降低LED光源闪烁影响的图像传感器像素结构及成像系统技术方案

本发明专利技术公开了一种降低LED光源闪烁影响的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第一控制晶体管耦接至第一电压源，另一路通过斩波式滚动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不仅能防止过曝，而且能避免LED光源信息丢失，可以将LED信号完整保留，降低了LED光源闪烁的影响。

【技术实现步骤摘要】
降低LED光源闪烁影响的图像传感器像素结构及成像系统
本专利技术涉及图像传感器
，尤其涉及一种降低LED光源闪烁影响的图像传感器像素结构及成像系统。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种降低LED光源闪烁影响的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，本专利技术采用了如下的技术方案：一种降低LED光源闪烁影响的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；第一控制晶体管，所述小面积光电二极管通过所述第一控制晶体管耦接至第一电压源，所述第一控制晶体管用于在所述小面积光电二极管的曝光过程中根据控制信号复位所述小面积光电二极管的电位，以控制所述小面积光电二极管的有效曝光时间；斩波式滚动曝光传输单元，所述小面积光电二极管通过所述斩波式滚动曝光传输单元耦接至所述浮动扩散节点；所述斩波式滚动曝光传输单元用于在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；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。在本专利技术的一个实施例中，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。在本专利技术的一个实施例中，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。在本专利技术的一个实施例中，所述斩波式滚动曝光传输单元包括曝光传输晶体管、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。在本专利技术的一个实施例中，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。在本专利技术的一个实施例中，所述输出单元包括放大器以及行选择晶体管，所述放大器耦接在对应的浮动扩散节点与行选择晶体管之间，所述行选择晶体管耦接至列输出线。在本专利技术的一个实施例中，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，其漏极耦接至第一电压源，其源极耦接至所述行选择晶体管的漏极，所述行选择晶体管的源极耦接至列输出线。一种成像系统，包括像素阵列，所述像素阵列按行和列排列，所述像素阵列中的每个像素包括：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；第一控制晶体管，所述小面积光电二极管通过所述第一控制晶体管耦接至第一电压源，所述第一控制晶体管用于在所述小面积光电二极管的曝光过程中根据控制信号复位所述小面积光电二极管的电位，以控制所述小面积光电二极管的有效曝光时间；斩波式滚动曝光传输单元，所述小面积光电二极管通过所述斩波式滚动曝光传输单元耦接至所述浮动扩散节点；所述斩波式滚动曝光传输单元用于在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；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。在本专利技术的一个实施例中，该成像系统还包括逻辑控制单元、驱动单元、列A/D转换单元以及图像处理单元；其中：所述逻辑控制单元用于控制整个系统的工作时序逻辑；所述驱动单元的一端与所述逻辑控制单元连接，另一端与像素阵列耦接，用于驱动和控制像素阵列中的各控制信号线；所述列A/D转换单元对应像素阵列中的每列像素，用于在所述逻辑控制单元的控制下实现列信号的模拟/数字转换；所述图像处理单元用于在所述逻辑控制单元的控制下对所述列A/D转换单元输出的图像数字信号进行图像处理。在本专利技术的一个实施例中，所述驱动单元包括：行驱动单元，其一端与所述逻辑控制单元连接，另一端与像素阵列耦接，用于向像素阵列提供对应的行控制信号；列驱动单元，其一端与所述逻辑控制单元连接，另一端与像素阵列耦接，用于向像素阵列提供对应的列控制信号。在本专利技术的一个实施例中，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。在本专利技术的一个实施例中，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。在本专利技术的一个实施例中，所述斩波式滚动曝光传输单元包括曝光传输晶体管、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。在本专利技术的一个实施例中，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。在本专利技术的一个实施例中，所述输出单元包括放大器以及行选择晶体管，所述放大器耦接在对应的浮动扩散节点与行选择晶体管之间，所述行选择晶体管耦接至列输出线。在本专利技术的一个实施例中，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，其漏极耦接至第一电压源，其源极耦接至所述行选择晶体管的漏极，所述行选择晶体管的源极耦接至列输出线。本专利技术由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：1)本专利技术提供的图像传感器像素结构通过采用两种不同大小面积的光电二极管组合，对大面积光电二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降低LED光源闪烁影响的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；第一控制晶体管，所述小面积光电二极管通过所述第一控制晶体管耦接至第一电压源，所述第一控制晶体管用于在所述小面积光电二极管的曝光过程中根据控制信号复位所述小面积光电二极管的电位，以控制所述小面积光电二极管的有效曝光时间；斩波式滚动曝光传输单元，所述小面积光电二极管通过所述斩波式滚动曝光传输单元耦接至所述浮动扩散节点；所述斩波式滚动曝光传输单元用于在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；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。...

【技术特征摘要】
1.一种降低LED光源闪烁影响的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；第一控制晶体管，所述小面积光电二极管通过所述第一控制晶体管耦接至第一电压源，所述第一控制晶体管用于在所述小面积光电二极管的曝光过程中根据控制信号复位所述小面积光电二极管的电位，以控制所述小面积光电二极管的有效曝光时间；斩波式滚动曝光传输单元，所述小面积光电二极管通过所述斩波式滚动曝光传输单元耦接至所述浮动扩散节点；所述斩波式滚动曝光传输单元用于在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；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所述的降低LED光源闪烁影响的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所述的降低LED光源闪烁影响的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或2或3所述的降低LED光源闪烁影响的图像传感器像素结构，其特征在于，所述斩波式滚动曝光传输单元包括曝光传输晶体管、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。5.如权利要求4所述的降低LED光源闪烁影响的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。6.如权利要求1所述的降低LED光源闪烁影响的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以及行选择晶体管，所述放大器耦接在对应的浮动扩散节点与行选择晶体管之间，所述行选择晶体管耦接至列输出线。7.如权利要求6所述的降低LED光源闪烁影响的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，其漏极耦接至第一电压源，其源极耦接至所述行选择晶体管的漏极，所述行选择晶体管的源极耦接至列输出线。8.一种成像系统，其特征在于，包括像素阵列，所述像素阵列按行和列排列，所述像素阵列中的每个像素包括：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...

【专利技术属性】
技术研发人员：任冠京，莫要武，徐辰，张正民，高哲，谢晓，邵泽旭，马伟剑，石文杰，
申请(专利权)人：上海晔芯电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31