[發(fā)明專利]高動(dòng)態(tài)像素陣列、像素單元及圖像傳感器

有效

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• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103716558B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳嘉胤
• 申請（專利權(quán)）人: 上海集成電路研發(fā)中心有限公司
• 主分類號: H04N5/374
• 分類號: H04N5/374
• 代理公司: 上海天辰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;林彥之

本發(fā)明公開了一種高動(dòng)態(tài)像素陣列、像素單元及圖像傳感器。像素陣列包括多個(gè)像素單元，每個(gè)像素單元包括若干個(gè)子像素組，每個(gè)子像素組包括一個(gè)第一子像素和至少兩個(gè)第二子像素，所述第一子像素和所述第一子像素包括感光面積不同的第一感光單元和第二感光單元，所述第一感光單元和所述第二感光單元在基底中的設(shè)置位置相鄰。由于整個(gè)像素陣列具有兩種不同感光面積的感光單元，因此感光二極管PD的動(dòng)態(tài)范圍較大，最終提高了圖像傳感器的動(dòng)態(tài)范圍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像傳感器領(lǐng)域，具體地說，涉及一種配置了不同動(dòng)態(tài)范圍的感光單元的高動(dòng)態(tài)像素陣列、像素單元及圖像傳感器。

背景技術(shù)

圖像傳感器在民用和商業(yè)范疇內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。目前，圖像傳感器有CMOS圖像傳感器（CMOS IMAGE SENSOR，以下簡稱CIS）和電荷耦合圖像傳感器（Charge-coupledDevice，以下簡稱CCD）。在專業(yè)的科研和工業(yè)領(lǐng)域，具有高信噪比的CCD圖像傳感器成為首選；在高端攝影攝像領(lǐng)域，能提供高圖像質(zhì)量的CCD圖像傳感器也頗受青睞。而相比之下，在網(wǎng)絡(luò)攝像頭和手機(jī)拍照模塊領(lǐng)域，CMOS圖像傳感器得到了廣泛應(yīng)用。

CCD圖像傳感器與CMOS圖像傳感器相比，前者功耗較高、集成難度較大，而后者功耗低、易集成且分辨率較高。雖然說，在圖像質(zhì)量方面CCD可能會(huì)優(yōu)于CMOS圖像傳感器。但是，隨著CMOS圖像傳感器制造工藝的不斷提高，CMOS圖像傳感器的圖像質(zhì)量已經(jīng)接近于同規(guī)格的CCD圖像傳感器。

通常，CMOS圖像傳感器是基于有源像素傳感器（Active Pixel Sensor，簡稱APS）形成的像素單元，由該像素單元組成圖像傳感器的像素陣列。

基于APS形成的圖像傳感器，其捕捉的圖像的原理為：利用一感光二極管（photodiode，簡稱PD）接收入射光的光子并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換輸出電壓信號；再通過后續(xù)電路如放大電路、濾波去噪電路等處理，最終輸出形成的圖像信號。

但是，基于APS形成的圖像傳感器，其像素陣列的動(dòng)態(tài)范圍基本由感光二極管PD的動(dòng)態(tài)范圍決定。但是，由于在整個(gè)陣列中使用的感光二極管PD為一種規(guī)格，每個(gè)感光二極管PD的感光面積均相同，導(dǎo)致每個(gè)感光二極管PD的動(dòng)態(tài)范圍固定。因此，每個(gè)感光二極管PD的動(dòng)態(tài)范圍固定，使得圖像傳感器的動(dòng)態(tài)范圍較低，有待進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高動(dòng)態(tài)像素陣列、像素單元及圖像傳感器，用以部分或全部克服、部分或全部解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種高動(dòng)態(tài)像素陣列，其包括：多個(gè)像素單元，每個(gè)像素單元包括若干個(gè)子像素組，每個(gè)子像素組包括一個(gè)第一子像素和至少兩個(gè)第二子像素，所述第一子像素和所述第二子像素包括感光面積不同的第一感光單元和第二感光單元，所述第一感光單元和所述第二感光單元在基底中的設(shè)置位置相鄰。

優(yōu)選地，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述第一子像素和第二子像素的形狀均為正多邊形，每個(gè)子像素組中，所述第二子像素圍繞所述第一子像素設(shè)置。

優(yōu)選地，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述第二子像素沿著所述第一子像素外圍對稱設(shè)置。

優(yōu)選地，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述第二子像素在所述第一子像素外圍的設(shè)置位置相鄰或者相對，且位于不同子像素組中的兩個(gè)第一子像素之間。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種高動(dòng)態(tài)像素單元，其包括若干個(gè)子像素組，每個(gè)子像素組包括一個(gè)第一子像素和至少兩個(gè)第二子像素，所述第一子像素和所述第一子像素包括感光面積不同的第一感光單元和第二感光單元，所述第一感光單元和所述第二感光單元在基底中的設(shè)置位置相鄰。

優(yōu)選地，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述第一子像素和第二子像素的形狀均為正多邊形，每個(gè)子像素組中，所述第二子像素圍繞所述第一子像素設(shè)置。