[发明专利]线性-对数响应像素电路和图像传感器

说明书

本公开涉及一种线性‑对数响应像素电路和图像传感器，能够使线性‑对数像素电路的复合输出更具一致性。该像素电路包括：电荷外溢晶体管的第二端与侧溢出控制晶体管的第一端连接，侧溢出控制晶体管的第二端与复位晶体管的第一端连接，复位晶体管的第二端、第一和第二源跟随晶体管的第二端均连接到电源电压，对数响应晶体管的第二端与其栅极连接后连接到第二源跟随晶体管的第一端，第一源跟随晶体管的第一端与第一开关管和行选通管的第一端连接，第一开关管的第二端和第二源跟随晶体管栅极与电平保持电容的一端连接，电平保持电容的另一端接地，第二开关管的第一端与第二源跟随晶体管的第一端连接，光电二极管的一端接地、另一端连接侧溢出控制晶体管的第一端。

技术领域

本公开涉及图像处理领域，具体地，涉及一种线性-对数响应像素电路和图像传感器。

背景技术

为了提升图像传感器的动态范围，提出了线性-对数像素响应技术。如图1所示，该线性-对数响应像素电路在传统对数响应像素电路的基础上，增加了复位晶体管23，其中复位晶体管23和光电二极管21及晶体管22连接。通过引入复位晶体管23，使像素电路工作在积分模式下，弱光下呈线性响应，强光下呈对数响应，通过电源电压V1、V2的取值来调节响应拐点。图1所示的线性-对数响应像素电路的缺点在于，由于复位噪声具有不相关性，所以无法被消除，另外，由于像素复位电平的不同，不同像素的线性输出范围会有所不同，如图2所示，这也会带来额外噪声。

发明内容

本公开的目的是提供一种线性-对数响应像素电路和图像传感器，能够使线性-对数像素电路的复合输出更具有一致性。

根据本公开的第一实施例，提供一种线性-对数响应像素电路，包括电荷外溢晶体管、侧溢出控制晶体管、光电二极管、复位晶体管、对数响应晶体管、第一源跟随晶体管、第二源跟随晶体管、行选通管、电平保持电容、第一开关管、第二开关管，其中：

所述电荷外溢晶体管的第二端与所述侧溢出控制晶体管的第一端连接，所述侧溢出控制晶体管的第二端与所述复位晶体管的第一端连接，所述复位晶体管的第二端、所述第一源跟随晶体管的第二端和所述第二源跟随晶体管的第二端均连接到电源电压，所述对数响应晶体管的第二端与所述对数响应晶体管的栅极连接后连接到所述第二源跟随晶体管的第一端，所述第一源跟随晶体管的第一端与所述第一开关管的第一端和所述行选通管的第一端连接，所述第一开关管的第二端与所述第二源跟随晶体管的栅极和所述电平保持电容的一端连接，所述电平保持电容的另一端接地，所述第二开关管的第一端与所述第二源跟随晶体管的第一端连接，所述光电二极管的一端接地、另一端连接所述侧溢出控制晶体管的第一端。

可选地，所述对数响应晶体管的数量为至少1个。

可选地，所述线性-对数响应像素电路通过调节所述对数响应晶体管、所述第一源跟随晶体管和所述第二源跟随晶体管的宽长比和阈值电压以及所述电平保持电容的容值来确定线性电压输出范围。

可选地，所述对数响应晶体管的供给电压与所述复位晶体管的第一端处的复位电平相关。

可选地，所述线性-对数响应像素电路利用所述侧溢出控制晶体管的关闭来防止溢出电荷对所述复位电平的影响。

根据本公开的第二实施例，提供一种图像传感器，该图像传感器包括根据本公开第一实施例所述的线性-对数响应像素电路。

通过采用上述技术方案，能够使线性-对数响应像素电路的复合输出更具有一致性，解决线性-对数像素对数响应拐点不一致的问题，使当前像素中的对数电源和像素的复位电平具有关联性，这样可以使像素线性响应到对数响应拐点更具有一致性，在提升图像传感器低光效果及动态范围的同时还能够改善其线性-对数响应拐点的一致性。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明