[發(fā)明專利]一種高動態(tài)范圍的圖像傳感器結構及其驅動方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710927711.7
• 申請日: 2017-10-09
• 公開（公告）號: CN107846559B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設計）人: 曾夕;董林妹;李琛;袁慶;何學紅
• 申請（專利權）人: 上海集成電路研發(fā)中心有限公司;成都微光集電科技有限公司
• 主分類號: H04N5/374
• 分類號: H04N5/374;H01L27/146
• 代理公司: 上海天辰知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;陳慧弘

本發(fā)明公開了一種高動態(tài)范圍的圖像傳感器結構及其驅動方式，所述高動態(tài)范圍的圖像傳感器結構包括光電信號產(chǎn)生單元、信號復位保持單元和信號輸出單元，所述光電信號產(chǎn)生單元的輸出端和所述信號復位保持單元的輸入端相連，所述信號復位保持單元的輸出端和所述信號輸出單元的輸入端相連。本發(fā)明公開的一種高動態(tài)范圍的圖像傳感器結構及其驅動方法，在信號復位保持單元中對于光電二極管產(chǎn)生的電荷分兩處分別進行存儲，從而使得圖像傳感器動態(tài)范圍增大。

技術領域

本發(fā)明涉及圖像傳感器領域，具體涉及一種高動態(tài)范圍的圖像傳感器結構及其驅動方法。

背景技術

隨著圖像傳感器技術的不斷發(fā)展，CMOS圖像傳感器由于具有高集成度、低功耗等優(yōu)點，在電子、監(jiān)控、導航、交通等領域應用越來越廣泛。但隨著CMOS圖像傳感器技術地不斷發(fā)展，對CMOS圖像傳感器的性能的要求也越來越高。

高動態(tài)范圍是衡量CMOS圖像傳感器性能的一個重要指標，動態(tài)范圍越大，圖像質量越高，動態(tài)范圍決定圖像傳感器能夠抓取的圖像質量，也被稱作對細節(jié)的體現(xiàn)能力，為了能在強光與弱光下均能得到優(yōu)秀的圖像質量，研究人員采用了一切可能的技術來提高圖像傳感器像素的動態(tài)范圍。現(xiàn)有技術中為了實現(xiàn)高動態(tài)范圍，通常采用的兩種方法為多次相關采樣和多幀曝光，但多次相關采樣會影響傳感器的幀率，使得電路設計難度加大；而多幀曝光會使得曝光時間延長，傳感器拍攝時間變長。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題為提供一種高動態(tài)范圍的圖像傳感器結構及其驅動方法，在信號復位保持單元中對于光電二極管產(chǎn)生的電荷有兩個存儲點，從而使得圖像傳感器動態(tài)范圍增大。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：一種高動態(tài)范圍的圖像傳感器結構，包括光電信號產(chǎn)生單元、信號復位保持單元和信號輸出單元，所述光電信號產(chǎn)生單元的輸出端和所述信號復位保持單元的輸入端相連，所述信號復位保持單元的輸出端和所述信號輸出單元的輸入端相連。

進一步地，所述光電信號產(chǎn)生單元包括光電二極管和光電開關MOS管，其中，光電二極管的陽極和地相連，陰極和光電開關MOS管的源極相連，光電開關MOS管的柵極與光電傳輸控制信號相連。

進一步地，所述信號復位保持單元包括電容開關MOS管，電容，和復位MOS管，其中，電容開關MOS管的漏極與光電開關MOS管的漏極及復位MOS管的源極相連，電容開關MOS管的源極與電容第一端相連，電容第二端和地相連，電容開關MOS管的柵極與電容開關控制信號相連，復位MOS管的漏極與電源VDD相連，復位MOS管的柵極與復位信號相連。

進一步地，所述信號輸出單元包括信號放大MOS管和信號選擇MOS管，其中，信號放大MOS管的柵極與復位MOS管的源極相連，信號放大MOS管的漏極與電源VDD相連，信號放大MOS管的源極與信號選擇MOS管的源極相連，信號選擇MOS管的柵極與選擇信號相連，信號選擇MOS管的漏極與輸出端相連。

進一步地，所述電容第一端和信號放大MOS管的柵極分別儲存所述光電二極管產(chǎn)生的電荷，并且所述電容第一端和信號放大MOS管的柵極的電信號大小之和等于所述光電二極管轉換的電信號大小。

進一步地，所述光電開關MOS管、電容開關MOS管、復位MOS管、信號放大MOS管和信號選擇MOS管的源極和漏極可以互換。

本發(fā)明提供的一種高動態(tài)范圍的圖像傳感器結構的驅動方法，包括以下步驟：

S01：打開光電開關MOS管、電容開關MOS管和復位MOS管，關斷信號選擇MOS管，光電二極管復位，電容復位；

S02：關斷光電開關MOS管，光電二極管開始曝光，關斷電容開關MOS管和復位MOS管；

S03：打開光電開關MOS管，光電二極管轉換的電信號傳輸?shù)叫盘柗糯驧OS管的柵極；