CN216774886U - 图像传感器及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请的实施例提供了一种图像传感器及电子设备，涉及传感器技术领域，可以解决现有的图像传感器可选的曝光模式受限的问题，该图像传感器包括M行*N列二维阵列分布的光敏图像单元，其中，同一行的光敏图像单元连接一条读取选行线和一条复位选行线，同一列的光敏图像单元连接一条列线；图像传感器的M行读取选行线耦合于读取行选电路；图像传感器的第一行复位选行线至第K行复位选行线耦合于第一复位行选电路，第K+1行复位选行线至第X行复位选行线耦合于第二复位行选电路，X小于等于M；图像传感器的N列列线耦合于信号处理芯片；读取行选电路、第一复位行选电路、第二复位行选电路以及信号处理芯片耦合于控制器。

Description

图像传感器及电子设备

技术领域

本申请涉及传感器技术领域，尤其涉及一种图像传感器及电子设备。

背景技术

图像传感器，是一种将光学图像转换成电信号的设备，图像传感器广泛的应用于数码相机以及其他光学设备中。目前，图像传感器也普遍设置于各种电子设备中，以使得该电子设备实现拍照以及可视化通信等功能。

现有的图像传感器的结构，大多包括M行*N列二维阵列分布的光敏图像单元，并且每一行的光敏图像单元连接至一条读取选行线和一条复位选行线，每一列的光敏图像单元连接至一条列线。其中M行读取选行线耦合于读取行选电路，M行复位选行线耦合于复位行选电路， N列列线耦合于信号处理芯片，并且读取行选电路、复位行选电路以及信号处理芯片耦合于控制器。

在上述的图像传感器工作时，可以选择滚动曝光模式和全局曝光模式中的任一种曝光模式将光学图像转换成电信号。其中，在滚动曝光模式下，控制器控制复位行选电路按照从第一行复位选行线至第M行复位选行线的顺序，对复位选行线连接的光敏图像单元逐行复位，在某一行复位选行线连接的光敏图像单元复位后，对该行复位选行线连接的光敏图像单元进行曝光。然后，控制器控制读取选行电路逐行选取曝光的至少一行光敏图像单元，并且控制器控制信号处理芯片逐行读取被读取选行电路选中的至少一行光敏图像单元。

在全局曝光模式下，控制器控制复位行选电路对第一行复位选行线至第M行复位选行线连接的光敏图像单元在同一时刻进行复位，然后，对第一行复位选行线至第M行复位选行线连接的光敏图像单元进行曝光。最后，控制器控制读取选行电路逐行选取曝光的至少一行光敏图像单元，控制器控制信号处理芯片逐行读取被读取选行电路选中的至少一行光敏图像单元。

但是，该图像传感器在一次将光学图像转换成电信号时，仅可以选择滚动曝光模式或全局曝光模式中的一种，可选的曝光模式受限。

实用新型内容

本申请的实施例提供一种图像传感器及电子设备，可以解决现有的图像传感器可选的曝光模式受限的问题。

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

第一方面，提供了一种图像传感器，包括：M行*N列二维阵列分布的光敏图像单元，其中，同一行的光敏图像单元连接一条读取选行线和一条复位选行线，同一列的光敏图像单元连接一条列线；图像传感器的M行读取选行线耦合于读取行选电路，图像传感器还包括第一复位行选电路以及第二复位行选电路；图像传感器的第一行复位选行线至第K行复位选行线耦合于第一复位行选电路，第K+1行复位选行线至第X行复位选行线耦合于第二复位行选电路，X小于等于M；图像传感器的N列列线耦合于信号处理芯片；读取行选电路、第一复位行选电路、第二复位行选电路以及信号处理芯片耦合于控制器；控制器，被配置为控制第一复位行选电路和/或第二复位行选电路对选取的至少一行光敏图像单元进行复位；当对复位的至少一行光敏图像单元曝光后，控制器，被配置为控制读取行选电路逐行选取曝光的至少一行光敏图像单元，并控制信号处理芯片逐行读取曝光的至少一行光敏图像单元。在该图像传感器中，由于第一复位行选电路以及第二复位行选电路耦合于控制器，并且第一复位行选电路连接图像传感器的第一行复位选行线至第K行复位选行线，第二复位行选电路连接图像传感器的第K+1行复位选行线至第X行复位选行线，这样相当于第一复位行选电路和第二复位行选电路可以分别独立控制各自连接的区域内的光敏图像单元进行复位以及曝光。例如，控制器可以控制第一复位行选电路与第二复位行选电路对各自通过复位选行线连接的光敏图像单元同时进行复位以及曝光(即全局曝光模式)；或者，控制器可以先控制第一复位行选电路对其通过复位选行线连接的光敏图像单元逐行进行复位以及曝光，然后控制第二复位行选电路对其通过复位选行线连接的光敏图像单元逐行进行复位以及曝光(即滚动曝光模式)；或者，控制器可以先控制第一复位行选电路对其通过复位选行线连接的光敏图像单元同时进行复位以及曝光，然后控制第二复位行选电路对其通过复位选行线连接的光敏图像单元同时复位以及曝光(即分段全局曝光模式)；从而实现了多种曝光模式。

可选的，控制器，被配置为在信号处理芯片读取第K行光敏图像单元之前，控制第二复位行选电路对第K+1行复位选行线至第X行复位选行线连接的光敏图像单元进行复位。在该可选方案中，由于第二复位行选电路对第K+1行复位选行线至第X行复位选行线连接的光敏图像单元进行复位是在信号处理芯片读取第K行光敏图像单元之前进行的，这样可以避免信号处理芯片在读取完第K行光敏图像单元以后，需要等待时间才能读取第K+1行光敏图像单元，避免读取的不连续性，并且该可选方案使得靠后的光敏图像单元从曝光完成到读取之间的等待时间变短，减少了靠后读取的光敏图像单元中电荷的泄露。

可选的，控制器，被配置为在第一时刻控制第一复位行选电路对第一行复位选行线至第 K行复位选行线连接的光敏图像单元进行复位，并且在第二时刻控制第二复位行选电路对第 K+1行复位选行线至第X行复位选行线连接的光敏图像单元进行复位。在该可选方案中，如果第一时刻和第二时刻相同，则控制器在第一时刻(或第二时刻)控制第一复位行选电路对其通过复位选行线连接的全部光敏图像单元进行复位，并同时在第二时刻(或第一时刻)控制第二复位行选电路对其通过复位选行线连接的全部光敏图像单元进行复位，因此接下来可以对复位后的全部光敏单元同时进行曝光，即实现全局曝光模式。如果第一时刻和第二时刻不同，由于控制器是在第一时刻控制第一复位行选电路对其通过复位选行线连接的全部光敏图像单元进行复位，并在第二时刻控制第二复位行选电路对其通过复位选行线连接的全部光敏图像单元进行复位，则第一复位行选电路连接的区域内的光敏图像单元在复位完成后同时进行曝光，第二复位行选电路连接的区域内的光敏图像单元在复位完成后同时进行曝光，而且第一复位行选电路连接的区域内的光敏图像单元与第二复位行选电路连接的区域内的光敏图像单元是在不同时刻进行曝光的，即实现分段全局曝光模式。

可选的，控制器，被配置为控制第一复位行选电路和第二复位行选电路按照第1行复位选行线至第X行复位选行线的顺序，逐行对复位选行线连接的光敏图像单元进行复位。在该可选方案中，由于控制器控制第一复位行选电路以及第二复位行选电路按照从第1行复位选行线至第X行复位选行线的顺序，逐行对其通过复位选行线连接的光敏图像单元进行复位，在每一行的光敏图像单元复位完成后即可进行曝光，也就证明图像传感器中不同行的光敏图像单元是在不同时间内曝光的，即实现滚动曝光模式。

可选的，在复位选行线延伸的方向上，第一复位行选电路与第二复位行选电路位于复位选行线的同一侧；或者，在复位选行线延伸的方向上，第一复位行选电路与第二复位行选电路分别位于复位选行线的两侧。本申请的实施例对第一复位行选电路和第二复位行选电路的摆放位置不做限制。

可选的，读取行选电路，包括第一读取行选电路和第二读取行选电路，其中第一读取行选电路连接奇数行的读取选行线，第二读取行选电路连接偶数行的读取选行线。在该可选方案中，在一个读取行选电路的端口有限时，可以设置两个读取行选电路连接所有的读取选行线。

可选的，读取行选电路，包括第一读取行选电路和第二读取行选电路，其中第一读取行选电路连接每条读取选行线的第一端，第二读取行选电路连接每条读取选行线的第二端。由于读取选行线存在内阻，因此如果仅在读取选行线的一端设置读取行选电路，则读取行选电路输出至读取选行线的电平会随传输的距离而降低，则有可能存在不能有效控制距离读取行选电路最远的一个或多个光敏图像单元；因此在该可选方案中，同一读取选行线的两端各连接一个读取行选电路，在需要读取该一行读取选行线连接的光敏图像单元时，两个读取行选电路同时向该一行读取选行线连接的光敏图像单元输出电平，使得该一行读取选行线连接的每一个光敏图像单元接收到的电平均匀，避免了读取选行线的传输内阻的存在造成的压降问题。

可选的，第一复位行选电路，包括第一复位行选子电路和第二复位行选子电路；第一复位行选子电路连接第1行复位选行线至第K行复位选行线中任意一条复位选行线的第一端，第二复位行选子电路连接第1行复位选行线至第K行复位选行线中任意一条复位选行线的第二端；第二复位行选电路，包括第三复位行选子电路和第四复位行选子电路；其中第三复位行选子电路连接第K+1行复位选行线至第X行复位选行线中任意一条复位选行线的第一端，第四复位行选子电路连接第K+1行复位选行线至第X行复位选行线中任意一条复位选行线的第二端。由于复位选行线存在内阻，因此如果仅在复位选行线的一端设置复位行选电路，则复位行选电路输出至复位选行线的电平会随传输的距离而降低，则有可能存在不能有效控制距离复位行选电路最远的一个或多个光敏图像单元；因此在该可选方案中，同一复位选行线的两端各连接一个复位行选电路，在需要对该一行复位选行线连接的光敏图像单元进行复位时，两个复位行选电路同时向该一行复位选行线连接的光敏图像单元输出电平，使得该一行复位选行线连接的每一个光敏图像单元接收到的电平均匀，避免了复位选行线的传输内阻的存在造成的压降问题。

可选的，上述的图像传感器还包括第三复位行选电路，其中，第X+1行复位选行线至第 Y行复位选行线耦合于第三复位行选电路，X小于Y，Y小于等于M。在该可选方案中，可以根据不同的图像传感器设置多个复位行选电路，从而实现多种曝光模式。

第二方面，提供了一种电子设备，该电子设备包括如上述第一方面任一项所述的图像传感器。

其中，第二方面中任一种可能实现方式中所带来的技术效果可参见上述第一方面的不同的实现方式所带来的技术效果，此处不再赘述。

本申请的实施例的这些方面在以下的描述中会更加简明易懂。

附图说明

图1为本申请的实施例一提供的一种图像传感器的结构示意图；

图2为本申请的实施例一提供的一种光敏图像单元的电路结构示意图；

图3为本申请的实施例一提供的一种滚动曝光模式的时序示意图；

图4为本申请的实施例一提供的一种全局曝光模式的时序示意图；

图5为本申请的实施例二提供的第一种图像传感器的结构示意图；

图6为本申请的实施例二提供的分段全局曝光模式的时序示意图一；

图7为本申请的实施例二提供的分段全局曝光模式的时序示意图二；

图8为本申请的实施例二提供的第二种图像传感器的结构示意图；

图9为本申请的实施例二提供的第三种图像传感器的结构示意图；

图10为本申请的实施例二提供的第四种图像传感器的结构示意图；

图11为本申请的实施例三提供的第一种图像传感器的结构示意图；

图12为本申请的实施例三提供的第二种图像传感器的结构示意图；

图13为本申请的实施例三提供的第三种图像传感器的结构示意图；

图14为本申请的实施例三提供的第四种图像传感器的结构示意图；

图15为本申请的实施例四提供的一种图像传感器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

除非另有定义，否则本文所用的所有科技术语都具有与本领域普通技术人员公知的含义相同的含义。在本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a、b和c，其中a、b和c可以是单个，也可以是多个。另外，在本申请的实施例中，“第一”、“第二”等字样并不对数量和次序进行限定。

此外，本申请中，“上”、“下”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。

需要说明的是，本申请中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

以下对本申请的实施例中的技术术语说明如下：

在本申请的实施例中，晶体管可以采用金属-氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field effect transistor,MOSFET)，晶体管分为N(negative，负)型晶体管和P(positive，正)型晶体管两种类型。晶体管包括源极(source)、漏极(drain) 以及栅极(gate)，通过控制输入晶体管栅极的电平可以控制晶体管的开启或关闭。晶体管在开启时，源极和漏极导通，产生开启电流，并且，在晶体管的栅极电平不同时，源极与漏极之间产生的开启电流的大小也不同；晶体管在关闭时，源极和漏极不会导通，不会产生电流。在本申请的实施例中，晶体管的栅极也被称为控制端，源极被称为第一端，漏极被称为第二端；或者，栅极被称为控制端，漏极被称为第一端，源极被称为第二端。此外，N型晶体管在控制端的电平为高电平时开启，第一端和第二端导通，第一端和第二端之间产生开启电流； N型晶体管在控制端的电平为低电平时关闭，第一端和第二端不导通，不产生电流。P型晶体管在控制端的电平为低电平时开启，第一端和第二端导通，产生开启电流；P型晶体管在控制端的电平为高电平时关闭，第一端和第二端不导通，不产生电流。

光电二极管(也称光敏二极管)，光电二极管拥有两个端口，其中的一个端口为阳极，另一个端口为阴极，当光电二极管的阳极电平为高电平，阴极电平为低电平时，光电二极管导通，相当于导线。当光电二极管的阳极电平为低电平，阴极电平为高电平时，光电二极管处于工作状态，在没有光照射光电二极管时，光电二极管仅能产生微弱的暗电流，并且光电二极管中的电荷被清空；在有光照射光电二极管时，光照使得光电二极管内积累电荷，产生光电流，并且在光照强度越强时，光电二极管中产生的光电流越大。

图像传感器，是一种将光学图像转换成电信号的设备，图像传感器广泛的应用于数码相机以及其他光学设备中。图像传感器也设置于各个电子设备中，以使得各个电子设备实现拍照以及可视化通信等功能。

现有的图像传感器的结构，大多包括M行*N列二维阵列分布的光敏图像单元，参照图1 所示，本申请的实施例一提供了一种图像传感器的结构示意图，该图像传感器中包括4行*3 列二维阵列分布的光敏图像单元，其中，每一行的光敏图像单元连接至一条读取选行线(如图1所示的读取选行线rs1、读取选行线rs2、读取选行线rs3以及读取选行线rs4)和一条复位选行线(如图1所示的复位选行线rst1、复位选行线rst2、复位选行线rst3以及复位选行线rst4)，每一列的光敏图像单元连接至一条列线cs，4行读取选行线耦合于读取行选电路104，4行复位选行线耦合于复位行选电路103，3列列线耦合于信号处理芯片102，读取行选电路104、复位行选电路103以及信号处理芯片102耦合至控制器101。其中，一个光敏图像单元1001构成图像传感器的分辨率中的一个像素点。

需要说明的是，图1所示的图像传感器中还可以包括更多或更少的光敏图像单元，也可以包括更多或更少的功能电路与模块。

参照图2所示，本申请的实施例一提供了一种光敏图像单元的电路结构示意图，该光敏图像单元包括晶体管M1、晶体管M2、晶体管M3以及光电二极管pd。其中，晶体管M1的控制端连接至复位选行线rst，晶体管M1的第一端连接至电源Vdd,晶体管M1的第二端连接至光电二极管pd的阴极，光电二极管的阳极连接地GND。其中，晶体管M1的第二端通过A点还连接至晶体管M2的控制端，晶体管M2的第一端连接电源Vdd，晶体管M2的第二端连接至晶体管M3的第一端，晶体管M3的第二端连接至列线cs,晶体管M3的控制端连接至读取选行线rs。

需要说明的是，为了实现某些功能，图2所示的光敏图像单元中还可以包括更多或更少电子元件。

该光敏图像单元的工作原理为，在设置有该光敏图像单元的图像传感器需要将光学图像转换成电信号时，首先，复位选行线rst传输电平使得晶体管M1开启(如果晶体管M1是N 型晶体管，则复位选行线rst传输高电平，如果晶体管M1是P型晶体管，则复位选行线rst 传输低电平)，使得光电二极管pd的阴极通过晶体管M1连接至电源Vdd，光电二极管pd的阴极电平为高电平，光电二极管pd的阳极连接地GND，光电二极管pd的阳极电平为低电平，以此实现复位。在复位完成后，复位选行线rst传输电平使得晶体管M1关闭(如果晶体管M1是N型晶体管，则复位选行线rst传输低电平，如果晶体管M1是P型晶体管，则复位选行线rst传输的高电平)。其次，光敏图像单元曝光，使得光照射到光电二极管pd上。并且，在光照的强度不同时，光电二极管pd产生的光电流大小不同，由此使得A点的电平发生改变，因此，晶体管M2的控制端电平发生改变，则从电源Vdd流经晶体管M2的第一端至晶体管M2 的第二端的电流大小不同，晶体管M2的第二端传输的电平会发生变化。相当于光电二极管pd将光照强度转换为电平大小。然后，读取选行线rs传输电平使得晶体管M3开启(如果晶体管M3是N型晶体管，则读取选行线rs传输高电平，如果晶体管M3是P型晶体管，则读取选行线rs传输低电平)，此时，晶体管M2的第二端的电平传输至晶体管M3的第二端，晶体管M3的第二端还连接至列线cs，则光敏图像单元通过列线cs输出当前的电平，该电平可以反应光电二极管pd接收到的光照的强度。

示例性的，在复位完成后，图像传感器中的信号处理芯片先接收光敏图像单元通过列线 cs输出的第一电平，在图像传感器中的光敏图像单元完成曝光以后，信号处理芯片再接收光敏图像单元通过列线cs输出的第二电平，通过第一电平与第二电平的差反应光电二极管pd 接收到的光照的强度。

参照图1所示，在该图像传感器工作时，可以选择滚动曝光模式和全局曝光模式中的任一种曝光模式将光学图像转换成电信号。

参照图3所示，本申请的实施例一提供了一种滚动曝光模式的时序示意图。结合图1所示的图像传感器以及图2所示的光敏图像单元，在滚动曝光模式下，首先，控制器101控制复位行选电路103依次对每一行的光敏图像单元完成复位。其中，控制器101控制复位行选电路103在t1时刻向复位选行线rst1输出电平1，将第一行(即复位选行线rst1)连接的 3个光敏图像单元复位(参照图2所示也就是rst1传输电平1控制第一行的3个光敏图像单元中的晶体管M1开启)，在第一行的3个光敏图像单元复位完成后就开始曝光(参照图2所示也就是第一行的3个光敏图像单元中的光电二极管pd被光照射)。参照上述方式分别在t3、t5、t7时刻依次对复位选行线rst2、复位选行线rst3、复位选行线rst4各行连接的光敏图像单元进行复位和曝光，其中，t1时刻早于t3时刻、t3时刻早于t5时刻、t5时刻早于t7 时刻。在对各行的光敏图像单元曝光之后，对各个光敏图像单元的读取过程说明如下，其中由于复位选行线rst1连接的光敏图像单元首先完成曝光，因此，控制器101控制读取行选电路104依次选择每一行的光敏图像单元。其中，控制器101控制读取行选电路104在t2时刻向读取选行线rs1输出电平2，将第一行(即读取选行线rs1)连接的3个光敏图像单元选中 (参照图2所示也就是读取选行线rs1传输电平2控制第一行的3个光敏图像单元中的晶体管M3开启)，信号处理芯片102通过列线cs对读取选行线rs1连接的光敏图像单元进行读取。参照上述方式分别在t4、t6、t8时刻依次选中读取选行线rs2、读取选行线rs3、读取选行线rs4各行连接的光敏图像单元，其中，t2时刻早于t4时刻、t4时刻早于t6时刻、t6时刻早于t8时刻。并且，每一行的光敏图像单元均是在曝光完成后立即被选中进行读取的，每一行的光敏图像单元在不同的时刻完成曝光。信号处理芯片102读取到所有行的光敏图像单元的输出电平以后，对接收到的电平进行模数转换处理，即表示该图像传感器实现将光学图像转换成电信号。

参照图4所示，本申请的实施例一提供了一种全局曝光模式的时序示意图。结合图1所示的图像传感器以及图2所示的光敏图像单元，在全局曝光模式下，首先，控制器101控制复位行选电路103对每一行的复位选行线连接的光敏图像单元同时完成复位。其中，控制器 101控制复位行选电路103在t1’时刻向复位选行线rst1输出电平3，将第一行(即复位选行线rst1)连接的3个光敏图像单元复位(参照图2所示也就是rst1传输电平3控制第一行的3个光敏图像单元中的晶体管M1开启)；在t1’时刻向复位选行线rst2输出电平4，将第二行(即复位选行线rst2)连接的3个光敏图像单元复位；在t1’时刻向复位选行线rst3 输出电平5，将第三行(即复位选行线rst3)连接的3个光敏图像单元复位；在t1’时刻向复位选行线rst4输出电平6，将第四行(即复位选行线rst4)连接的3个光敏图像单元复位。在所有的光敏图像单元复位完成后就开始曝光(参照图2所示也就是所有的光敏图像单元中的光电二极管pd被光照射)。在对各行的光敏图像单元曝光之后，对各个光敏图像单元的读取过程说明如下，控制器101控制读取行选电路104依次选择每一行的光敏图像单元。其中，控制器101控制读取行选电路104在t2’时刻向读取选行线rs1输出电平7，将第一行(即读取选行线rs1)连接的3个光敏图像单元选中(参照图2所示也就是读取选行线rs1传输电平7控制第一行的3个光敏图像单元中的晶体管M3开启)，信号处理芯片102通过列线cs 对读取选行线rs1连接的光敏图像单元进行读取。参照上述方式分别在t3’、t4’、t5’时刻依次选中读取选行线rs2、读取选行线rs3、读取选行线rs4各行连接的光敏图像单元，其中，t2’时刻早于t3’时刻、t3’时刻早于t4’时刻、t4’时刻早于t5’时刻。并且，每一行的光敏图像单元是在同一时刻同时曝光的，但是每一行的光敏图像单元是按照一定的顺序(例如从上到下的顺序)被选中进行读取的，也就是说，第二行以后的光敏像素单元，均需要在曝光完成后等到一定的时间，才能被选中并进行读取，如果某一行的光敏图像单元(如图4所示的第四行光敏图像单元)读取靠后，那么该行光敏图像单元从曝光完成到开始读取之间需要等待较长的时间(如图4所示的第四行光敏图像单元的等待时间较长)。信号处理芯片102读取到所有行的光敏图像单元的输出电平以后，对接收到的电平进行模数转换处理，即表示该图像传感器即实现将光学图像转换成电信号。

但是，由于上述结构的图像传感器仅包含一个复位行选电路，因此基于该结构的图像传感器仅能实现上述两种方式的曝光模式，造成其可选的曝光模式受限。

为了解决上述的图像传感器可选的曝光模式受限的问题，本申请的实施例提供了一种图像传感器，该图像传感器包括：M行*N列二维阵列分布的光敏图像单元，其中，同一行的光敏图像单元连接一条读取选行线和一条复位选行线，同一列的光敏图像单元连接一条列线；图像传感器的M行读取选行线耦合于读取行选电路；图像传感器还包括第一复位行选电路以及第二复位行选电路；图像传感器的第一行复位选行线至第K行复位选行线耦合于第一复位行选电路，第K+1行复位选行线至第X行复位选行线耦合于第二复位行选电路，X小于等于M；图像传感器的N列列线耦合于信号处理芯片；读取行选电路、第一复位行选电路、第二复位行选电路以及信号处理芯片耦合于控制器；控制器，被配置为控制第一复位行选电路和/或第二复位行选电路对选取的至少一行光敏图像单元进行复位；当对复位的至少一行光敏图像单元曝光后，控制器，被配置为控制读取行选电路逐行选取曝光的至少一行光敏图像单元，并控制信号处理芯片逐行读取曝光的至少一行光敏图像单元。

参照图5所示，本申请的实施例二提供了第一种图像传感器的结构示意图，该图像传感器中包括4行*3列二维阵列分布的光敏图像单元，其中，同一行的光敏图像单元连接一条读取选行线(如图5所示的读取选行线rs1、读取选行线rs2、读取选行线rs3以及读取选行线 rs4)和一条复位选行线(如图5所示的复位选行线rst1、复位选行线rst2、复位选行线rst3 以及复位选行线rst4)，同一列的光敏图像单元连接一条列线cs，图像传感器的4行读取选行线耦合于读取行选电路505，其中，图像传感器的第一行复位选行线至第2行复位选行线耦合于复位行选电路503(也就是上述的第一复位行选电路)，第3行复位选行线至第4行复位选行线耦合于复位行选电路504(也就是上述的第二复位行选电路)。图像传感器的3列列线耦合于信号处理芯片502。读取行选电路505、复位行选电路503、复位行选电路504以及信号处理芯片502耦合于控制器501。其中，控制器501具体可以是时序控制模块。光敏图像单元5001的结构可以参考图2所示的光敏图像单元的结构示意图。

在该图像传感器中，由于复位行选电路503以及复位行选电路504耦合于控制器，并且复位行选电路503连接图像传感器的第一行复位选行线rst1至第2行复位选行线rst2，复位行选电路504连接图像传感器的第3行复位选行线rst3至第4行复位选行线rst4，这样相当于复位行选电路503和复位行选电路504可以分别独立控制各自连接的区域内的光敏图像单元进行复位以及曝光。例如，控制器501可以控制复位行选电路503与复位行选电路504 对各自通过复位选行线连接的光敏图像单元同时进行复位以及曝光(即全局曝光模式)；或者，控制器501可以先控制复位行选电路503对其通过复位选行线连接的光敏图像单元逐行进行复位以及曝光，然后控制复位行选电路504对其通过复位选行线连接的光敏图像单元逐行进行复位以及曝光(即滚动曝光模式)；或者，控制器501可以先控制复位行选电路503对其通过复位选行线连接的光敏图像单元同时进行复位以及曝光，然后控制复位行选电路504对其通过复位选行线连接的光敏图像单元同时复位以及曝光(即分段全局曝光模式)；从而实现了多种曝光模式。

需要说明的是，图5所示的图像传感器中还可以包括更多或更少的光敏图像单元，也可以包括更多或更少的功能电路与模块。

在图5所示的图像传感器工作时，可以选用全局曝光模式将光学图像转换成电信号。其中，控制器控制复位行选电路503在第一时刻对第1行复位选行线至第2行复位选行线连接的光敏图像单元进行复位，并且在第二时刻控制复位行选电路504对第3行复位选行线至第 4行复位选行线连接的光敏图像单元进行复位，其中第一时刻和第二时刻相同。

具体的，在第一时刻(或第二时刻)时，控制器501控制复位行选电路503对第1行复位选行线rst1至第2行复位选行线rst2连接的光敏图像单元同时进行复位。在第二时刻(或第一时刻)时，控制器控制复位行选电路504对第3行复位选行线rst3至第4行复位选行线rst4连接的光敏图像单元同时进行复位。也就证明，在第一时刻(或第二时刻)时，第 1行复位选行线至第4行所述复位选行线连接的光敏图像单元同时复位，然后这4行光敏图像单元也同时进行曝光，在曝光完成后，控制器控制读取行选电路505依次将4行读取选行线连接的光敏图像单元选中，然后，控制器501控制信号处理芯片502依次读取被选中的读取选行线连接的光敏图像单元。使得该图像传感器实现全局曝光模式。

在图5所示的图像传感器工作时，可以选用滚动曝光模式将光学图像转换成电信号。其中，控制器控制复位行选电路503和复位行选电路504按照第1行复位选行线至第4行复位选行线的顺序，逐行对复位选行线连接的光敏图像单元进行复位。

具体的，控制器控制复位行选电路503对第1行复位选行线rst1至第2行复位选行线 rst2连接的光敏图像单元在逐行进行复位。并且，控制器控制复位行选电路504对第3行复位选行线rst3至第4行复位选行线rst4连接的光敏图像单元逐行进行复位，并且，第3行复位选行线rst3连接的光敏图像单元是在第2行复位选行线rst2连接的光敏图像单元复位完成以后再进行复位的。也就证明，第1行复位选行线rst1至第4行复位选行线rst4连接的光敏图像单元依次逐行进行复位。并且，每一行复位选行线连接的光敏图像单元在复位完成后就进行曝光，也就是第1行复位选行线rst1至第4行复位选行线rst4连接的光敏图像单元依次逐行进行曝光的。在曝光完成后，控制器501就控制读取行选电路505依次选取每一行读取选行线连接的光敏图像单元，控制器501也控制信号处理芯片502依次读取每一行读取选行线连接的光敏图像单元，以实现滚动曝光模式。

需要说明的是，在第一行复位选行线连接的光敏图像单元完成曝光以后，控制器501就控制读取行选电路505选择第一行读取选行线连接的光敏图像单元，控制器501还控制信号处理芯片502读取第一行读取选行线连接的光敏图像单元，使得第一行的光敏图像单元连续完成复位、曝光以及读取这三个过程。

在图5所示的图像传感器工作时，也可以选用分段全局曝光模式将光学图像转换成电信号。控制器在第一时刻控制复位行选电路503对第1行复位选行线至第2行复位选行线连接的光敏图像单元进行复位，在第二时刻控制复位行选电路504对第3行复位选行线至第4行复位选行线连接的光敏图像单元进行复位，其中第一时刻与第二时刻不同。

具体的，参照图6所示，本申请的实施例二提供了分段全局曝光模式的时序示意图一，控制器在t11时刻控制复位行选电路503对第1行复位选行线至第2行复位选行线连接的光敏图像单元同时进行复位。并且，控制器在t12时刻控制复位行选电路504对第3行复位选行线至第4行复位选行线连接的光敏图像单元同时进行复位，其中，t11时刻早于t12时刻。并且，在第1行复位选行线至第2行复位选行线连接的光敏图像单元完成复位以后，这2行光敏图像单元同时进行曝光，在第3行复位选行线至第4行复位选行线连接的光敏图像单元完成复位以后，这2行光敏图像单元同时进行曝光。其中，复位行选电路503连接的两行光敏图像单元与复位行选电路504连接的两行光敏图像单元在不同的时刻曝光。在曝光完成后，控制器501在t13时刻控制读取行选电路505将第一行读取选行线rs1连接的光敏图像单元选中，控制器501也控制信号处理芯片502读取被选中的读取选行线rs1连接的光敏图像单元。参照上述方式分别在t14、t15、t16时刻依次选中读取选行线rs2、读取选行线rs3、读取选行线rs4各行连接的光敏图像单元，其中，t13时刻早于t14时刻、t14时刻早于t15时刻、t15时刻早于t16时刻，以此实现分段全局曝光模式。

但是在图6所示的分段全局曝光模式的时序示意图中，t12时刻晚于t14时刻，也就表示控制器501在信号处理芯片502读取第二行光敏图像单元之后，才控制复位行选电路504 将第3行复位选行线至第4行复位选行线连接的光敏图像单元同时进行复位，然后再进行曝光，这样使得信号处理芯片502在读取完第二行光敏图像单元以后，需要等待一定的时间(也就是如图6所示的t15到t14之差)，才能读取第三行光敏图像单元，读取出现不连续现象。

参照图7所示，本申请的实施例二提供了分段全局曝光模式的时序示意图二，控制器501 在t21时刻控制复位行选电路503对第1行复位选行线至第2行复位选行线连接的光敏图像单元同时进行复位。并且，控制器在t22时刻控制复位行选电路504对第3行复位选行线至第4行复位选行线连接的光敏图像单元同时进行复位，其中，t21时刻早于t22时刻。并且，在第1行复位选行线至第2行复位选行线连接的光敏图像单元完成复位以后，这2行光敏图像单元同时进行曝光，在第3行复位选行线至第4行复位选行线连接的光敏图像单元完成复位以后，这2行光敏图像单元同时进行曝光。其中，复位行选电路503连接的两行光敏图像单元与复位行选电路504连接的两行光敏图像单元在不同的时刻曝光。在曝光完成后，控制器501在t23时刻控制读取行选电路505将第一行读取选行线rs1连接的光敏图像单元选中，控制器501也控制信号处理芯片502读取被选中的读取选行线rs1连接的光敏图像单元。参照上述方式分别在t24、t25、t26时刻依次选中读取选行线rs2、读取选行线rs3、读取选行线rs4各行连接的光敏图像单元，其中，t23时刻早于t24时刻、t24时刻早于t25时刻、t25 时刻早于t26时刻，以此实现分段全局曝光模式。

在图7所示的分段全局曝光模式的时序示意图中，t22时刻早于t24时刻，也就表示控制器501在信号处理芯片502读取第二行光敏图像单元之前，就控制复位行选电路504将第 3行复位选行线至第4行复位选行线连接的光敏图像单元同时进行复位，然后同时进行曝光，这样可以避免信号处理芯片502读取完第二行光敏图像单元以后，需要等待一定的时间才能读取第三行光敏图像单元，避免了读取的不连续性。同时，相较于图4所示的全局曝光模式的时序示意图，在该分段全局曝光模式中，由于t22时刻早于t24时刻，在该图像传感器包括较多行的光敏图像单元时，读取靠后的光敏图像单元从曝光完成到读取之间的等待时间会变短。例如参照图4所示，第三行光敏图像单元在t1’时刻复位，复位完成后即曝光，但是信号处理芯片是在t4’时刻才读取第三行光敏图像单元的，第三行的光敏图像单元需要在曝光完成后等待一定的时间才能被读取；而参照图7所示，第三行光敏图像单元在t22时刻复位，复位完成后即曝光，信号处理芯片是在t25时刻读取第三行光敏图像单元的，第三行的光敏图像单元在曝光完成后立即被读取，没有等待时间。对比图4和图7所示的第四行光敏图像单元，尽管图4和图7所示的第四行光敏图像单元在曝光完成后都需要等待一定的时间才能被读取，但是图7所示的第四行光敏图像单元的等待时间相较于图4所示的第四行光敏图像单元的等待时间要短。由此，图7所示的分段全局曝光模式可以减少靠后读取的光敏图像单元中的电荷的泄露。在图5所示的图像传感器工作时，也可以对不同的复位行选电路连接的不同区域内的光敏图像单元使用不同的曝光模式。本申请的实施例对复位行选电路503 所使用的曝光模式和复位行选电路504所使用的曝光模式不做限制。

在图5所示的图像传感器中，读取行选电路505、复位行选电路503以及复位行选电路 504均设置于复位选行线的右侧。

参照图8所示，本申请的实施例二提供了第二种图像传感器的结构示意图，其中，读取行选电路505设置于复位选行线的右侧，复位行选电路503以及复位行选电路504设置于复位选行线的左侧。

或者，也可以是，读取行选电路505设置于复位选行线的左侧，复位行选电路503以及复位行选电路504设置于复位选行线的右侧。

参照图9所示，本申请的实施例二提供了第三种图像传感器的结构示意图，读取行选电路505以及复位行选电路503设置于复位选行线的左侧，复位行选电路504设置于复位选行线的右侧。

参照图10所示，本申请的实施例二提供了第四种图像传感器的结构示意图，读取行选电路505以及复位行选电路504设置于复位选行线的左侧，复位行选电路504设置于复位选行线的右侧。

也就表示，读取行选电路505、复位行选电路503以及复位行选电路504中的任一个可以设置于复位选行线的左侧，也可以设置于复位选行线的右侧。本申请的实施例对读取行选电路505、复位行选电路503以及复位行选电路504的摆放位置不做限定。

参照图11所示，本申请的实施例三提供了第一种图像传感器的结构示意图，其中，该图像传感器的读取行选电路505，包括读取行选电路5051和读取行选电路5052，其中，读取行选电路5051连接奇数行的读取选行线，读取行选电路5052连接偶数行的读取选行线。在一个读取行选电路的连接端口有限时，使用两个读取行选电路连接可以避免连接端口不够的问题。

参照图12所示，本申请的实施例三提供了第二种图像传感器的结构示意图，其中，该图像传感器的读取行选电路505，包括读取行选电路5051和读取行选电路5052，其中，读取行选电路5051连接每条读取选行线的第一端(也就是图12所示的读取选行线的左侧)，读取行选电路5052连接每条读取选行线的第二端(也就是图12所示的读取选行线的右侧)。由于读取选行线存在内阻，因此如果仅在读取选行线的一端设置读取行选电路，则读取行选电路输出至读取选行线的电平会随传输的距离而降低，则有可能存在不能有效控制距离读取行选电路最远的一个或多个光敏图像单元；因此在图11所示的图像传感器中，同一读取选行线的两端各连接一个读取行选电路，在需要读取该一行读取选行线连接的光敏图像单元时，两个读取行选电路同时向该一行读取选行线连接的光敏图像单元输出电平，使得该一行读取选行线连接的每一个光敏图像单元接收到的电平均匀，避免了读取选行线的传输内阻的存在造成的压降问题。

参照图13所示，本申请的实施例三提供了第三种图像传感器的结构示意图，其中，该图像传感器的复位行选电路503，包括复位行选子电路5031和复位行选子电路5032；复位行选子电路5031连接第1行复位选行线至第2行复位选行线中任意一条复位选行线的第一端(也就是图13所示的复位选行线的左侧)，复位行选子电路5032连接第1行复位选行线至第2行复位选行线中任意一条复位选行线的第二端(也就是图13所示的复位选行线的右侧)。

复位行选电路504，包括复位行选子电路5041和复位行选子电路5042；其中复位行选子电路5041连接第3行复位选行线至第4行复位选行线中任意一条复位选行线的第一端(也就是图13所示的复位选行线的左侧)，复位行选子电路5042连接第3行复位选行线至第4行复位选行线中任意一条复位选行线的第二端(也就是图13所示的复位选行线的右侧)。

只要保证一行的复位选行线连接至少一个复位行选子电路即可。

由于复位选行线存在内阻，因此如果仅在复位选行线的一端设置复位行选电路，则复位行选电路输出至复位选行线的电平会随传输的距离而降低，则有可能存在不能有效控制距离复位行选电路最远的一个或多个光敏图像单元；因此在图13所示的图像传感器中，同一复位选行线的两端各连接一个复位行选电路，在需要对该一行复位选行线连接的光敏图像单元进行复位时，两个复位行选电路同时向该一行复位选行线连接的光敏图像单元输出电平，使得该一行复位选行线连接的每一个光敏图像单元接收到的电平均匀，避免了复位选行线的传输内阻的存在造成的压降问题。

参照图14所示，本申请的实施例三提供了第四种图像传感器的结构示意图，该图像传感器的读取行选电路505，包括读取行选电路5051和读取行选电路5052，其中，读取行选电路 5051连接每条读取选行线的第一端(也就是图14所示的读取选行线的左侧)，读取行选电路 5052连接每条读取选行线的第二端(也就是图14所示的读取选行线的右侧)。复位行选电路 503，包括复位行选子电路5031和复位行选子电路5032；复位行选子电路5031连接第1行复位选行线至第2行复位选行线中每一条复位选行线的第一端(也就是图14所示的复位选行线的左侧)，复位行选子电路5032连接第1行复位选行线至第2行复位选行线中每一条复位选行线的第二端(也就是图14所示的复位选行线的右侧)。复位行选电路504，包括复位行选子电路5041和复位行选子电路5042；其中复位行选子电路5041连接第3行复位选行线至第4行复位选行线中每一条复位选行线的第一端(也就是图14所示的复位选行线的左侧)，复位行选子电路5042连接第3行复位选行线至第4行复位选行线中每一条复位选行线的第二端(也就是图14所示的复位选行线的右侧)。

参照图15所示，本申请的实施例四提供了一种图像传感器的结构示意图，在该图像传感器包括9行*3列二维阵列分布的光敏图像单元，其中，同一行的光敏图像单元连接一条读取选行线和一条复位选行线，同一列的光敏图像单元连接一条列线cs，图像传感器的9行读取选行线耦合于读取行选电路606。该图像传感器还包括复位行选电路603、复位行选电路604 以及复位行选电路605，其中，第1行复位选行线至第3行复位选行线耦合于复位行选电路 603，第4行复位选行线至第6行复位选行线耦合于复位行选电路604，第7行复位选行线至第9行复位选行线耦合于复位行选电路605，图像传感器的3列列线耦合于信号处理芯片602。读取行选电路606、复位行选电路603、复位行选电路604、复位行选电路605以及信号处理芯片602耦合于控制器601。需要说明的是，图15所示的图像传感器中的3个复位行选电路，也可以是复位行选电路603连接第1行复位选行线和第2行复位选行线，复位行选电路604 连接第3行复位选行线至第5行复位选行线，复位行选电路605连接第6行复位选行线至第 9行复位选行线。也就是说，本申请的实施例对复位行选电路的个数以及每一个复位行选电路连接的复位选行线的数量不做限定。

本申请的实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括上述实施例提供的图像传感器。其中该电子设备可以为摄像设备(例如、摄像头、照相机、摄像机)、计算机、手机、平板电脑、可穿戴设备和车载设备等不同类型的电子设备。本申请实施例对上述电子设备的具体形式不做特殊限制。

在上述实施例中，对各个实施例的描述各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

尽管结合具体特征及其实施例对本申请进行了描述，显而易见的，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本申请的示例性说明，且视为已覆盖本申请范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种图像传感器，包括：M行*N列二维阵列分布的光敏图像单元，其中，同一行的所述光敏图像单元连接一条读取选行线和一条复位选行线，同一列的所述光敏图像单元连接一条列线；所述图像传感器的所述M行读取选行线耦合于读取行选电路；其特征在于，

所述图像传感器还包括第一复位行选电路以及第二复位行选电路；

所述图像传感器的第一行所述复位选行线至第K行所述复位选行线耦合于第一复位行选电路，第K+1行所述复位选行线至第X行所述复位选行线耦合于第二复位行选电路，所述X小于等于所述M；

所述图像传感器的所述N列列线耦合于信号处理芯片；

所述读取行选电路、所述第一复位行选电路、所述第二复位行选电路以及信号处理芯片耦合于控制器；

所述控制器，被配置为控制所述第一复位行选电路和/或所述第二复位行选电路对选取的至少一行所述光敏图像单元进行复位；

当对复位的所述至少一行所述光敏图像单元曝光后，所述控制器，被配置为控制所述读取行选电路逐行选取曝光的至少一行光敏图像单元，并控制所述信号处理芯片逐行读取所述曝光的至少一行光敏图像单元。

2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，

所述控制器，被配置为在所述信号处理芯片读取第K行所述光敏图像单元之前，控制所述第二复位行选电路对第K+1行所述复位选行线至第X行所述复位选行线连接的所述光敏图像单元进行复位。

3.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，

所述控制器，被配置为在第一时刻控制所述第一复位行选电路对第一行所述复位选行线至第K行所述复位选行线连接的所述光敏图像单元进行复位，并且在第二时刻控制所述第二复位行选电路对第K+1行所述复位选行线至第X行所述复位选行线连接的所述光敏图像单元进行复位。

4.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，

所述控制器，被配置为控制所述第一复位行选电路和所述第二复位行选电路按照第1行所述复位选行线至第X行所述复位选行线的顺序，逐行对所述复位选行线连接的所述光敏图像单元进行复位。

5.根据权利要求1-4任一项所述的图像传感器，其特征在于，

在所述复位选行线延伸的方向上，所述第一复位行选电路与所述第二复位行选电路位于所述复位选行线的同一侧；

或者，在所述复位选行线延伸的方向上，所述第一复位行选电路与所述第二复位行选电路分别位于所述复位选行线的两侧。

6.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，

所述读取行选电路，包括第一读取行选电路和第二读取行选电路，其中所述第一读取行选电路连接奇数行的所述读取选行线，所述第二读取行选电路连接偶数行的所述读取选行线。

7.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，

所述读取行选电路，包括第一读取行选电路和第二读取行选电路，

其中所述第一读取行选电路连接每条所述读取选行线的第一端，所述第二读取行选电路连接每条所述读取选行线的第二端。

8.根据权利要求1-4任一项所述的图像传感器，其特征在于，

所述第一复位行选电路，包括第一复位行选子电路和第二复位行选子电路；

所述第一复位行选子电路连接第1行所述复位选行线至所述第K行所述复位选行线中任意一条所述复位选行线的第一端，所述第二复位行选子电路连接所述第1行所述复位选行线至所述第K行所述复位选行线中任意一条所述复位选行线的第二端；

所述第二复位行选电路，包括第三复位行选子电路和第四复位行选子电路；

其中所述第三复位行选子电路连接所述第K+1行所述复位选行线至所述第X行所述复位选行线中任意一条所述复位选行线的第一端，所述第四复位行选子电路连接所述第K+1行所述复位选行线至所述第X行所述复位选行线中任意一条所述复位选行线的第二端。

9.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器还包括第三复位行选电路，其中，第X+1行所述复位选行线至第Y行所述复位选行线耦合于第三复位行选电路，所述X小于所述Y，所述Y小于等于所述M。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1-9任一项所述的图像传感器。

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