[發明專利]單次拍攝生成高動態范圍圖像的圖像傳感器

有效

• 申請號: 201310753980.8
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103686007B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 李琛;康曉旭
• 申請（專利權）人: 上海集成電路研發中心有限公司
• 主分類號: H04N5/374
• 分類號: H04N5/374;H04N5/3745
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;陳慧弘

1.一種單次拍攝生成高動態范圍圖像的圖像傳感器，其特征在于，包括：

多個像素單元，每個所述像素單元包括多個像素組，每個所述像素組包括至少一個第一像素以及數量大于所述第一像素的多個第二像素；

多個開關控制電路，與所述多個像素組一一對應相連，每一所述開關控制電路用于在同一曝光時間下，選中與其對應相連的所述像素組并將選中的所述像素組的第一像素的感光單元的信號和第二像素的感光單元的信號依次輸出，以在同一曝光時間下分別生成低感光圖像和高感光圖像。

2.根據權利要求1所述的圖像傳感器，其特征在于，每一所述開關控制電路包括多個傳輸管、懸浮節點、復位管、源跟隨器和行選通管，每一所述傳輸管與和所述開關控制電路對應連接的所述像素組的每一個像素的感光單元對應相連；所述多個傳輸管的漏極、所述源跟隨器的柵極、所述復位管的源極連接于所述懸浮節點；每一所述行選通管用于選中和所述開關控制電路對應相連的所述像素組，且將選中的所述像素組的第一像素和第二像素的輸出信號依次輸出至外圍電路進行處理，以將所述低感光圖像和高感光圖像合并。

3.根據權利要求2所述的圖像傳感器，其特征在于，所述多個傳輸管具有各自獨立的選通信號，用以在所述曝光時間的第一時間段內將所述第一像素的感光單元的信號并行輸出至所述懸浮節點；之后在所述曝光時間的第二時間段內將所述第二像素的感光單元的信號并行輸出至所述懸浮節點。

4.根據權利要求3所述的圖像傳感器，其特征在于，在所述傳輸管由所述選通信號開啟之前，所述復位管對所述懸浮節點進行電荷清空和復位。

5.根據權利要求1至4任一項所述的圖像傳感器，其特征在于，所述像素單元的排布采用bayer模式，每個所述像素單元包括一個紅色像素組、兩個綠色像素組、一個藍色像素組。

6.根據權利要求1至4任一項所述的圖像傳感器，其特征在于，所述多個像素單元的各第一像素和各第二像素組成像素陣列，所述像素陣列中相鄰行的像素在列方向上交錯排列。

7.一種根據權利要求1所述的圖像傳感器在單次拍攝下生成高動態范圍圖像的方法，其特征在于，在同一曝光時間下進行如下步驟：

步驟S1，選中各所述像素組；

步驟S2，輸出選中的所述像素組中的第一像素的感光單元的信號，以獲得低感光度圖像；

步驟S3，輸出選中的所述像素組中的第二像素的感光單元的信號，以獲得高感光度圖像；所述低感光度圖像和高感光度圖像用以生成所述高動態范圍圖像。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，每一所述開關控制電路包括多個傳輸管、懸浮節點、復位管、源跟隨器和行選通管，每一所述傳輸管與和所述開關控制電路對應連接的所述像素組的每一個像素的感光單元對應相連；所述多個傳輸管的漏極、所述源跟隨器的柵極、所述復位管的源極連接于所述懸浮節點；所述步驟S1中通過每一所述開關控制電路的行選通管選中和所述開關控制電路對應連接的所述像素組。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，步驟S2包括：

步驟S21，對各個所述懸浮節點進行電荷清空和復位；

步驟S22，并行開啟與各選中的所述像素組的第一像素的感光單元對應相連的傳輸管，關斷與各選中的所述像素組的第二像素的感光單元對應相連的傳輸管，以將各選中的所述像素組的第一像素的感光單元的信號并行輸出至各個所述懸浮節點；之后關斷與各選中的所述像素組的第一像素的感光單元對應相連的傳輸管；

步驟S23，通過各所述開關控制電路的源跟隨器和行選通管將各選中的所述像素組的第一像素的感光單元的信號輸出至外圍電路進行處理，以形成所述低感光度圖像。

10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，步驟S3包括：

步驟S31，對各個所述懸浮節點進行電荷清空和復位；

步驟S32，并行開啟與各選中的所述像素組的第二像素的感光單元對應相連的傳輸管，以將各選中的所述像素組的第二像素的感光單元的信號并行輸出至各個所述懸浮節點；之后關斷與各選中的所述像素組的第二像素的感光單元對應相連的傳輸管；

步驟S33，通過各所述開關控制電路的源跟隨器和行選通管將各選中的所述像素組的第二像素的感光單元的信號輸出至外圍電路進行處理，以形成所述高感光度圖像。