像素阵列及同时实现LFM和HDR的图像传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种像素阵列，由若干像素单元组成，每个像素单元包括第一组像素和第二组像素，其中，第二组像素的光电二极管的垂直方向上用开孔金属遮挡。此外还公开了能够同时实现LFM和HDR的图像传感器，通过对有遮挡处理的像素进行超长曝光，其他像素正常曝光，再分别以高、低增益读出正常曝光像素的图像和一帧低增益超长曝光像素的图像，最后将这三帧图像合成。像合成。像合成。

【技术实现步骤摘要】
像素阵列及同时实现LFM和HDR的图像传感器


[0001]本技术涉及图像传感器技术，更具体地，实施例涉及一种像素阵列及同时实现LFM和HDR的图像传感器。

技术介绍

[0002]随着自动驾驶时代的到来，车载芯片的需求呈几何级增长。例如，在自动驾驶L3级别中，传感器模块中的摄像头从3
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4个/车提升至最高达22个，分辨率从1MP上升至8MP甚至是15MP。在此发展趋势下，高清高画质的图像传感器才能满足市场需求。
[0003]然而，由于具有功耗低、寿命长、可靠性高等优点，LED照明正逐步取代传统的照明方式，这使得LED闪烁的问题尤其突出。所谓图像传感器的LED闪烁现象是指，当图像传感器曝光时间正好在LED熄灭的期间内，此时图像传感器拍到的图像就是暗的，而其他期间拍到的图像是亮的，这就带来一些不可预知的安全隐患。因此，LED闪烁抑制(LED Flicker Mitigation，简称LFM)是车载用图像传感器亟需解决的。
[0004]图像动态范围是指图像中最亮处与最暗处的亮度之比。由于普通彩色图像的动态范围要远小于自然界中的真实场景，因此对亮度差异较大的场景获得的图像会存在高光区域和黑暗区域，而高动态范围HDR技术能使高光和黑暗区域获得比普通彩色图像更多的细节和层次，从而更接近于真实的视觉效果。
[0005]从已公开的报道来看，斩波技术和分离像素技术均能够实现LFM和HDR。其中，斩波技术因需要多次曝光，曝光控制相对复杂；而分离像素技术即分大小像素，因制造难度大导致成本较高，应用受限。鉴于此，需要提供一种制造难度小、曝光次数少、易控制的方案，能够同时实现LFM和HDR的图像传感器。

技术实现思路

[0006]本技术所要解决的技术问题是在降低制造难度、曝光次数的前提下，同时实现LED闪烁抑制和高动态范围。
[0007]本技术的目的旨在提供一种能够同时实现LED闪烁抑制和HDR的图像传感器。
[0008]本技术通过以下技术方案实现：
[0009]在一方面，本申请提供一种像素阵列，其由若干像素单元组成，每个像素单元包括第一组像素和第二组像素，其中，第二组像素的光电二极管的垂直方向上用开孔金属遮挡。
[0010]进一步地，所述像素单元的电路包括：第一光电二极管的阴极接第一传输控制管MN1的漏极，第二光电二极管的阴极接第二传输控制管MN2的漏极，第三光电二极管的阴极接第三传输控制管MN3的漏极，第四光电二极管的阴极接第四传输控制管MN4的漏极，第一传输控制管MN1的源极、第二传输控制管MN2的源极、第三传输控制管MN3的源极和第四传输控制管MN4的源极的公共端接增益调节管MN6的源极，增益调节管MN6的漏极接复位晶体管MN5的源极，复位晶体管MN5的漏极接电源VDD，复位晶体管MN5的源极与增益调节管MN6的漏极的公共端接电容C；增益调节管MN6的源极接源极跟随管MN7的栅极，源极跟随管MN7的源
极接像素选择管MN8的漏极，源极跟随管MN7的漏极接VDD，像素选择管MN8的源极输出像素信号；
[0011]第一传输控制管MN1的栅极接控制信号线tx1，第二传输控制管MN2的栅极接控制信号线tx2，第三传输控制管MN3的栅极接控制信号线tx3，第四传输控制管MN4的栅极接控制信号线tx4，复位晶体管的栅极接控制信号线rx，增益调节管MN6的栅极接控制信号线fdg，像素选择管的栅极接控制信号线sx。
[0012]进一步地，所述开孔金属的孔的形状为圆柱体、长方体、正方体或倒圆锥结构，且孔的内壁粗糙。
[0013]在另一方面，本申请提供一种具有上述像素阵列的图像传感器，该图像传感器包括：
[0014]像素阵列，由上述像素单元组成，用于将光信号转化为电信号，并输入比较器模块的信号输入端；
[0015]斜坡发生器，用于产生斜坡信号，比较器的参考电压信号；
[0016]比较器，用于将像素信号和参考电压信号进行比较，当斜坡信号与参考电压信号相交时，比较器发生翻转；
[0017]计数器，用于将模拟信号转为量化计数值，当斜坡发生时开始计数，当比较器发生翻转时停止计数；
[0018]数据处理电路，用于对计数器输出的数字信号进行处理。
[0019]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0020]1、通过采用开孔金属遮挡光电二极管的方式，使得该光电二极管对应的像素能够超长时间曝光而不过曝。
[0021]2、金属的孔采用倒锥形且内壁粗糙的结构，既增大了像素接受光的入射角度范围，同时又不会增加过多的光量。
[0022]3、曝光次数少，易控制。对于用开孔的金属遮挡的像素，采用超长曝光，其余像素正常曝光。
[0023]4、在像素结构变化较小的前提下，通过对遮挡处理的像素进行超长曝光，其他像素正常曝光，再分别以高、低增益读出正常曝光像素的图像和一帧低增益超长曝光像素的图像，最后将这三帧图像合成，这样既实现了LED闪烁抑制又实现了HDR。
附图说明
[0024]此处所说明的附图用来提供对本技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本技术实施例的限定。
[0025]图1示出了本公开的2
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2像素电路的结构示意图；
[0026]图2示出本公开的倒锥形金属孔的结构示意图；
[0027]图3示出本公开的一种用金属遮挡的像素的剖面图；
[0028]图4示出本公开的另一种用金属遮挡的像素的剖面图；
[0029]图5示出本公开的像素电路的动作时序；
[0030]图6示出本公开的RGB像素阵列的结构示意图；
[0031]图7示出本公开的像素电路实现LED闪烁抑制的工作原理图；
[0032]图8示出本公开的像素电路实现高动态范围的工作原理图；
[0033]图9示出本技术图像传感器的结构示意图。
具体实施方式
[0034]为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本技术作进一步的详细说明，本技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本技术，并不作为对本技术的限定。为了简洁，本文将不对本领域公知的技术进行描述，若有未特别详细说明的过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现的。
[0035]如图6所示，本公开提供了一种像素阵列，由若干像素单元组成，每个像素单元包括第一组像素和第二组像素，其中，第二组像素的光电二极管的垂直方向上用开孔的金属遮挡。
[0036]如图1所示，本公开还提供了像素单元的电路结构，下文以2
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2的像素单元为例进行说明，作为一种可能的实施方式，本公开的像素单元的电路包括：第一光电二极管的阴极接第一传输控制管MN1的漏极，第二光电二极管的阴极接第二传输控制管MN2的漏极，第三光电二极管的阴极接第三传输控制管MN3的漏极，第四光电二极管的阴极接第四传输控制管MN4的漏极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种像素阵列，其特征在于，该像素阵列由若干像素单元组成，每个像素单元包括第一组像素和第二组像素，其中，第二组像素的光电二极管的垂直方向上用开孔金属遮挡；所述开孔金属的孔形状为圆柱体、长方体、正方体或倒圆锥结构，且孔的内壁粗糙。2.根据权利要求1所述的像素阵列，其特征在于，所述像素单元的电路包括：第一光电二极管的阴极接第一传输控制管MN1的漏极，第二光电二极管的阴极接第二传输控制管MN2的漏极，第三光电二极管的阴极接第三传输控制管MN3的漏极，第四光电二极管的阴极接第四传输控制管MN4的漏极，第一传输控制管MN1的源极、第二传输控制管MN2的源极、第三传输控制管MN3的源极和第四传输控制管MN4的源极的公共端接增益调节管MN6的源极，增益调节管MN6的漏极接复位晶体管MN5的源极，复位晶体管MN5的漏极接电源VDD...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：创视微电子成都有限公司，
类型：新型
国别省市：