图像传感器及其信号读取控制方法与流程

本发明涉及图像信号控制技术，特别是涉及一种图像传感器及其信号读取控制方法。

背景技术：

1、图像传感器通用于各种电子设备及产品，如数字相机、视频监控设备及人脸识别、无人机等各种产品中，用以捕获和识别图像。

2、在现有的拍照技术当中，需要各种优化方案来提升相位对焦技术，最常用的为拜尔阵列的像素阵列如图1所示，图中的g代表着三原色中的green、r代表着red、b代表着blue。因为人的肉眼对绿色最敏感，因此2x2的像素阵列中采用了两个g。

3、对于图1所示的拜尔阵列，其电路图如图2所示，4个光电二极管对应三种颜色的滤镜，通过tx系列传送管控制光电二极管的信号传送至节点fd上，在通过复位晶体管rst用来复位信号，最后通过控制信号rowsel控制像素选择晶体管rs进行行选操作，从而付出像素信息。

4、但是在目前的普通拜尔阵列中插入相位对焦技术，相位对焦性能相对较差，因此，亟需解决该技术缺陷。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种图像传感器及其信号读取控制方法，用于解决现有技术中相位对焦性能差的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种图像传感器，所述图像传感器包括：

3、像素阵列，包括以拜尔阵列排列的多个像素单元，每个所述像素单元包括以2×2结构布局且具有相同颜色的像素点；其中，所述像素阵列包括对焦像素列，所述对焦像素列中部分蓝色像素或者红色像素替换为绿色像素形成对焦感光像素单元，且所述对焦感光像素单元部分被遮挡，以获取其输出值，并基于所述输出值进行对焦控制；

4、行选择控制线，接收行选控制信号并根据所述行选控制信号控制选择需被读出行的像素单元进行像素信号的读出；

5、所述图像传感器包括正常工作模式和合并读出模式；在所述正常工作模式下，所述像素阵列中像素行逐行读出；在所述合并读出模式下，间隔奇数行的至少两行像素行同时接收行选控制信号，且在所述对焦像素列中，同时接收行选控制信号的对焦感光像素单元与间隔奇数行的非对焦感光像素单元分别对应一个读出通道，其中一个读出通道打开，另一个读出通道关闭。

6、优选地，还包括列线，用于读出需被读取行的像素单元的像素信号，所述列线包括第一列线和第二列线；在所述对焦像素列中，所述对焦感光像素单元通过第一列线读出，与所述对焦感光像素单元间隔奇数行的非对焦感光像素单元通过第二列线读出。

7、优选地，位于同一像素行的每两个所述对焦感光像素单元形成对焦感光像素单元对，且每个所述对焦感光像素单元对中的所述对焦感光像素单元的被遮挡区域互补，以分别获取所述对焦感光像素单元对中每个所述对焦感光像素单元的输出值，并基于所述输出值进行对焦控制。

8、优选地，所述对焦感光像素单元对中的两个所述对焦感光像素单元之间间隔奇数列。

9、优选地，所述对焦感光像素单元占据所述像素阵列的3％。

10、优选地，各像素列中，同时接收行选控制信号的两个像素单元中的一个像素单元通过所述第一列线读出，另一个像素单元通过所述第二列线读出。

11、优选地，所述行选择控制线包括第一组行选择控制线和第二组选择控制线；

12、所述像素阵列包括设置有所述对焦感光像素单元的对焦像素行，所述第一组行选择控制线用于控制所述对焦像素行中非对焦感光像素单元进行像素信号的读出；所述第二组行选择控制线用于控制所述对焦像素行中所述对焦感光像素单元对进行像素信号的读出；

13、在所述正常工作模式下，所述第一组行选择控制线用于控制非对焦感光像素单元进行像素信号的读出，所述第二组行选择控制线用于控制对焦感光像素单元进行像素信号的读出；

14、在所述合并读出模式下，所述对焦像素行不进行像素信号的读出，其中，第k行第m列、第k行第m+2列、第k+2行第m列和第k+2行第m+2列的四个像素单元同时接收行选控制信号，上述四个像素单元中，位于同一像素行且间隔一个像素单元的相邻像素单元通过同一列线合并读出，位于同一像素列且间隔一个像素单元的相邻像素单元二者通过不同列线读出；其中，k与m均为正整数。

15、优选地，设置有所述对焦感光像素单元的第n行像素行与第n-2行像素行的所述行选择控制线对称设置，其中，n为大于等于2的正整数。

16、优选地，所述第n-2行像素行对应设置有所述第一组行选择控制线和所述第二组行选择控制线；

17、在所述第n-2行像素行中，所述第一组行选择控制线用于控制与所述第n行像素行中的对非焦感光像素单元位于同一列的像素单元进行像素信号的读出，所述第二组行选择控制线用于控制与所述第n行像素行中的对焦感光像素单元位于同一列的像素单元进行像素信号的读出。

18、优选地，所述第一组行选择控制线输出第一控制信号至第n行像素行和第n-2行像素行，以分别控制第n行像素行和第n-2行像素行中非对焦感光像素单元进行像素信号的读出；

19、所述第二组行选择控制线输出第二控制信号至所述第n-2行像素行，以控制所述第n-2行像素行中与所述第n行像素行中的对焦感光像素单元位于同一列的像素单元进行像素信号的读出；

20、所述第二组行选择控制线输出第三控制信号至所述第n行像素行，以控制所述第n行像素行中对焦感光像素单元进行像素信号的读出。

21、为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种图像传感器的信号读取控制方法，所述方法至少包括以下步骤：

22、控制所述像素阵列进入对焦模式；

23、接收控制信号，并根据所述控制信号控制需被读出行的像素单元进行像素信号的读出；

24、行选择控制线用于控制所述对焦像素列中一个对焦感光像素单元的第一区域进行像素信号的读出，并通过第一列线输出第一输出值；

25、行选择控制线用于控制所述对焦像素列中另一个对焦感光像素单元的第二区域进行像素信号的读出，并通过第一列线输出第二输出值；所述第二区域与所述第一区域形成对焦感光像素单元的互补区域；

26、根据所述第一输出值和第二输出值进行对焦控制。

27、优选地，所述根据所述第一输出值和所述第二输出值进行对焦控制包括：

28、根据所述第一输出值生成第一相位值；

29、根据所述第二输出值生成第二相位值；

30、根据所述第一相位值和所述第二相位值进行对焦控制。

31、优选地，所述方法还包括：

32、控制所述像素阵列进入正常工作模式，所述行选择控制线依次输出行选控制信号至各像素行，以使所述像素阵列中像素行逐行读出；

33、控制所述像素阵列进入合并读出模式，间隔奇数行的每两行像素行同时接收行选控制信号；在设置有对焦感光像素单元的像素列中，控制所述对焦感光像素单元通过第一列线读出的通道开启，且与所述对焦感光像素单元间隔奇数行的非对焦感光像素单元通过第二列线读出的通道关闭；或者，

34、在设置有对焦感光像素单元的像素列中，所述对焦感光像素单元通过第一列线读出的通道关闭，且与所述对焦感光像素单元间隔奇数行的非对焦感光像素单元通过第二列线读出的通道开启。

35、优选地，设置两组行选择控制线，其中，第一组行选择控制线用于控制所述第n-2行像素行中与所述第n行像素行中的非对焦感光像素单元位于同一列的像素单元进行像素信号的读出；第二组行选择控制线用于控制所述第n-2行像素行中与所述第n行像素行中的对焦感光像素单元位于同一列的像素单元进行像素信号的读出。

36、优选地，在所述合并读出模式下，控制所述对焦像素行的像素信号的读出通道关闭，控制第k行第m列、第k行第m+2列、第k+2行第m列和第k+2行第m+2列的四个像素单元同时接收行选控制信号，所述四个像素单元中，位于同一像素行且间隔一个像素单元的相邻像素单元通过同一列线合并读出，位于同一像素列且间隔一个像素单元的相邻像素单元二者分别通过第一列线和第二列线读出。

37、如上所述，本发明的一种图像传感器及其信号读取控制方法，具有以下有益效果：

38、本发明的图像传感器通过优化布局的像素阵列，通过同时接收的控制信号实现控制选择需被读取行的像素单元分别同时进行像素信号的读出；本发明像素阵列中的像素单元布局可以实现更大的像素范围和感光区域，且像素单元包括的四个像素点为采用同一个控制信号，可以极大提升像素处理速度，并进一步提升像素处理的帧率。