自适应光强的高速宽动态脉冲像素结构及图像传感器、电子设备制造技术

本发明专利技术公开一种自适应光强的高速宽动态脉冲像素结构及图像传感器、电子设备，高速宽动态脉冲像素结构包括光电二极管，多个MOS开关晶体管、电容跨阻放大器，CTIA电容，比较器，多个反相器，脉冲信号锁存器，3bit计数器。本发明专利技术提出的像素结构，能够根据光强自适应选择感光节点增益，提高了低光强灵敏度，扩展了动态范围，同时能够实现对高速场景的响应，解决了CMOS图像传感器由于动态范围要求高，采用电容溢流或者采用双增益等结构，需要读出多个信号，读出时间较长的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及像素结构，特别是涉及一种自适应光强的高速宽动态脉冲像素结构及图像传感器、电子设备。

技术介绍

1、在互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor,cmos)图像传感器领域，动态范围(dynamic range,dr)在监控、安防、无人机等应用中都是关键参数，直接影响图像传感器对场景感知的质量。通常在图像传感器设计过程中，需尽量使动态范围最大化，以扩大其适用范围。

2、经典的有源像素图像传感器动态范围有限，在固定曝光时间下，可以感知到的最低光强受到量化和读出噪声的限制；而可感知的最大光强通常受到满阱容量的限制。通过增加曝光时间，可以感知更低的光强，但可测量的最高光强会降低。如果曝光时间减少，可以在较高照度下响应，但在较低照度区域内精度会损失。因此，传感器的动态范围受到像素本身设计的限制，无法通过全局调整积分时间来扩展。通常有源像素图像传感器的动态范围通常在70db以下。对于人眼视觉来说，可感知场景的动态范围在120db左右，相比之下经典有源像素图像传感器的动态范围无法满足人们的本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.自适应光强的高速宽动态脉冲像素结构，其特征在于，包括光电二极管，多个MOS开关晶体管、电容跨阻放大器，CTIA电容，比较器，多个反相器，脉冲信号锁存器，3bit计数器；第一MOS开关晶体管一端连接光电二极管非接地端而另一端接电容跨阻放大器负相输入端，第二MOS开关晶体管与第三MOS开关晶体管、CTIA电容并联电路结构的一端连接光电二极管非接地端，另一端连接CTIA电容输出端；电容跨阻放大器正输入端连接复位电压信号Vrst，输出端连接比较器负输入端；

2.根据权利要求1所述自适应光强的高速宽动态脉冲像素结构，其特征在于，包括工作模式切换逻辑控制单元，用于控制输出多个工作模式...

【技术特征摘要】

1.自适应光强的高速宽动态脉冲像素结构，其特征在于，包括光电二极管，多个mos开关晶体管、电容跨阻放大器，ctia电容，比较器，多个反相器，脉冲信号锁存器，3bit计数器；第一mos开关晶体管一端连接光电二极管非接地端而另一端接电容跨阻放大器负相输入端，第二mos开关晶体管与第三mos开关晶体管、ctia电容并联电路结构的一端连接光电二极管非接地端，另一端连接ctia电容输出端；电容跨阻放大器正输入端连接复位电压信号vrst，输出端连接比较器负输入端；

2.根据权利要求1所述自适应光强的高速宽动态脉冲像素结构，其特征在于，包括工作模式切换逻辑控制单元，用于控制输出多个工作模式切换控制信号，以对应的控制第一mos开关晶体管、第二mos开关晶体管、第六mos开关晶体管以及第七mos开关晶体管、第九mos开关晶体管、第十mos开关晶体管，进行工作模式的切换。

3.根据权利要求2所述自适应光强的高速宽动态脉冲像素结构，其特征在于，所述工作模式切换逻辑控制单元的s0信号输入端连接预判断逻辑单元的输出信号s0及锁存输入信号latchin，根据所述预判断逻辑单元输出信号s0及锁存输入信号latchin，控制输出多个工作模式切换控制信号。

4.根据权利要求3所述自适应光强的高速宽动态脉冲像素结构，其特征在于，包括复位逻辑控制单元，用于控制输出复位控制信号，对应的控制第三mos开关晶体管、第八mos晶体开关管以及第五mos开关晶体管的复位；复位逻辑控制单元的输入端连接脉冲信号锁存器的输出端，同时连接复位信号rst。

5.根据权利要求4所述自适应光强的高速宽动态脉冲像素结构，其特征在于，包括预判断逻辑单元，用于根据光强自适应切换感光节点增益，所述预判断逻辑单元的输入端连接预判断信号sn1与脉冲信号锁存器的输出信号latchout。

6.根据权利要求1-5任一项所述自适应光强的高速宽动态脉冲像素结构，其特征在于，量化高光强时，第二mos开关晶体管、第九m...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐江涛，智雨燕，陈倩，聂凯明，高静，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：