制御信号を受信した場合に、前記感光素子１１１１内の電子が空の状態になるように、前記リセットスイッチ１１１６をオンに制御することができる。

【0028】

図３に示すように、前記信号制御回路は第１スイッチ１１１４をさらに含み、前記感光素子１１１１と前記第１スイッチ１１１４は信号端Ｖｓと接地端ＧＮＤとの間に直列接続される。

【0029】

図４に示すように、カウントモジュールは前記カウント信号を出力し、本実施例において、前記イメージセンサの画素アレイにおける各画素ユニット１１のいずれにもリセットスイッチ及び信号制御回路が対応して設けられるようにしてもよく、画素アレイにおける任意の１つ又は複数の画素ユニット１１にリセットスイッチ及び信号制御回路が対応して設けられるようにしてもよい。例えば、図４中の灰色のボックスで表される画素ユニット１１に、リセットスイッチ及び信号制御回路が対応して設けられ、灰色のボックスで表される画素ユニット１１以外の他の画素ユニットに、リセットスイッチ及び信号制御回路が対応して設けられないようにしてもよい。当然ながら、さらに、図４中の全ての画素ユニットにリセットスイッチ及び信号制御回路が対応して設けられているようにしてもよい。

【0030】

本実施例において、露光時間内の各サンプリング時刻について、感光素子１１１１の両端の電圧差がプリセット電圧閾値に達した場合に、電圧論理判断モジュール１１１５は、感光素子１１１１内の電子が空の状態になるように、リセットスイッチ１１１６をオンに制御するための自動制御信号を出力し、且つ論理制御モジュール１１１８の第１入力端にカウント信号を出力してカウントを１回行う。前記論理制御モジュール１１１８は、制御信号がプリセット条件を満たした場合に、前記感光素子１１１１内の電子が空の状態になるように、前記リセットスイッチ１１１６をオンに制御する。ここで、前記プリセット条件は、受信された制御信号が強制制御信号であることであってもよい。このように、露光時間の終了時の感光素子１１１１のカウント信号の数に基づき、露光時間内の感光素子１１１１の全ての輝度情報を取得することができる。

【0031】

上記プリセット電圧閾値は、感光素子１１１１が耐えられる最大電圧であってもよく、感光素子１１１１が耐えられる最大電圧の半分であってもよく、他の値であってもよく、本実施例はこれについて限定しない。例えば、露光パラメータとして１０００ルクスの光で１ｍｓ露光し、感光素子１１１１が耐えられる最大電圧が１０Ｖであり、この場合に、該プリセット電圧閾値は、１０Ｖであってもよいし、１０Ｖ未満の任意の値であってもよく、例えば、プリセット電圧閾値は５Ｖであってもよい。

【0032】

例示的に、強制制御信号を受信した場合に、自動制御信号が前記論理制御モジュール１１１８によってシールドされる。露光時間が１００ｍｓであることを例にすると、前記論理制御モジュール１１１８が前記強制制御信号を受信した場合に、露光時間が５０ｍｓになる時、前記感光素子１１１１が空の状態になるように、前記リセットスイッチ１１１６をオンに制御することができ、該画素ユニットが５０ｍｓだけ露光される目的を達成する。

【0033】

例示的に、露光パラメータとして１０００ルクスの光の露光時間を１ｍｓに設定し、感光素子１１１１が耐えられる最大電圧が１０Ｖであり、プリセット電圧閾値が５Ｖであることを例にすると、この場合に、周囲の光強度が２０００ルクスであれば、例えば以下の通りであってもよい。露光時間内の０．２５ｍｓの時刻に、感光素子１１１１の両端の電圧差がプリセット電圧閾値に達し、即ち、感光素子１１１１の両端の電圧差が５Ｖとなり、この時、電圧論理判断モジュール１１１５は、リセットスイッチ１１１６をオンに制御して感光素子１１１１内の感光電子を空にし、露光を改めて開始するとともに、カウント信号を出力してカウントを１回行い、この場合に、ｉ＝０＋１である。

【0034】

露光時間内の０．５ｍｓの時刻に、感光素子１１１１の両端の電圧差がまたプリセット電圧閾値に達し、即ち、感光素子１１１１の両端の電圧差が５Ｖとなり、この時、電圧論理判断モジュール１１１５は、リセットスイッチ１１１６をオンに制御して感光素子１１１１内の感光電子を空にし、露光を改めて開始するとともに、カウント信号を出力してカウントをもう１回行い、この場合に、ｉ＝０＋１＋１＝２である。

【0035】

露光時間内の０．７５ｍｓの時刻に、感光素子１１１１の両端の電圧差がまたプリセット電圧閾値に達し、即ち、感光素子１１１１の両端の電圧差が５Ｖとなり、この時、電圧論理判断モジュール１１１５は、リセットスイッチ１１１６をオンに制御して感光素子１１１１内の感光電子を空にし、露光を改めて開始するとともに、カウント信号を制御してカウントを１回行い、この場合に、ｉ＝０＋１＋１＋１＝３である。

【0036】

露光時間１ｍｓの終了時刻に、露光時間１ｍｓの終了時の感光素子１１１１の輝度情報１０２４、及びカウント値３＊１０２４に基づき、露光時間１ｍｓ内の感光素子１１１１の輝度情報である４０９６を取得することができる。即ち、光度比が大きいシーンでの１つの露光時間内に、感光素子１１１１で取得可能な輝度情報が４０９６であり、逆光撮影シーン又は光度比が大きいシーンでの全ての輝度情報が取得され、露出オーバーが発生する状況を回避し、画素ユニットの高動的感光機能を実現し、最終的な写真の画質レベル及びユーザ体験を向上させる。

【0037】

例示的に、前記感光素子１１１１はフォトダイオードであり、前記リセットスイッチ１１１６はＣＭＯＳスイッチである。

【0038】

図３に示すように、該イメージセンサ１０は電気エネルギー貯蔵モジュール１１２をさらに含んでもよく、該電気エネルギー貯蔵モジュール１１２は同様に、信号端Ｖｓと接地端ＧＮＤとの間に接続される。該電気エネルギー貯蔵モジュール１１２はコンデンサを含み、該コンデンサは、読み取りのために感光素子１１１１から放出される電気エネルギーを貯蔵することができる。

【0039】

本実施例において、イメージセンサの１つの画素ユニットを例にすると、該画素ユニットの感光素子１１１１は、１回の露光を経て検知される色の光エネルギーを取得し、光エネルギーを電気エネルギーに変換して感光素子１１１１に貯蔵し、該画素ユニットを選択して該画素ユニットの電気信号を読み取る時に、これらの感光素子１１１１の第１スイッチ１１１４をオンに制御し、さらに、読み取りのために、対応する感光素子１１１１が電気エネルギーを電気エネルギー貯蔵モジュール１１２に放出して貯蔵するようにすることができる。

【0040】

例えば、イメージセンサの１つのＲ画素ユニット１１ａを例にすると、イメージセンサが１回の露光を完了し、且つ該Ｒ画素ユニット１１ａを選択して読み取る場合に、感光素子１１１１に直列接続される第１スイッチ１１１４をオンに制御することができ、この時、感光素子１１１１は赤色光エネルギーを変換して電気エネルギーを取得すれば、電気エネルギー貯蔵モジュール１１２に転送して読み取ることができる。

【0041】

いくつかの実施例において、異なる感光素子１１１１によって変換された電気信号の時分割読み取りを容易にするために、図３に示すように、該信号制御回路はリセットスイッチＲＳＴ１をさらに含んでもよく、該リセットスイッチＲＳＴ１は電源端ＶＤＤと信号端Ｖｓとの間に接続される。この実施例において、リセットスイッチＲＳＴ１をオフに制御すれば、画素ユニットの感光素子１１１１を読み取ることができ、該感光素子１１１１の読み取りを完了した後、リセットスイッチＲＳＴ１をオンに制御すれば、該感光素子１１１１をリセットすることができる。

【0042】

いくつかの実施例において、図３に示すように、該信号制御回路はソースフォロワＳＦ及び選択スイッチＳＥＴをさらに含んでもよく、該ソースフォロワＳＦのゲートが信号端Ｖｓに接続され、ソースフォロワＳＦのドレインが電源端ＶＤＤ３に接続され、選択スイッチＳＥＴはソースフォロワＳＦのソースと信号制御回路の出力端Ｖｏｕｔとの間に接続される。

【0043】

この実施例において、ソースフォロワＳＦは、信号端Ｖｓの電気信号に対して増幅処理を行って、信号収集の精度を高めることができる。この実施例において、選択スイッチＳＥＴは、イメージセンサを走査する際に、毎回走査する画素ユニットを選択することができ、該選択スイッチＳＥＴは必要に応じて、行選択スイッチであっても、列選択スイッチであってもよく、ここでは限定しない。

【0044】

例えば、図４に示すように、該選択スイッチＳＥＴは行選択スイッチであり、該行選択スイッチは毎回走査する画素ユニットを選択することができる。

【0045】

上記実施例におけるスイッチは、第１スイッチ１１１４、リセットスイッチ１１１６、選択スイッチＳＥＴ、ソースフォロワＳＦ等を含み、相補型金属酸化物半導体ＣＭＯＳスイッチであってもよいし、他のタイプのスイッチであってもよく、ここでは限定しない。

【0046】

次に、図３を例として、本出願の実施例で提供される露光プロセスを説明し、該露光プロセスは以下のとおりである。

【0047】

ステップ２０２で、スイッチトランジスタＲＳＴ１及び第１スイッチ１１１４をオンにし、感光素子１１１１の負極及び電気エネルギー貯蔵モジュール１１２に電圧を印加し、感光素子１１１１を逆バイアスにし、感光素子１１１１及び電気エネルギー貯蔵モジュール１１２内の電子を空にしてゼロに戻す。

【0048】

ステップ２０４で、スイッチトランジスタＲＳＴ１及び第１スイッチ１１１４をオフにし、感光素子１１１１が感光とエネルギー貯蔵を開始し（露光開始時間に対応する）、両端に電圧差が生じ始める。

【0049】

ステップ２０５で、電圧論理判断モジュールはリセットスイッチ１１１６の制御端にリセット信号を送信し、リセットスイッチ１１１６を１回オンにし、これにより、感光素子１１１１内の光電子がリセットされ、感光とエネルギー貯蔵をゼロから再開し（リセット時間に対応する）、両端に電圧差が生じ始め、同時に、電圧論理判断モジュール１１１５は、論理制御モジュール１１１８にカウント信号を送信し、カウントを１回行い、あるいは、論理制御モジュールが強制制御信号を受信した場合に、リセットスイッチ１１１６を１回オンにするように制御し、これにより、感光素子１１１１内の光電子がリセットされ、感光とエネルギー貯蔵をゼロから再開し（リセット時間に対応する）、両端に電圧差が生じ始める。

【0050】

ステップ２０６で、スイッチトランジスタＲＳＴ１をオンにし、電気エネルギー貯蔵モジュール１１２を再び空にし、電子回路内で生じる電流電子による干渉／結合を回避する。

【0051】

ステップ２０８で、スイッチトランジスタＲＳＴ１をオフ、第１スイッチ１１１４をオン、スイッチトランジスタＳＥＴをオンにし（露光終了時間に対応する）、感光素子１１１１のエネルギーを電気エネルギー貯蔵モジュール１１２に貯蔵し、Ｖｏｕｔ端が電圧信号を画素ユニットに対応する列アンプに出力する。

【0052】

最終的に、Ｖｏｕｔ端から出力された電圧は、リセット時間から露光終了時間まで、感光素子１１１１によって検知された光信号から変換された電圧信号である。

【0053】

本出願の実施例において、イメージセンサは感光素子、リセットスイッチ及び信号制御回路を含み、前記信号制御回路は電圧論理判断モジュール及び論理制御モジュールを含む。前記電圧論理判断モジュールは、第１端が前記感光素子の第１端に接続され、第２端が前記感光素子の第２端に接続され、前記電圧論理判断モジュールは、前記感光素子の両端の電圧差がプリセット電圧閾値に達したことを検出した場合に、前記感光素子内の電子が空の状態になるように、前記リセットスイッチをオンに制御するための自動制御信号を出力し、且つ論理制御モジュールの第１入力端にカウント信号を出力するために用いられる。前記論理制御モジュールは、第１入力端が前記電圧論理判断モジュールの第１端に接続され、出力端が前記リセットスイッチに接続され、前記論理制御モジュールの第１入力端はカウント信号を受信するために用いられ、前記論理制御モジュールの第２入力端は制御信号を受信するために用いられ、前記論理制御モジュールは、制御信号がプリセット条件を満たした場合に、前記感光素子内の電子が空の状態になるように、前記リセットスイッチをオンに制御するために用いられる。このように、論理制御モジュールを設けることによりリセットスイッチを制御し、また、電圧論理判断モジュールはカウント信号を出力することができ、これにより、露光が完了した後に、感光素子の感光信号を正確に取得し、露出オーバー及び露出アンダーが発生する状況を回避することができ、画素ユニットの高動的感光機能を実現し、画質レベルを向上させることができる。

【0054】

図５に示すように、本出願の実施例は露光制御方法をさらに提供し、前記方法は、上記実施例に記載のイメージセンサに適用される。

【0055】

本実施例の露光制御方法は以下のステップ３０１～ステップ３０３を含んでもよい。

【0056】

ステップ３０１で、第１イメージのプリセット輝度、及び前記第１イメージの各イメージ領域に対応する第１区画輝度、第１露光量を取得する。

【0057】

ステップ３０２で、前記プリセット輝度、前記各イメージ領域に対応する第１区画輝度、第１露光量に基づき、前記各イメージ領域に対応する第２露光量を取得する。

【0058】

ステップ３０３で、前記各イメージ領域に対応する第２露光量に応じて、前記イメージセンサによって収集された第２イメージを露光する。

【0059】

例示的に、前記第１イメージを予め８＊８個のイメージ領域に分割し、各イメージ領域が１つの第１区画輝度及び第１露光量に対応する。本実施例において、具体的には、式Ｙ^ｐｒｅ（ｉ，ｊ）＝Σ^{ｅａｃｈ ｐｉｘｅｌ}（０．２９９＊Ｒ＋０．５８７＊Ｇ＋０．１１４＊Ｂ）により、各イメージ領域に対応する第１区画輝度Ｙ^ｐｒｅ（ｉ，ｊ）を算出することができる。ここで、Ｒは赤色感光信号値、Ｇは緑色感光信号値、Ｂは青色感光信号値であり、（ｉ，ｊ）は前記イメージ領域を表す。

【0060】

２フレームのイメージを撮影する際のシーンの輝度が変化しない（時間間隔が短い）と仮定する場合に、式Ｍ^ｃｕｒ（ｉ，ｊ）＝Ｙ^{ｔａｒｇｅｔ}＊Ｍ^ｐｒｅ（ｉ，ｊ）／Ｙ^ｐｒｅ（ｉ，ｊ）により、各前記イメージ領域に対応する第２露光量Ｍ^ｃｕｒ（ｉ，ｊ）を取得することができる。ここで、Ｙ^{ｔａｒｇｅｔ}はプリセット輝度を表し、Ｍ^ｐｒｅは第１露光量を表す。

【0061】

実際の応用では、第１イメージの各イメージ領域に対して、各イメージ領域の第２露光量が取得されるまで、第１イメージのプリセット輝度、及び前記第１イメージの各イメージ領域に対応する第１区画輝度、第１露光量を取得する上記操作を行うことができ、イメージセンサが第１イメージを露光するように制御する場合に、前記各イメージ領域に対応する第２露光量に応じて露光し、デジタル信号を出力してｒａｗ画像を形成してイメージ処理システムに出力する。

【0062】

説明すべきことは、カメラがオンになった場合に、カメラがオフになるまで上記ステップ３０１～ステップ３０３が繰り返される点である。

【0063】

一実施例において、前記イメージ領域は前景イメージ領域及び背景イメージ領域を含むことができる。即ち、第１イメージの前景と背景に応じて画素ユニットの区画が適応的に実現され、撮影シーンへの適応力がより良好である。

【0064】

具体的には、本実施例において、第１イメージの前景イメージ領域と背景イメージ領域を分割する原理は、最大クラス間分散法によって区画閾値を抽出して、イメージの階調値を分割することである。

【0065】

具体的には、第１イメージの各画素ユニットに対応する階調値を取得し、前記階調値とプリセット階調閾値Ｔとの比較結果に応じて、前記画素ユニットを第１クラスの画素ユニットＣ１と第２クラスの画素ユニットＣ２に分割することができ、ここで、第１クラスの画素ユニットＣ１の階調値がプリセット階調閾値Ｔよりも小さく、第２クラスの画素ユニットＣ２の階調値がプリセット階調閾値Ｔよりも大きい。

【0066】

前記第１クラスの画素ユニットの第１階調値平均値ｍ１、前記第２クラスの画素ユニットの第２階調値平均値ｍ２、及び前記第１クラスの画素ユニットの第１確率ｐ１、前記第２クラスの画素ユニットの第２確率ｐ２を取得し、前記第１階調値平均値ｍ１、前記第２階調値平均値ｍ２、前記第１確率ｐ１及び前記第２確率ｐ２に基づき、区画閾値Ｔｍａｘを取得し、前記区画閾値Ｔｍａｘに基づいて前記画素アレイにおける目標画素ユニットの目標画素区画を決定する。

【0067】

具体的には、前記第１クラスの画素ユニットの第１階調値平均値ｍ１、前記第２クラスの画素ユニットの第２階調値平均値ｍ２、及び前記第１クラスの画素ユニットの第１確率ｐ１、前記第２クラスの画素ユニットの第２確率ｐ２を取得した後に、式ｐ１＊ｍ１＋ｐ２＊ｍ２＝ｍＧによりグローバル平均値ｍＧを取得することができ、ここで、ｐ１＋ｐ２＝１である。

【0068】

クラス間分散は、式σ^＾２＝ｐ１（ｍ１－ｍＧ）^＾２＋ｐ２（ｍ２－ｍＧ）^＾２によって表すことができる。該クラス間分散の式を簡略化し、即ち、ｐ１＊ｍ１＋ｐ２＊ｍ２＝ｍＧを該クラス間分散の式に代入することで、最終的なクラス間分散式としてσ^＾２＝ｐ１ｐ２（ｍ１－ｍ２）^＾２を得ることができる。

【0069】

説明すべきことは、計算プロセス中のＴの値は０～２５５であり、本実施例において、Ｔの全ての値を取って、２５６個のクラス間分散が得られ、そのうちの最大値を本実施例の区画閾値Ｔｍａｘとして取り、そして、区画閾値Ｔｍａｘに基づいて第１イメージの前景イメージ領域及び背景イメージ領域を決定する点である。

【0070】

前記第１イメージの前景イメージ領域及び背景イメージ領域を取得した後に、上記ステップ３０１～３０３を行うことによって、前景イメージ領域及び背景イメージ領域のそれぞれに対応する第２露光量を取得することができ、イメージセンサが第１イメージを露光するように制御する場合に、前記各イメージ領域に対応する第２露光量に応じて露光し、デジタル信号を出力してｒａｗ画像を形成してイメージ処理システムに出力する。

【0071】

本実施例において、各イメージ領域に対して区別露光を行うことにより、露光精度を高め、画質レベルをさらに向上させることができる。

【0072】

図６に示すように、本出願の実施例は撮影モジュール６００をさらに提供し、該撮影モジュール６００はイメージセンサ１０を含み、該イメージセンサ１０は以上の任意の実施例に係るイメージセンサ１０であってもよい。

【0073】

いくつかの実施例において、該撮影モジュール６００はレンズ６２０及び回路基板６３０をさらに含み、該イメージセンサ１０は回路基板６３０に電気的に接続され、該回路基板６３０には信号処理ユニット及びアナログデジタル変換器等を設けることができ、これにより、アナログデジタル変換器によって、イメージセンサ１０から出力されたアナログ電気信号をデジタル信号に変換し、且つデジタル信号を信号処理ユニットに出力して信号処理を行い、さらにイメージデータを取得する。該レンズ６２０は該イメージセンサ１０の回路基板６３０とは反対側に設けられ、即ち、イメージセンサ１０の光入射面をレンズ６２０に向ける。

【0074】

いくつかの実施例において、撮影モジュール６００の撮影性能を向上させるために、該撮影モジュール６００は光学フィルター６４０をさらに含んでもよく、該光学フィルター６４０は、イメージセンサ１０とレンズ６２０との間に設けられ、昼間の撮影時に、人の目に見えない赤外光等を除去するために用いられ、これにより、収集されたイメージの有効分解能及び色再現性を高め、収集されたイメージの品質をさらに向上させる。

【0075】

いくつかの実施例において、該撮影モジュール６００はモータ６５０をさらに含んでもよく、該モータ６５０は、レンズ６２０に接続されており、レンズ６２０の移動を駆動するために用いられる。

【0076】

いくつかの実施例において、該撮影モジュール６００は、モータ６５０がレンズ６２０の移動を駆動するように制御することによって、オートズームを実現することができる。

【0077】

いくつかの実施例において、モータ６５０の取り付けを容易にするために、該撮影モジュール６００は、モータ６５０を取り付けるためのベース６６０をさらに含んでもよい。

【0078】

いくつかの実施例において、レンズ６２０を損傷から保護するために、該撮影モジュール６００はレンズ６２０に設けられた保護フィルム６７０をさらに含んでもよい。

【0079】

この実施例の撮影モジュール６００について、マルチフレーム合成を必要とせず、イメージセンサの１回の露光だけで、光度比が大きいシーンの全ての情報を取得することができ、撮影の画質レベルを効果的に向上させ、イメージ品質をさらに改善することができる。

【0080】

本出願の実施例は電子機器をさらに提供し、該電子機器は以上の任意の実施例に係る撮影モジュールを含む。

【0081】

例えば、該電子機器はハウジングを含み、該ハウジングは光透過部を有する。該撮影モジュールは電子機器のハウジング内に設けられてもよく、該光透過部によってイメージを収集することができるように、撮影モジュールのレンズを該光透過部に向ける。

【0082】

該電子機器は、例えば、携帯電話、タブレットパソコン、ノートパソコン、ウェアラブル機器等、撮影機能を有する任意の機器であってもよく、ここでは限定しない。

【0083】

以上の各実施例は対応する実施例と他の実施例との間の相違点を重点として説明したが、各実施例の同一又は類似の部分については相互に参照することができる。

【0084】

本明細書の説明では、用語の「一実施例」、「いくつかの実施例」、「例示的な実施例」、「例」、「具体的な例」、又は「いくつかの例」等を参照した説明は、該実施例又は例に基づいて説明した具体的な特徴、構造、材料又は特徴が本出願の少なくとも１つの実施例又は例に含まれることを意味する。本明細書において、上記用語に対する例示的な記述は必ず同じ実施例又は例に対するものであるというわけではない。そして、説明された具体的な特徴、構造、材料又は特徴はいずれか１つ又は複数の実施例又は例において適切な方式で組み合わせることが可能である。

【0085】

本出願の実施例を示して説明したが、本出願の原理及び主旨を逸脱しない限り、これらの実施例に種々の変化、修正、取り替え及び変更を加えることが可能で、本出願の範囲が特許請求の範囲及びそれと同等なものによって限定されることは当業者に理解可能である。

【符号の説明】

【0086】

１０ イメージセンサ
１１ 画素ユニット
１１ａ Ｒ画素ユニット
１１ｂ Ｇ画素ユニット
１１ｃ Ｂ画素ユニット
１１１１ 感光素子
１１１４ 第１スイッチ
１１１５ 電圧論理判断モジュール
１１１６ リセットスイッチ
１１１８ 論理制御モジュール
１１２ 電気エネルギー貯蔵モジュール
Ｖｓ 信号端
ＶＤＤ 電源端
ＧＮＤ 接地端
ＲＳＴ リセットスイッチ
ＳＦ ソースフォロワ
ＳＥＴ 選択スイッチ
Ｖｏｕｔ 信号出力端
６００ 撮影モジュール
６２０ レンズ
６３０ 回路基板
６４０ 光学フィルター
６５０ モータ
６６０ ベース
６７０ 保護フィルム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【手続補正書】

【提出日】2024-06-27

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

感光素子、リセットスイッチ及び信号制御回路を含むイメージセンサであって、前記信号制御回路は電圧論理判断モジュール及び論理制御モジュールを含み、
前記電圧論理判断モジュールは、第１端が前記感光素子の第１端に接続され、第２端が前記感光素子の第２端に接続され、前記電圧論理判断モジュールは、前記感光素子の両端の電圧差がプリセット電圧閾値に達したことを検出した場合に、前記感光素子内の電子が空の状態になるように、前記リセットスイッチをオンに制御する自動制御信号を出力し、且つ前記論理制御モジュールの第１入力端にカウント信号を出力するために用いられ、
前記論理制御モジュールは、第１入力端が前記電圧論理判断モジュールの第１端に接続され、出力端が前記リセットスイッチに接続され、前記論理制御モジュールの第１入力端は前記カウント信号を受信するために用いられ、前記論理制御モジュールの第２入力端は制御信号を受信するために用いられ、前記論理制御モジュールは、前記制御信号がプリセット条件を満たした場合に、前記感光素子内の電子が空の状態になるように、前記リセットスイッチをオンに制御するために用いられる、イメージセンサ。

【請求項2】

前記信号制御回路は第１スイッチをさらに含み、
前記感光素子と前記第１スイッチは信号端と接地端との間に直列接続されている、請求項１に記載のイメージセンサ。

【請求項3】

前記信号制御回路は電気エネルギー貯蔵モジュールをさらに含み、前記電気エネルギー貯蔵モジュールは信号端と接地端との間に接続されている、請求項１に記載のイメージセンサ。

【請求項4】

前記電気エネルギー貯蔵モジュールはコンデンサを含む、請求項３に記載のイメージセンサ。

【請求項5】

前記信号制御回路はリセットスイッチをさらに含み、前記リセットスイッチは電源端と信号端との間に接続されている、請求項１に記載のイメージセンサ。

【請求項6】

前記信号制御回路はソースフォロワ及び選択スイッチをさらに含み、前記ソースフォロワは、ゲートが信号端に接続され、ドレインが電源端に接続され、前記選択スイッチは前記ソースフォロワのソースと前記信号制御回路の出力端との間に接続されている、請求項１に記載のイメージセンサ。

【請求項7】

請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のイメージセンサに適用される露光制御方法であって、
第１イメージのプリセット輝度、及び前記第１イメージの各イメージ領域に対応する第１区画輝度、第１露光量を取得するステップと、
前記プリセット輝度、前記各イメージ領域に対応する第１区画輝度、第１露光量に基づき、前記各イメージ領域に対応する第２露光量を取得するステップと、
前記各イメージ領域に対応する第２露光量に応じて、前記イメージセンサによって収集された第２イメージを露光するステップと、を含む、露光制御方法。

【請求項8】

前記イメージ領域は前景イメージ領域及び背景イメージ領域を含む、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のイメージセンサを含む、撮影モジュール。

【請求項10】

前記イメージセンサに電気的に接続された回路基板と、
前記イメージセンサの前記回路基板とは反対側に設けられたレンズと、
をさらに含む、請求項９に記載の撮影モジュール。

【請求項11】

請求項９に記載の撮影モジュールを含む、電子機器。

【請求項12】

請求項１０に記載の撮影モジュールを含む、電子機器。

【国際調査報告】