[實用新型]圖像傳感器和成像系統

有效

• 申請號: 201920687509.6
• 申請日: 2019-05-14
• 公開（公告）號: CN210327777U
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 帕萬·吉爾霍特拉
• 申請（專利權）人: 半導體元件工業有限責任公司
• 主分類號: H04N5/341
• 分類號: H04N5/341;H04N5/345
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 徐川;姚開麗

本實用新型公開了圖像傳感器和成像系統，所述圖像傳感器包括圖像傳感器像素，所述圖像傳感器像素可以包括光電二極管、浮動擴散部和轉移門。列讀出電路經由列線耦接到所述圖像傳感器像素。所述列讀出電路可以包括采樣保持電路、比較電路、殘余測量和求和電路、計數器電路、模擬到數字轉換電路和數字求和電路。所述列讀出電路被配置為對在一個或多個部分中在單個幀內生成的像素圖像信號執行讀出操作，從而擴展成像系統的動態范圍而不修改像素結構以在單個幀內生成高動態范圍圖像。

技術領域

本實用新型整體涉及成像設備，并且更具體地，涉及圖像傳感器和成像系統。

背景技術

圖像傳感器常在電子設備，諸如移動電話、相機和計算機中用來捕獲圖像。在典型布置中，電子設備設置有被布置成像素行和像素列的圖像像素陣列。圖像像素包含用于響應于光(例如，通過光電轉換)生成電荷的光電二極管。通常將電路耦接到各個像素列以讀出來自圖像像素的圖像信號。

通常，圖像場景具有難以在單個圖像幀中正確地捕獲的亮部分和暗部分(例如，由于圖像曝光過度和/或曝光不足)。因此，圖像傳感器通常被配置為捕獲短曝光時間圖像幀和長曝光時間圖像幀并且選擇性地組合這兩個幀以生成捕獲圖像場景的亮部分和暗部分的高動態范圍(HDR)圖像。然而，由于必須捕獲多個圖像幀才能生成單個HDR圖像，圖像傳感器經歷降低的圖像捕獲效率(例如，每秒較低的幀)并且需要附加存儲裝置來存儲長曝光和/或短曝光圖像。

因此，希望提供具有改進的高動態范圍圖像生成能力的成像系統。

實用新型內容

根據一個實施方案，圖像傳感器可以包括：圖像像素，該圖像像素具有被配置為響應于入射光而生成電荷的光敏元件；和列讀出電路，該列讀出電路經由輸出線耦接到圖像像素。列讀出電路可以被配置為分別對生成的電荷的多個部分執行采樣保持操作并且可以包括比較電路，該比較電路被配置為確定對生成的電荷的最終部分的給定采樣保持操作何時已經執行。

根據一個實施方案，成像系統可以包括：處理電路；輸入-輸出電路；圖像傳感器像素陣列，該圖像傳感器像素陣列包括給定圖像像素，該給定圖像像素具有被配置為響應于入射光而生成圖像信號的光電二極管、浮動擴散區以及插置在光電二極管與浮動擴散區之間的晶體管；和讀出電路，該讀出電路經由像素輸出線耦接到給定圖像像素。晶體管可以基于在像素輸出線處的目標擺動電壓而在讀出操作期間部分地激活。讀出電路可以被配置為對在像素輸出線處的對應于圖像信號的至少一部分的圖像讀出電壓執行讀出操作并且將圖像讀出電壓與目標擺動電壓進行比較。

根據一個實施方案，圖像傳感器可以包括：圖像像素陣列，該圖像像素陣列成列和行布置；和列讀出電路，該列讀出電路經由列線耦接到每列圖像像素。列讀出電路可以包括：采樣保持電路，該采樣保持電路被配置為存儲復位讀出電壓和圖像讀出電壓；殘余電壓累積電路，該殘余電壓累積電路被配置為存儲殘余電壓的總和；和計數器電路，該計數器電路被配置為存儲計數值。

附圖說明

圖1是根據一個實施方案的示例性電子設備的圖，該電子設備具有用于使用像素陣列來捕獲圖像的圖像傳感器和處理電路。

圖2為根據一個實施方案的示例性像素陣列以及用于從該像素陣列讀出圖像信號的相關聯讀出電路的示意圖。

圖3是根據一個實施方案的示例性圖像傳感器像素的示意圖。

圖4是根據一個實施方案的示例性系統的框圖，該系統包括在圖像傳感器中的讀出電路和圖像像素并且被配置為擴展圖像傳感器的動態范圍功能性。

圖5是根據一個實施方案的用于以擴展的高動態范圍功能性操作系統諸如圖4中所示的系統的示例性流程圖。

圖6是根據一個實施方案的在讀出電路諸如圖4中所示的讀出電路中的示例性采樣保持電路的電路圖。