[发明专利]具有LED闪烁衰减的HDR图像传感器像素结构及成像系统

权利要求书

1.一种具有LED闪烁衰减的HDR图像传感器像素结构，其特征在于，包括：

大面积光电二极管以及小面积光电二极管，用于累积光电效应产生的电荷以响应入射光；

复位晶体管，其第一端耦接至第一电压源，用于根据复位控制信号重置浮动扩散节点的电压；

双转换增益控制单元，耦接于所述复位晶体管的第二端与浮动扩散节点之间，用于实现增益控制和电荷存储；

第一传输晶体管，所述大面积光电二极管通过所述第一传输晶体管耦接至浮动扩散节点；所述第一传输晶体管用于将所述大面积光电二极管累积的电荷转移至浮动扩散节点；

滚动曝光传输单元，所述小面积光电二极管通过所述滚动曝光传输单元耦接至浮动扩散节点或者耦接至所述双转换增益控制单元与复位晶体管之间的节点；所述滚动曝光传输单元用于在滚动曝光模式下将所述小面积光电二极管累积的电荷转移至浮动扩散节点或者转移至所述浮动扩散节点与所述双转换增益控制单元，以及用于在全局曝光模式下控制所述小面积光电二极管的曝光时间；

全局曝光传输单元，所述小面积光电二极管通过所述全局曝光传输单元耦接至所述浮动扩散节点；所述全局曝光传输单元用于在全局曝光模式的曝光过程中将所述小面积光电二极管累积的电荷进行存储，并在曝光结束后将存储的电荷转移至所述浮动扩散节点；以及用于在滚动曝光模式下控制所述小面积光电二极管的曝光时间；

输出单元，耦接至所述浮动扩散节点，用于对所述浮动扩散节点的电压信号进行放大输出。

2.如权利要求1所述的具有LED闪烁衰减的HDR图像传感器像素结构，其特征在于，所述双转换增益控制单元包括双转换增益控制晶体管以及双转换增益电容器，所述双转换增益控制晶体管耦接于所述复位晶体管的第二端与浮动扩散节点之间；所述双转换增益电容器的第一端子耦接在所述双转换增益晶体管与复位晶体管之间的节点，其第二端子连接地端或连接至固定电压值。

3.如权利要求2所述的具有LED闪烁衰减的HDR图像传感器像素结构，其特征在于，所述双转换增益电容器为单独的电容器件或者为所述复位晶体管与所述双转换增益控制晶体管的连接点对地的寄生电容。

4.如权利要求1所述的具有LED闪烁衰减的HDR图像传感器像素结构，其特征在于，所述滚动曝光传输单元包括滚动曝光传输晶体管，所述小面积光电二极管通过所述滚动曝光传输晶体管耦接至所述浮动扩散节点或者耦接至所述双转换增益控制单元与复位晶体管之间的节点。

5.如权利要求1或2或4所述的具有LED闪烁衰减的HDR图像传感器像素结构，其特征在于，所述全局曝光传输单元包括全局曝光传输晶体管、曝光控制晶体管以及存储电容器，所述小面积光电二极管通过所述曝光控制晶体管及所述全局曝光传输晶体管耦接至所述浮动扩散节点，所述存储电容器的第一端子耦接在所述曝光控制晶体管与所述全局曝光传输晶体管之间的节点，其第二端子耦接至所述曝光控制晶体管的栅极或连接地端或连接至固定电压值。

6.如权利要求5所述的具有LED闪烁衰减的HDR图像传感器像素结构，其特征在于，所述存储电容器为单独的电容器件或者为所述曝光控制晶体管的寄生电容。

7.如权利要求1所述的具有LED闪烁衰减的HDR图像传感器像素结构，其特征在于，所述第一电压源为可变电压源。

8.如权利要求1所述的具有LED闪烁衰减的HDR图像传感器像素结构，其特征在于，所述输出单元包括放大器，所述放大器耦接在浮动扩散节点与列输出线之间，用于对所述浮动扩散节点的电压信号进行放大输出。

9.如权利要求8所述的具有LED闪烁衰减的HDR图像传感器像素结构，其特征在于，所述放大器为源极跟随晶体管，所述源极跟随晶体管的栅极耦接至所述浮动扩散节点，其漏极耦接至第二电压源，其源极耦接至列输出线。