[发明专利]测量像素中的电荷的高动态范围图像传感器、方法和介质

说明书

本申请要求于2006年11月14日提交到韩国知识产权局的第10-2006-0112413号韩国专利申请的优先权利益，该申请全部公开于此以资参考。

技术领域

本发明涉及一种测量像素中的电荷的高动态范围图像传感器、方法和介质，更具体地讲，涉及一种当像素达到饱和级别时重新设置像素，并使用像素已经被重新设置的次数、饱和度值以及电荷残余来测量像素中的电荷测量像素中的电荷的高动态范围图像传感器以及测量像素中的电荷的方法。

背景技术

使用于移动装置、机动车或监视器的图像传感器具有大约60dB的动态范围。这种具有相对有限动态范围的图像传感器可能不正确地响应亮度变化，光亮部分和黑暗部分之间的很大差别可能造成模糊图像。因此，不会实现正确的拍摄操作。

具体地讲，如果将被拍摄的物体处于光亮条件下，则图像传感器的像素是饱和的，这妨碍了正常的拍摄操作。

在传统互补型金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器中，当预定像素接收到高强度光，从而其达到饱和级别并且输出恒定输出电压时，相对于光通量的增加输出电压变化很小，引起了图像质量下降的问题。也就是说，如果特定像素达到饱和度级别，则不可能正常测量对于附加光通量的像素的输出电压，这引起了动态范围的减小，最终导致使用图像传感器的相机模块的性能降低。

图1示出传统图像传感器的结构和操作。

如图1所示，光电二极管(PD)11包括电容器13和光学开关15。

首先，如果像素被重新设置，则在操作12，电荷积聚在电容器13上。

然后，电容器13根据在像素接收的光通量开始放电。在操作14，如果像素接收到低强度光，则缓慢执行放电，如果像素接收到高强度光，则快速地执行放电。在数字相机的情况下，在当拍摄时的捕获模式或当聚焦时的预览模式期间可执行电容的放电。

图2示出处于饱和级别的像素的输出电压。

在像素达到饱和级别之前，像素的输出电压根据像素中接收的光通量改变，并且正常执行拍摄。

然而，如果电容器由于在像素被重新设置之前在像素中接收的高强度光放电，则该像素达到饱和状态22和24，根据另外在像素中接收的光通量的输出电压的改变非常小，从而不期望地降低了捕获的图像的质量。

发明内容

本发明的一方面，本发明提供一种扩展动态范围以进行高动态范围成像的高动态范围图像传感器和方法。

根据本发明的一方面，提供一种高动态范围图像传感器，包括：传感器，当像素达到饱和级别时重新设置该像素；存储单元，存储该像素已经被重新设置的次数；和测量单元，使用该像素已经被重新设置的次数，即重新设置的次数以及在该像素被最后重新设置之后剩余的电荷量来测量在该像素中接收的光通量。

根据本发明的另一方面，提供一种测量像素中的电荷的方法，该方法包括：当该像素达到饱和级别时重新设置该像素；存储该像素已经被重新设置的次数；和使用该像素已经被重新设置的次数以及在该像素被最后重新设置之后剩余的电荷量来测量在该像素中接收的光通量。

根据本发明的另一方面，提供一种高动态范围图像传感器，包括：具有像素的图像传感器，接收光通量，并且当该像素达到饱和级别时，重新设置该像素；和测量单元，使用该像素已经被重新设置的次数以及该像素被最后重新设置之后剩余的电荷量测量在该像素中接收的光通量。

根据本发明的另一方面，提供存储实施本发明的方法的计算机可读指令的至少一个计算机可读介质。

附图说明

通过下面结合附图对示例性实施例进行的描述，本发明的上述和/或其他方面、特点和优点将会变得更加清楚和更易于理解，其中：

图1示出传统图像传感器的结构和操作；

图2示出饱和级别的像素的输出电压；

图3示出根据本发明示例性实施例的当像素处于饱和级别时重新设置像素的原理；

图4是根据本发明示例性实施例的图像传感器的框图；

图5至图8示出根据本发明示例性实施例的示例性高动态范围图像传感器的详细示图；

图9是示出当像素达到饱和级别预定次数时重新设置根据本发明示例性实施例的多次输出像素的示例性存储单元的flip-flop的示图；和

图10是示出根据本发明示例性实施例的测量像素中接收的光通量的方法的流程图。

具体实施方式

现在，详细描述本发明示例性实施例，其示例在附图中示出，其中，相同的标号始终表示相同的部件。以下通过参考附图描述示例性实施例以解释本发明。