具有多阶段读出的数字像素阵列制造技术

公开了装置的示例。在一些示例中，装置可以包括数字像素单元阵列，每个数字像素单元包括光电二极管和存储器件，存储器件用于存储基于曝光周期中由光电二极管生成的电荷而生成的数字输出。该装置还可以包括图像处理器，该图像处理器被配置为：从数字像素单元阵列的第一组数字像素单元的存储器件接收第一数字输出；从第一组数字像素单元中确定第二组数字像素单元，第二组数字像素单元的第一数字输出满足一个或更多个预定条件；基于第二组数字像素单元，识别第三组数字像素单元；接收由第三组数字像素单元生成的第二数字输出；并且基于第二数字输出执行图像处理操作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有多阶段读出的数字像素阵列背景本公开总体上涉及图像传感器，且更具体地涉及包括接口电路的像素单元结构，该接口电路用于确定用于图像生成的光强度。典型的图像传感器包括光电二极管，用于通过将光子转换成电荷(例如，电子或空穴)来感测入射光。图像传感器还包括浮置节点(floatingnode)，该浮置节点被配置为电容器，以收集曝光周期期间光电二极管生成的电荷。收集的电荷可以在电容器处产生电压。电压可以被缓冲并馈送到模数转换器(ADC)，ADC可以将电压转换成表示入射光强度的数字值。概述本公开涉及图像传感器。更具体地且没有限制地，本公开涉及一种像素单元阵列，其支持曝光周期中的多阶段读出(multi-stagereadouts)以生成图像帧。在一个示例中，提供了一种装置。该装置可以包括数字像素单元阵列，每个数字像素单元包括光电二极管和存储器件，该存储器件被配置为存储基于曝光周期中光电二极管生成的电荷量而生成的数字输出。该装置还可以包括图像处理器，该图像处理器被配置为：从数字像素单元阵列的第一组数字像素单元的存储器件接收第一数字输出；从第一组数字像素单元中确定第二组数字像素单元，第二组数字像素单元的第一数字输出满足一个或更多个预定条件；基于第二组数字像素单元，识别第三组数字像素单元，从该第三组数字像素单元接收基于曝光周期中由第三组数字像素单元的光电二极管生成的电荷量而生成的第二数字输出，该第三组数字像素单元是数字像素单元阵列的一部分；接收由第三组数字像素单元生成的第二数字输出；并且至少基于第二数字输出来执行一个或更多个图像处理操作。在一些方面，每个数字像素单元包括一个或更多个比较器，比较器被配置为生成第一比较器输出，其指示在曝光周期内由每个数字像素单元的光电二极管接收的光强度是否超过第一阈值。第一数字输出可以包括来自第一组数字像素单元的第一比较器输出。在一些方面，一个或更多个比较器还被配置成生成第二比较器输出，该第二比较器输出指示在曝光周期内由每个数字像素单元的光电二极管接收的光强度是否低于第二阈值。第一数字输出可以包括来自第一组数字像素单元的第一比较器输出或第二比较器输出中的至少一个。在一些方面，每个数字像素单元的存储器件被配置为存储量化值，该量化值表示曝光周期内每个数字像素单元的光电二极管接收的光的强度，该量化值包括多个比特。第一数字输出可以包括存储在第一组数字像素单元的存储器件中的量化值的比特子集。第二数字输出可以包括存储在第三组数字像素单元的存储器件中的量化值。在一些方面，第一组数字像素单元包括数字像素单元阵列的每个数字像素单元。在一些方面，第一组数字像素单元可以包括比数字像素单元阵列的数字像素单元的总数更少的一组数字像素单元。在一些方面，第三组数字像素单元可以包括第二组数字像素单元。在一些方面，每个数字像素单元可以包括电容器和计数器，该电容器用于累积由光电二极管在曝光周期期间生成的电荷，该计数器被配置为在第一测量模式中生成第一计数器输出，该第一计数器输出表示在电容器处累积的电荷量达到预定阈值的时间的测量值。第一组数字像素单元可以被配置为基于第一计数器输出来生成第一数字输出。在一些方面，计数器还被配置成在第二测量模式中，生成表示当曝光周期结束时电容器处累积的电荷量的测量值的第二计数器输出。第三组数字像素单元可以被配置为基于第一计数器输出或第二计数器输出来生成第二数字输出。在一些方面，电容器具有可配置的电容。电容器可以被配置为在第一测量模式中比在第二测量模式中具有更高的电容。在一些方面，一个或更多个预定条件可以包括：第一数字输出指示在曝光周期内由第一组数字像素单元的数字像素单元的光电二极管接收的光强度超过预定阈值。在一些方面，预定阈值基于与眼球的闪光(glint)相关联的光强度。在一些方面，预定阈值基于当被红外照明器照射时被物理对象反射的红外光的强度。在一些方面，一个或更多个预定条件包括：第一数字输出匹配与预定图像特征相关联的光强度分布模式。在一些方面，可以从第三组数字像素单元的存储器件接收第二数字输出。在一些方面，可以从帧缓冲器接收第二数字输出。在一些方面，图像处理器还被配置为基于第二组数字像素单元识别第四组数字像素单元，从第四组数字像素单元接收第三数字输出，第四组数字像素单元是数字像素单元阵列的一部分并且不同于第三组数字像素单元。图像处理器可以接收由第四组数字像素单元生成的第三数字输出，并且可以基于第三数字输出来执行一个或更多个图像处理操作。在一些方面，第二数字输出和第三数字输出可以具有不同的比特深度(bit-depth)。在一些方面，第三数字输出可以包括比较器输出，该比较器输出指示第四组数字像素单元的光电二极管在曝光周期内接收的光强度是否超过阈值，而第二数字输出可以表示第三组数字像素单元的光电二极管在曝光周期内接收的光强度的量化结果。在另一个示例中，提供了一种方法。该方法包括从数字像素单元阵列的第一组数字像素单元的存储器件接收第一数字输出，第一数字输出是基于在曝光周期中由第一组数字像素单元中的每一个的光电二极管生成的电荷量而生成的；从第一组数字像素单元中确定第二组数字像素单元，第二组数字像素单元的第一数字输出满足一个或更多个预定条件；基于第二组数字像素单元识别第三组数字像素单元，从第三组数字像素单元接收第二数字输出，第三组数字像素单元是数字像素单元阵列的一部分，并且第二数字输出是基于在曝光周期中由第三组数字像素单元中的每一个的光电二极管生成的电荷量而生成的；从第三组数字像素单元的存储器件接收第二数字输出；以及基于第二数字输出执行一个或更多个图像处理操作。在一些方面，至少一些第一数字输出表示在第一组数字像素单元的每一个的电容器处累积的电荷量达到预定阈值的时间的测量值。在一些方面，预定阈值基于与眼球的闪光相关联的光强度。在一些方面，预定阈值基于当被红外照明器照射时被物理对象反射的红外光的强度。在一些方面，至少一些第二数字输出表示以下之一：当曝光周期结束时，在第三组数字像素单元的电容器处累积的电荷量的测量值，或者在电容器处累积的电荷量超过饱和阈值的时间的测量值。在一些方面，一个或更多个预定条件包括：第一数字输出匹配与预定图像特征相关联的光强度分布模式。在一些方面，第三组数字像素单元是基于从数字像素单元阵列中识别与第二组数字像素单元相距预定距离的数字像素单元来确定的。在一些方面，第三组数字像素单元是基于识别环绕第二组数字像素单元的预定形状的数字像素单元区域来确定的。附图简述参考以下附图描述说明性实施例。图1A和图1B是近眼显示器的实施例的示意图。图2是近眼显示器的横截面的实施例。图3示出了具有单个源组件的波导显示器的实施例的等轴视图。图4示出了波导显示器的实施例的横截面。图5是包括近眼显示器的系统实施例的框图。图6A、图6B和图6C示出了可以由图5的近眼显示器执行的对象识别和跟踪操作的示例。图7示出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，包括：/n数字像素单元阵列，每个数字像素单元包括：/n光电二极管；和/n存储器件，其被配置为存储基于曝光周期中由所述光电二极管生成的电荷量而生成的数字输出；以及/n图像处理器，其被配置为：/n从所述数字像素单元阵列的第一组数字像素单元的所述存储器件接收第一数字输出；/n从所述第一组数字像素单元中确定第二组数字像素单元，所述第二组数字像素单元的第一数字输出满足一个或更多个预定条件；/n基于所述第二组数字像素单元，识别第三组数字像素单元，从所述第三组数字像素单元接收第二数字输出，所述第二数字输出基于在所述曝光周期中由所述第三组数字像素单元的光电二极管生成的电荷量而生成，所述第三组数字像素单元是所述数字像素单元阵列的一部分；/n接收由所述第三组数字像素单元生成的所述第二数字输出；和/n至少基于所述第二数字输出执行一个或更多个图像处理操作。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180124 US 62/621,336;20190123 US 16/255,5281.一种装置，包括：
数字像素单元阵列，每个数字像素单元包括：
光电二极管；和
存储器件，其被配置为存储基于曝光周期中由所述光电二极管生成的电荷量而生成的数字输出；以及
图像处理器，其被配置为：
从所述数字像素单元阵列的第一组数字像素单元的所述存储器件接收第一数字输出；
从所述第一组数字像素单元中确定第二组数字像素单元，所述第二组数字像素单元的第一数字输出满足一个或更多个预定条件；
基于所述第二组数字像素单元，识别第三组数字像素单元，从所述第三组数字像素单元接收第二数字输出，所述第二数字输出基于在所述曝光周期中由所述第三组数字像素单元的光电二极管生成的电荷量而生成，所述第三组数字像素单元是所述数字像素单元阵列的一部分；
接收由所述第三组数字像素单元生成的所述第二数字输出；和
至少基于所述第二数字输出执行一个或更多个图像处理操作。


2.根据权利要求1所述的装置，其中每个数字像素单元包括一个或更多个比较器，所述一个或更多个比较器被配置为生成第一比较器输出，所述第一比较器输出指示在所述曝光周期内由每个数字像素单元的光电二极管接收的光的强度是否超过第一阈值；和
其中所述第一数字输出包括来自所述第一组数字像素单元的所述第一比较器输出。


3.根据权利要求2所述的装置，其中所述一个或更多个比较器还被配置为生成第二比较器输出，所述第二比较器输出指示在所述曝光周期内由每个数字像素单元的光电二极管接收的光的强度是否低于第二阈值；和
其中所述第一数字输出包括来自所述第一组数字像素单元的所述第一比较器输出或所述第二比较器输出中的至少一个。


4.根据权利要求1所述的装置，其中每个数字像素单元的所述存储器件被配置为存储量化值，所述量化值表示在所述曝光周期内每个数字像素单元的光电二极管接收的光的强度，所述量化值包括多个比特；
其中所述第一数字输出包括存储在所述第一组数字像素单元的所述存储器件中的所述量化值的比特子集；和
其中所述第二数字输出包括存储在所述第三组数字像素单元的所述存储器件中的所述量化值。


5.根据权利要求4所述的装置，其中所述第一组数字像素单元包括所述数字像素单元阵列的每个数字像素单元。


6.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一组数字像素单元包括比所述数字像素单元阵列的数字像素单元的总数更少的一组数字像素单元。


7.根据权利要求1所述的装置，其中所述第三组数字像素单元包括所述第二组数字像素单元。


8.根据权利要求1所述的装置，其中每个数字像素单元包括：
电容器，其用于累积在所述曝光周期期间由所述光电二极管生成的电荷；和
计数器，其被配置为在第一测量模式中生成第一计数器输出，所述第一计数器输出表示所述电容器处累积的电荷量达到预定阈值的时间的测量值；和
其中所述第一组数字像素单元被配置成基于所述第一计数器输出生成所述第一数字输出。


9.根据权利要求8所述的装置，其中所述计数器还被配置成在第二测量模式中，生成表示当所述曝光周期结束时在所述电容器处累积的电荷量的测量值的第二计数器输出；和
其中所述第三组数字像素单元被配置为基于所述第一计数器输出或所述第二计数器输出来生成所述第二数字输出。


10.根据权利要求9所述的装置，其中所述电容器具有可配置的电容；和
其中所述电容器被配置为在所述第一测量模式中比在所述第二测量模式中具有更高的电容。


11.根据权利要求1所述的装置，其中所述一个或更多个预定条件包括：所述第一数字输出指示在所述曝光周期内由所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新桥，
申请(专利权)人：脸谱科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US