具有扩展的动态范围的数字像素制造技术

在一个示例中，一种装置包括：光电二极管、电荷存储单元和模数转换器(ADC)电路。在第一模式中，ADC电路可以将表示存储在电荷存储单元处的溢出电荷的量的第一电压与第一斜坡电压进行比较，以产生第一判定；并且基于第一判定输出获得第一数字值。在第二模式中，ADC电路可以将表示存储在光电二极管中的剩余电荷量的第二电压与第二斜坡电压进行比较，以产生第二判定，并基于第二判定获得第二数字值。ADC电路可以基于第一判定输出或第二判定输出之一来确定光电二极管是否饱和，并输出第一数字值或第二数字值之一来表示入射光的强度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有扩展的动态范围的数字像素背景本公开总体上涉及图像传感器，且更具体地涉及包括接口电路的像素单元结构，用于确定用于图像生成的光强度。典型的图像传感器包括光电二极管，用于通过将光子转换成电荷(例如，电子或空穴)来感测入射光。图像传感器还包括浮置节点(floatingnode)，该浮置节点被配置为电容器，以收集曝光周期期间光电二极管产生的电荷。收集的电荷可以在电容器处产生电压。电压可以被缓冲并馈送到模数转换器(ADC)，模数转换器可以将电压量化为表示入射光的强度的数字值。然而，量化的准确度会受到各种噪声源(例如浮置节点处的暗电流)的影响。概述本公开涉及图像传感器。更具体地，但不限于，本公开涉及像素单元。本公开还涉及操作像素单元的电路以在不同的测量模式中测量入射光的强度。本公开提供了一种用于测量入射光的强度的装置。在一个示例中，该装置包括：光电二极管、电荷存储单元和模数转换器(ADC)电路。在第一测量模式中，ADC电路被配置为：将表示存储在电荷存储单元处的溢出电荷量的第一电压与第一斜坡电压进行比较，以产生第一判定；并且基于第一判定获得第一数字值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，包括：/n光电二极管；/n电荷存储单元；和/n模数转换器(ADC)电路，其被配置为：/n在第一测量模式中：/n将表示存储在所述电荷存储单元处的溢出电荷量的第一电压与第一斜坡电压进行比较，以产生第一判定；和/n基于所述第一判定，获得第一数字值；/n在第二测量模式中：/n将表示所述光电二极管中存储的剩余电荷量的第二电压与第二斜坡电压进行比较，以产生第二判定；和/n基于所述第二判定，获得第二数字值；/n基于所述第一判定或所述第二判定之一，确定所述光电二极管是否饱和；和/n基于所述光电二极管是否饱和，输出所述第一数字值或所述第二数字值以表示入射光的强度。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180418 US 62/659,695;20190411 US 16/382,0151.一种装置，包括：
光电二极管；
电荷存储单元；和
模数转换器(ADC)电路，其被配置为：
在第一测量模式中：
将表示存储在所述电荷存储单元处的溢出电荷量的第一电压与第一斜坡电压进行比较，以产生第一判定；和
基于所述第一判定，获得第一数字值；
在第二测量模式中：
将表示所述光电二极管中存储的剩余电荷量的第二电压与第二斜坡电压进行比较，以产生第二判定；和
基于所述第二判定，获得第二数字值；
基于所述第一判定或所述第二判定之一，确定所述光电二极管是否饱和；和
基于所述光电二极管是否饱和，输出所述第一数字值或所述第二数字值以表示入射光的强度。


2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二测量模式在所述第一测量模式之后执行。


3.根据权利要求2所述的装置，还包括：
计数器，其被配置为生成计数值；
存储器；和
寄存器，其被配置为存储指示所述光电二极管是否饱和的标志；
其中，所述ADC电路被配置成：
基于所述第一判定，将来自所述计数器的第一计数值作为所述第一数字值存储在所述存储器中；和
基于所述标志是否指示所述光电二极管饱和，或者在所述存储器中保持所述第一数字值，或者用来自所述计数器的第二计数值作为所述第二数字值来重写所述第一数字值。


4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述光电二极管是否饱和的确定基于所述第一判定；和
其中，所述第一斜坡电压的电压范围基于浮置漏极节点处的暗电流的预测量，所述浮置漏极节点是所述电荷存储单元的一部分。


5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述第一斜坡电压的电压范围还基于在曝光周期内由所述暗电流沉积的噪声电荷的预测量以及所述电荷存储单元的电荷存储容量。


6.根据权利要求4所述的装置，其中，所述ADC电路被配置为基于确定所述光电二极管在所述第一测量模式中饱和：
将所述标志设置为第一值，以指示所述光电二极管在所述第一测量模式中饱和；和
基于所述标志的所述第一值，在所述第二测量模式中，将所述第一数字值保持在所述存储器中，而不在所述存储器中用所述第二数字值重写所述第一数字值。


7.根据权利要求4所述的装置，其中，所述ADC电路被配置为基于确定所述光电二极管在所述第一测量模式中不饱和：
将所述标志设置为第二值，以指示所述光电二极管在所述第一测量模式中不饱和；和
基于所述标志的所述第二值，在所述第二测量模式中将所述第二数字值存储在所述存储器中。


8.根据权利要求3所述的装置，其中，所述光电二极管是否饱和的确定基于所述第二判定。


9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述ADC电路被配置为在所述第一测量模式中，基于所述第一判定...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈松，刘新桥，高伟，安德鲁·塞缪尔·贝尔科维奇，
申请(专利权)人：脸谱科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US