[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有效

专利信息
申请号: 201810173062.0 申请日: 2018-03-01
公开(公告)号: CN108419030B 公开(公告)日: 2021-04-20
发明(设计)人: 莫要武;徐辰;张正民;任冠京;高哲;谢晓;邵泽旭;马伟剑;石文杰 申请(专利权)人: 思特威(上海)电子科技股份有限公司
主分类号: H04N5/355 分类号: H04N5/355
代理公司: 上海汉声知识产权代理有限公司 31236 代理人: 胡晶
地址: 201203 上海市浦东新区中国(上*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 具有 led 闪烁 衰减 hdr 图像传感器 像素 结构 成像 系统
【说明书】:

发明公开了一种具有LED闪烁衰减的HDR图像传感器像素结构及成像系统,该像素结构的复位晶体管的一端耦接至第一电压源,其另一端通过双转换增益控制单元耦接至浮动扩散节点;其大面积光电二极管通过第一传输晶体管耦接至浮动扩散节点,其小面积光电二极管一路通过滚动曝光传输单元耦接至浮动扩散节点或复位晶体管与双转换增益控制单元之间的节点,另一路通过全局曝光传输单元耦接至浮动扩散节点。由于采用两种不同大小面积的光电二极管组合,利用大面积光电二极管持续曝光来捕获弱光信息,利用小面积光电二极管间断性地曝光来捕捉LED光源信号(高亮信号),从而使得该像素结构能衰减LED光源频闪,从而使得该像素结构能够适用于拍摄含有LED光源的物体。

技术领域

本发明涉及图像传感器技术领域,尤其涉及一种具有LED闪烁衰减的HDR图像传感器像素结构及成像系统。

背景技术

LED光源在各个领域应用越来越广泛,由于LED光源是由脉冲电压驱动,亮度会以人眼无法觉察的频率闪动。图像传感器是智能系统中重要的信息获取组件,传统的图像传感器在拍摄含有LED光源的物体时,如果曝光时间过长图像会过曝,过短可能会缺少光源亮度信息,这些都会造成对LED光源信息的误判,比如交通信号灯、汽车尾灯等,进而可能造成重大的事故损失。

因而,有必要针对LED光源闪动提供对应的图像传感器像素结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有LED闪烁衰减的HDR图像传感器像素结构及成像系统,以解决现有的像素结构不能适应LED光源闪动的问题。

为了解决上述技术问题,本发明采用了如下的技术方案:

一种具有LED闪烁衰减的HDR图像传感器像素结构,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。

在本发明的一个实施例中,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。

在本发明的一个实施例中,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。

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