CMOS的圖像傳感器182a能實現(xiàn)65至120dB的動態(tài)范圍。
[0054]圖6A中覆蓋像素250的是電互連262的二維柵格，電互連262與像素250、行電路296 (也在圖5中)、以及列電路270電連接。行電路296和列電路270使能一個或者多個處理和操作任務(wù)，例如尋址像素、解碼信號、信號放大、模-數(shù)信號轉(zhuǎn)換、施加定時、讀出和復(fù)位信號等。使用芯片上的行電路296和列電路270，可以對基于CMOS的圖像傳感器陣列182a進(jìn)行操作，以在X-Y坐標(biāo)系中選擇性地尋址，并且從單獨像素中讀出數(shù)據(jù)。也可以以圖像傳感器4的適當(dāng)編程方式對基于CMOS的圖像傳感器陣列182a進(jìn)行操作，以選擇性地對整幀像素的部分尋址和讀出。例如，在這些實施例中，讀出的像素部分能夠?qū)⑵谕袼貐^(qū)外的非期望像素排除在外。被讀像素部分還能夠代表區(qū)域中的像素采樣，這樣感興趣區(qū)中的單獨像素，像素行、像素列不被讀出。結(jié)合圖9A、9B、9C詳細(xì)描述窗口幀操作模式中的圖像傳感器4的進(jìn)一步細(xì)節(jié)，其中，圖像傳感器4從少于圖像傳感器陣列182的所有像素中選擇性地尋址并且讀出圖像數(shù)據(jù)。通常，圖像傳感器4能夠被編程或設(shè)置為從基于CMOS的圖形傳感器陣列182a中選擇性的尋址、并且讀出來自陣列中第一多個像素的圖像數(shù)據(jù)，而與選擇性地尋址并且讀出陣列中的第二多個像素?zé)o關(guān)。
[0055]在一個實施例中，像素結(jié)構(gòu)可以如授予Eastman Kodak公司的申請?zhí)枮?，986，297的美國專利中描述的那樣。該專利題為“具有電子快門高光溢出保護(hù)和低串影的彩色有源像素傳感器”(Color Active Pixel Sensor withElectronic Shuttering，Ant1-blooming and Low Cross-talk)。特別地，在第3列第35行到第55行和第5列第25行到第55行中，此申請描述了申請附圖1A、2A(在此復(fù)制為圖6B、圖6C)中示出的像素結(jié)構(gòu)的有關(guān)區(qū)域的橫截面。本公開指出了圖6B中的像素包括光敏二極管270，光敏二極管270具有垂直溢漏274、中轉(zhuǎn)門276、浮置擴(kuò)散280、復(fù)位門282、復(fù)位漏284、以及光屏蔽286。光屏蔽光圈288、彩色濾光片290、以及微透鏡292。微透鏡292放置在光電檢測器上，這樣，光穿過彩色濾光片290后，通過微透鏡292將光聚焦到光屏蔽光圈288中。因此，進(jìn)入光敏二極管270的光具有在由彩色濾光片290確定的預(yù)定帶寬內(nèi)的波長。此專利描述了圖6C示出的第二像素結(jié)構(gòu)，第二像素結(jié)構(gòu)在很多方面與圖6B中的實施例相似，除了圖6C中有兩個傳輸門294、296，以及存儲區(qū)298。在兩個情況下，通過使用絕光層或重疊層有效地覆蓋除了光電檢測器(在該情況下，是光電二極管270)的所有區(qū)域來構(gòu)造光屏蔽，以使入射光只指向光電二極管區(qū)。光屏蔽區(qū)中的光圈的產(chǎn)生抑制了像素之間的串影，光屏蔽區(qū)將光電子的產(chǎn)生限制在光檢測器區(qū)域。圖6C中，浮置擴(kuò)散的標(biāo)識為281，復(fù)位門的標(biāo)識為283，復(fù)位漏的標(biāo)識為285。在一些實施例中，應(yīng)用申請?zhí)枮?，986，297的美國專利中描述的像素結(jié)構(gòu)，可以省略彩色濾光片290，在其它實施例中，可以省略微透鏡292。
[0056]圖9A、9B、以及9C示出了圖像傳感器像素陣列，其中，陰影區(qū)表示當(dāng)圖像傳感器陣列以窗口幀操作模式被操作時，可以被選擇性地尋址并且被讀出的多組位置上鄰近的像素；
[0057]圖像傳感器4從圖像傳感器陣列模塊182讀出窗口幀圖像數(shù)據(jù)。CMOS圖像傳感器可以在窗口幀操作模式下操作。在窗口幀操作模式下，只讀出相應(yīng)于圖像傳感器陣列的可選擇尋址的所有像素的子集的圖像數(shù)據(jù)。參考圖9A、9B、以及9C描述在窗口幀操作模式下的圖像傳感器4的示例，其中，使用代表10X10的像素塊的每個正方形柵格代表圖像傳感器陣列，并且其中陰影區(qū)2802、2804、以及2806代表被選擇性尋址和選擇性讀出的像素。在圖9A的實施例中，示出了窗口幀操作模式，其中，通過選擇性地尋址和只讀出包括在圖像傳感器陣列模塊182的中心的一組行像素的像素中心行圖案，而從圖像傳感器陣列182讀出窗口圖像數(shù)據(jù)?？蛇x地，在窗口幀操作模式下，圖像傳感器4可以選擇性地尋址和從圖像傳感器陣列模塊182的一個單行像素選擇性地讀出圖像數(shù)據(jù)。進(jìn)一步，在窗口幀操作模式下，圖像傳感器4可以選擇性的尋址，并且從行2802a和2802b選擇性地讀出圖像數(shù)據(jù)。在圖9B的實施例中，示出窗口幀操作模式，其中，通過選擇性地尋址和只讀出在圖像傳感器陣列模塊182的中心的位置上鄰近的像素集(即，互相鄰近的像素集)，而從圖像傳感器陣列模塊182讀出窗口幀圖像數(shù)據(jù)。在圖9C的實施例中，示出窗口幀操作模式，其中，通過選擇性地讀出位置上連續(xù)像素的間隔分離的10X10塊群，而從圖像傳感器陣列模塊182讀出窗口圖像數(shù)據(jù)。在結(jié)合圖9A、9B、以及9C描述的所有的窗口幀操作模式中，選擇性的尋址，并且讀出相應(yīng)于小于圖像傳感器像素的一半的圖像數(shù)據(jù)。當(dāng)在窗口幀操作模式下操作時，圖像傳感器4可以采集相應(yīng)于如圖9A、9B、9C中所示的一個或者更多圖案或者其它圖案中的像素上的入射光圖像數(shù)據(jù)。圖像數(shù)據(jù)的這種集合可以包括灰度值集，并且可以稱為窗口幀圖像數(shù)據(jù)。
[0058]與存儲模塊116存儲整幀圖像數(shù)據(jù)，然后整幀圖像數(shù)據(jù)的一部分被指定為將經(jīng)過進(jìn)一步處理的感興趣區(qū)(樣品區(qū))的可選操作模式相比，此處描述窗口幀操作模式。在窗口幀操作模式下，在采集整幀圖像數(shù)據(jù)所需的時間片段內(nèi)，可以采集幀圖像數(shù)據(jù)。
[0059]參考圖10描述使用圖像傳感器4從目標(biāo)采集圖像數(shù)據(jù)的過程300。在各種實施例中，目標(biāo)可以包含例如一維或者二維條形碼的符號體系。步驟302中，根據(jù)例如壓下觸發(fā)器216或者檢測到圖像傳感器4視野中物體的存在，激活模塊124啟動過程300。在一個實施例中，根據(jù)過程300，控制模塊112可以接收響應(yīng)于壓下觸發(fā)器216或者檢測到物體的信號，并且響應(yīng)地給各種模塊(例如，照明模塊104和圖像采集模塊108)發(fā)出信號。過程300還包括激活全局電子快門以同時曝光圖像傳感器陣列中多行的多個像素，從而將入射輻射光轉(zhuǎn)換為電荷(步驟312)。響應(yīng)于曝光控制定時脈沖354，而同時激活多個像素。在一個實施例中，響應(yīng)于曝光控制定時脈沖354的開始部分360，而同時激活多個像素。
[0060]參考本發(fā)明的例子，全局電子快門允許圖像傳感器中所有像素同時感光。在一個實施例中，曝光期少于3.7毫秒。
[0061]仍然參考圖10，過程300還包括處理經(jīng)過光轉(zhuǎn)化而生成的電荷以產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)(步驟316)。如上所述，處理可以包括，例如，放大入射輻射生成的數(shù)據(jù)。處理還包括在多個像中的每個的屏蔽部分存儲生成的圖像數(shù)據(jù)值。過程300還包括從多個像素讀出并且處理存儲的圖像數(shù)據(jù)值(步驟320)。如上所述，處理可以包括放大入射輻射生成的數(shù)據(jù)，并且將生成的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。處理還可以包括在圖像傳感器陣列模塊182的多個像素上存儲相應(yīng)于入射光的一組數(shù)字信號值作為幀圖像數(shù)據(jù)(步驟320)。步驟320中的圖像傳感器4可以在存儲模塊116中存儲包括多個N比特(灰度)像素值的幀圖像數(shù)據(jù)，每個像素值代表到多個像素中一個上的入射光。在一個實施例中，由讀出定時控制脈沖368控制多個像素的讀出，讀出定時控制脈沖368由傳感器陣列控制模塊186生成。在一個實施例中，讀出定時控制脈沖368包括傳輸?shù)蕉鄠€像素中每個的多個脈沖。在一個此實施例中，由控制模塊112協(xié)調(diào)包括具有全局電子快門控制模塊190的傳感器陣列控制模塊186的圖像采集模塊104的操作，以實現(xiàn)曝光354控制定時脈沖中的交迭。
[0062]在圖11A所示的一個實施例中，讀出控制定時脈沖368在曝光控制定時脈沖354完結(jié)之后開始。在圖11B所示的另一實施例中，讀出控制定時脈沖36V在曝光控制定時脈沖354'完結(jié)時開始。在進(jìn)一步實施例中，當(dāng)曝光控制定時脈沖和讀出控制定時脈沖依次發(fā)生時，它們相互交迭。
[0063]參考過程300 (圖10)，圖像傳感器4可以設(shè)置為。自動識別模塊152執(zhí)行的解碼處