[发明专利]高动态范围图像传感器及其控制方法

权利要求书

1.一种高动态范围图像传感器，其特征在于，包括控制单元和多个像元，其中每个像元中包括：

N个感光器件，用于将光信号转换成电信号，其中N为大于1的整数；

一个浮空扩散区，用于作为一个电容存储来自所述N个感光器件的电荷；

N个转移晶体管，与所述N个感光器件一一对应，分别连接在对应的感光器件与所述浮空扩散区之间，用于根据该转移晶体管栅极上的控制信号打开或关闭对应的感光器件与所述浮空扩散区之间的连接；

一个复位晶体管，与所述浮空扩散区连接，用于对所述浮空扩散区进行复位；

一个放大晶体管，其栅极与所述浮空扩散区连接，用于对来自所述浮空扩散区的电信号进行放大后通过源极或漏极输出；

所述控制单元用于提供所述N个转移晶体管栅极上的控制信号，在每个积分周期内分别按预定时序先后打开所述N个感光器件与所述浮空扩散区之间的连接。

2.根据权利要求1所述的高动态范围图像传感器，其特征在于，在所述高动态范围图像传感器的芯片上，叠加了两层微透镜，离感光器件较远的第一层是一个微透镜，离感光器件较近的第二层是N个微透镜，分别对应N个感光器件，输入光通过第一层的微透镜进行采样后透过第二层N个微透镜照射到N个感光器件上。

3.根据权利要求2所述的高动态范围图像传感器，其特征在于，还包括多次采样计算单元，用于在一个积分周期内根据预定时序多次读取放大晶体管输出的电信号，按多次曝光图像融合的算法计算得到光强度。

4.根据权利要求3所述的高动态范围图像传感器，其特征在于，两层微透镜的形状为圆形。

5.根据权利要求4所述的高动态范围图像传感器，其特征在于，所述感光器件的个数为4个。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的高动态范围图像传感器，其特征在于，所述N个感光器件对光强度的灵敏度不同，按所述预定时序越早被打开的转移晶体管所对应的感光器件对光强度的灵敏度越低。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的高动态范围图像传感器，其特征在于，所述N个感光器件的感光面积不同，按所述预定时序越早被打开的转移晶体管所对应的感光器件的感光面积越小。

8.一种高动态范围图像传感器的控制方法，用于如权利要求1至7中任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

在一个积分周期内，根据预定时序，按照i从1到N依次递增的顺序，反复执行以下步骤：

通过与第i个感光器件对应的转移晶体管打开第i个感光器件与所述浮空扩散区之间的连接，持续预定时长后关闭该连接，对所述放大晶体管输出的电信号进行第i次读取，通过所述复位晶体管对所述浮空扩散区进行第i次复位。

9.一种高动态范围图像传感器的控制方法，用于如权利要求1至7中任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

在一个积分周期内，根据预定时序，按照i从1到N依次递增的顺序，反复执行以下步骤：

通过与第i个感光器件对应的转移晶体管打开第i个感光器件与所述浮空扩散区之间的连接，持续预定时长后关闭该连接，对所述放大晶体管输出的电信号进行第i次读取；

在完成对所述放大晶体管输出的电信号的第N次读取后，通过所述复位晶体管对所述浮空扩散区进行复位。

10.一种高动态范围图像传感器的控制方法，用于如权利要求1至7中任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

在一个积分周期内，根据预定时序，按照i从1到N依次递增的顺序，反复执行以下步骤：

通过与第i个感光器件对应的转移晶体管打开第i个感光器件与所述浮空扩散区之间的连接，对所述放大晶体管输出的电信号进行第i次读取；

在完成对所述放大晶体管输出的电信号的第N次读取后，分别通过N个转移晶体管关闭对应的N个感光器件与所述浮空扩散区之间的连接；通过所述复位晶体管对所述浮空扩散区进行复位。