[发明专利]高动态范围图像传感器

说明书

技术领域

本发明大体来说涉及图像传感器，且更特定来说涉及具有两个光敏区域的图像传感器。偏振器覆盖所述区域中的一者使得两个部分的饱和度不同以适应不同的照明条件。

背景技术

用于汽车中的照相机的图像传感器需要具有比标准图像传感器大5倍多的动态范围。这是因为直射或反射的日光使阴影中的细节模糊。为使阴影及强光条件中的细节成像，已使用数种不同的方法。一种方法(例如美国专利3,919,587)使用具有光电二极管的像素，所述光电二极管具有非线性光响应。在另一方法中，美国专利6,777,661使用具有两个光敏区域的像素，所述光敏区域具有高光及低光光响应。最后，美国专利6,069,377使用计时器来测量达到饱和度所花费的时间且读出此时间以及所测量的电荷。

现有技术的缺点是尤其来自湿道路表面的反射日光可如此亮以致具有正常动态范围的10倍多的图像传感器仍不足以使反射的日光及阴影中的对象成像。

图1图解说明正从道路表面反射的光。入射于道路表面上的光的电场向量经随机地偏振。所述光具有平行及垂直于道路入射平面的近似相等的电场。在反射之后，所述光具有强偏振，其具有平行于入射平面(道路表面)的电场向量。注意，太阳镜通常经设计而具有滤除具有平行于道路表面的电场向量的光的偏振器。

相机可将偏振器置于图像传感器前面，但此由于额外成本而并非合意的，且其移除来自低光阴影的光的50％。

本发明提供一种能够选择性地除去从道路表面反射的日光同时允许使来自其它对象的光成像的图像传感器。本发明还将偏振器与所述图像传感器集成在一起。

发明内容

根据本发明的一个方面，本发明包含一种图像传感器，其包括多个像素，每一像素包括：第一光敏区域，其响应于光而收集电荷且具有第一敏感度；第二光敏区域，其响应于光而收集电荷且具有低于所述第一光敏区域的所述敏感度的第二敏感度；及偏振器，其横跨所述第二光敏区域。

依据对优选实施例的以下详细描述和所附权利要求书的审阅并参考随附图式将更清楚地理解及了解本发明的这些及其它方面、目标、特征以及优点。

本发明的有利效果

本发明具有以下优点：具有选择性地除去日光的图像传感器、集成式偏振器，且最小化成本。

附图说明

图1是离开道路表面的反射的日光的图解说明；

图2描绘本发明的图像传感器的像素；

图3是图解说明图2的两个光敏区域中的每一者的饱和度的曲线图；

图4是本发明的替代实施例；

图5是图4的横截面图式；

图6是本发明的图像传感器的俯视图；且

图7是具有本发明的图像传感器的图像捕获系统。

具体实施方式

图2显示本发明的像素100，其具有两个光敏区域110及120，其中的每一者响应于入射光而收集电荷。一个光敏区域110具有高量子效率，因此其可检测来自暗阴影的光，且一个光敏区域120具有低量子效率。如果光太亮且使高量子效率光敏区域110饱和，那么从低敏感度区域120测量到信号。

图3显示高敏感度区域300(光敏区域110)与低敏感度区域310(光敏区域120)相比的光响应。注意，曲线310在比曲线300高得多的光级下达到饱和度。

返回参考图2，光敏区域120包含用于扩展动态范围的集成式线栅偏振器130。偏振器130防止极亮的反射的道路表面光使低敏感度区域120饱和。间隔开小于一个波长的线使具有平行于线的长度而偏振的电场的光衰减。具有垂直于线偏振的电场的光较容易通过。线栅偏振器130沿水平方向定向(平行于或大致平行于道路表面)以防止低敏感度区域120检测到道路表面反射。

图4显示具有替代实施例的像素200。像素200包含两个相异高敏感度区域210及两个相异低敏感度区域220，所述区域210及220中的每一者响应于入射光而收集电荷。线栅偏振器230覆盖各自具有相等或大致相等的敏感度的两个低敏感度区域220。高敏感度区域210也具有相等或大致相等的敏感度。两个区域210及220经定位而彼此成对角以在将垂直线成像于所述像素上的情况下减少图像假象。