【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及cmos图像传感器，特别是涉及一种图像传感器及提升动态范围的方法。
技术介绍
1、cmos图像传感器(cis)可使用于智能手机、汽车、安全监控、机器人和ar/vr(增强现实/虚拟现实)等设备，随着逐渐过渡到物联网时代，对智能、互联和自主消费产品的强劲需求推动了这一趋势。作为回应，领先的图像传感器设计师、供应商和世界铸造厂继续推进技术创新，以促进图像传感器所捕捉的图像噪声更低、动态范围更高、图像更清晰。
2、图像传感器所采集在黑暗环境下的图像清晰可见，需要放大来自微弱光线的信号，同时尽可能地抑制非光信号噪声；此外，在明亮环境下，图像传感器采集图像，需要接收大量的强光并加以量化；这些图像特征，可以使用动态范围参数来表征，动态范围越高图像质量越好，越能采集更宽光强范围的图像。因此，如何提升cmos图像传感器的动态范围，是本领域技术人员迫切需要解决的技术问题。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种图像传感器及提升动态范围的方法，用于解决现有cmos图像传感器动态范围低的问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种图像传感器，所述图像传感器包括：像素阵列、列接收电路、模数转换电路、强度判断电路及行译码电路；
3、所述像素阵列包括按行和列排布呈阵列的若干个像素，各像素结构相同，包括至少两个感光单元，基于时序控制信号控制各像素中至少一个感光单元进行曝光操作并产生像素信号输出；
4、
5、所述模数转换电路接收所述像素信号并对其进行模数转换以输出量化信号，以及，接收模数控制信号并基于所述模数控制信号控制所述量化信号输出至后级；
6、所述强度判断电路接收所述量化信号并对其进行强度判断，在判断强度满足环境强度要求时输出所述模数控制信号，反之输出调控信号；
7、所述行译码电路接收所述调控信号并基于所述调控信号调节所述时序控制信号，以此调控各像素中参与曝光操作的感光单元的数量。
8、可选地，所述像素包括：至少两个感光单元、复位晶体管及源跟随晶体管；
9、各感光单元结构相同，包括感光器件及传输晶体管；所述感光器件的第一端接地，第二端连接所述传输晶体管的第一端；所述传输晶体管的控制端接入相应传输控制信号，第二端连接漂浮扩散有源区；
10、所述复位晶体管的控制端接入复位控制信号，第一端连接所述漂浮扩散有源区，第二端接入电源电压；
11、所述源跟随晶体管的控制端连接所述漂浮扩散有源区，第一端输出所述像素信号，第二端接入电源电压；
12、其中，所述时序控制信号包括至少两个传输控制信号及复位控制信号。
13、可选地，所述像素还包括选择晶体管，控制端接入选择控制信号，第一端输出所述像素信号，第二端连接所述源跟随晶体管的第一端；其中，所述时序控制信号还包括选择控制信号。
14、可选地，所述感光器件、所述传输晶体管、所述复位晶体管及所述源跟随晶体管置于同一半导体基体中；在所述像素还包括选择晶体管时，所述感光器件、所述传输晶体管、所述复位晶体管、所述源跟随晶体管及所述选择晶体管置于同一半导体基体中。
15、可选地，所述感光器件、所述传输晶体管、所述复位晶体管及所述源跟随晶体管均为n型器件；在所述像素还包括选择晶体管时，所述感光器件、所述传输晶体管、所述复位晶体管、所述源跟随晶体管及所述选择晶体管均为n型器件。
16、可选地，至少部分感光器件的面积相同。
17、可选地，至少部分感光器件的面积不同。
18、本专利技术还提供一种提升图像传感器动态范围的方法，所述图像传感器的像素阵列中各像素结构相同，包括至少两个感光单元；所述方法包括：
19、基于时序控制信号控制各像素中相应感光单元进行曝光操作并产生像素信号；
20、依次对各列像素信号进行模数转换并产生相应量化信号；
21、对所述量化信号进行强度判断；
22、若判断强度满足环境强度要求，则将所述量化信号输出至后级，反之，则通过调控时序控制信号来调控各像素中参与曝光操作的感光单元的数量。
23、可选地，对所述量化信号进行强度判断的方法包括：
24、基于感光单元的数量n，将暗光信号至强光信号所跨强度基于n+1个阈值分为n个强度区间，其中，n为大于等于2的正数；
25、对所述量化信号进行强度判断得到所述判断强度，并将所述判断强度归类至其中一个强度区间；
26、判断归类的强度区间是否满足环境强度要求；
27、若归类的强度区间满足环境强度要求，则将所述量化信号输出至后级；
28、若归类的强度区间未满足环境强度要求，则在归类的强度区间小于环境强度要求时，通过调控时序控制信号来增加参与曝光操作的感光单元的数量，在归类的强度区间大于环境强度要求时，通过调控时序控制信号来减少参与曝光操作的感光单元的数量。
29、可选地，增加或减少感光单元数量使判断强度满足环境强度要求的过程通过至少一次调控来实现。
30、如上所述，本专利技术的图像传感器及提升动态范围的方法，通过像素阵列、列接收电路、模数转换电路、强度判断电路及行译码电路的设计，实现根据环境光强来调整各像素中参与曝光操作的感光器件的数量，也即，调整图像传感器的感度，以此调整弱光和强光图像信号的像素曝光响应灵敏度，提升图像信号的动态范围。
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1.一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括：像素阵列、列接收电路、模数转换电路、强度判断电路及行译码电路；
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述像素包括：至少两个感光单元、复位晶体管及源跟随晶体管；
3.根据权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，所述像素还包括选择晶体管，控制端接入选择控制信号，第一端输出所述像素信号，第二端连接所述源跟随晶体管的第一端；其中，所述时序控制信号还包括选择控制信号。
4.根据权利要求2或3所述的图像传感器，其特征在于，所述感光器件、所述传输晶体管、所述复位晶体管及所述源跟随晶体管置于同一半导体基体中；在所述像素还包括选择晶体管时，所述感光器件、所述传输晶体管、所述复位晶体管、所述源跟随晶体管及所述选择晶体管置于同一半导体基体中。
5.根据权利要求4所述的图像传感器，其特征在于，所述感光器件、所述传输晶体管、所述复位晶体管及所述源跟随晶体管均为N型器件；在所述像素还包括选择晶体管时，所述感光器件、所述传输晶体管、所述复位晶体管、所述源跟随晶体管及所述选择晶体管均为N型器件。>
6.根据权利要求2或3所述的图像传感器，其特征在于，至少部分感光器件的面积相同。
7.根据权利要求2或3所述的图像传感器，其特征在于，至少部分感光器件的面积不同。
8.一种提升图像传感器动态范围的方法，其特征在于，所述图像传感器的像素阵列中各像素结构相同，包括至少两个感光单元；所述方法包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，对所述量化信号进行强度判断的方法包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，增加或减少感光单元数量使判断强度满足环境强度要求的过程通过至少一次调控来实现。
...【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括：像素阵列、列接收电路、模数转换电路、强度判断电路及行译码电路；
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述像素包括：至少两个感光单元、复位晶体管及源跟随晶体管；
3.根据权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，所述像素还包括选择晶体管，控制端接入选择控制信号，第一端输出所述像素信号，第二端连接所述源跟随晶体管的第一端；其中，所述时序控制信号还包括选择控制信号。
4.根据权利要求2或3所述的图像传感器，其特征在于，所述感光器件、所述传输晶体管、所述复位晶体管及所述源跟随晶体管置于同一半导体基体中；在所述像素还包括选择晶体管时，所述感光器件、所述传输晶体管、所述复位晶体管、所述源跟随晶体管及所述选择晶体管置于同一半导体基体中。
5.根据权利要求4所述的图像传感...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭同辉，石文杰，邵泽旭，
申请(专利权)人：思特威上海电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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