[发明专利]高动态像素阵列、像素单元及图像传感器

说明书

本发明公开了一种高动态像素阵列、像素单元及图像传感器。像素阵列包括多个像素单元，每个像素单元包括若干个子像素组，每个子像素组包括一个第一子像素和至少两个第二子像素，所述第一子像素和所述第一子像素包括感光面积不同的第一感光单元和第二感光单元，所述第一感光单元和所述第二感光单元在基底中的设置位置相邻。由于整个像素阵列具有两种不同感光面积的感光单元，因此感光二极管PD的动态范围较大，最终提高了图像传感器的动态范围。

技术领域

本发明属于图像传感器领域，具体地说，涉及一种配置了不同动态范围的感光单元的高动态像素阵列、像素单元及图像传感器。

背景技术

图像传感器在民用和商业范畴内得到了广泛的应用。目前，图像传感器有CMOS图像传感器（CMOS IMAGE SENSOR，以下简称CIS）和电荷耦合图像传感器（Charge-coupledDevice，以下简称CCD）。在专业的科研和工业领域，具有高信噪比的CCD图像传感器成为首选；在高端摄影摄像领域，能提供高图像质量的CCD图像传感器也颇受青睐。而相比之下，在网络摄像头和手机拍照模块领域，CMOS图像传感器得到了广泛应用。

CCD图像传感器与CMOS图像传感器相比，前者功耗较高、集成难度较大，而后者功耗低、易集成且分辨率较高。虽然说，在图像质量方面CCD可能会优于CMOS图像传感器。但是，随着CMOS图像传感器制造工艺的不断提高，CMOS图像传感器的图像质量已经接近于同规格的CCD图像传感器。

通常，CMOS图像传感器是基于有源像素传感器（Active Pixel Sensor，简称APS）形成的像素单元，由该像素单元组成图像传感器的像素阵列。

基于APS形成的图像传感器，其捕捉的图像的原理为：利用一感光二极管（photodiode，简称PD）接收入射光的光子并进行光电转换输出电压信号；再通过后续电路如放大电路、滤波去噪电路等处理，最终输出形成的图像信号。

但是，基于APS形成的图像传感器，其像素阵列的动态范围基本由感光二极管PD的动态范围决定。但是，由于在整个阵列中使用的感光二极管PD为一种规格，每个感光二极管PD的感光面积均相同，导致每个感光二极管PD的动态范围固定。因此，每个感光二极管PD的动态范围固定，使得图像传感器的动态范围较低，有待进一步提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高动态像素阵列、像素单元及图像传感器，用以部分或全部克服、部分或全部解决现有技术存在的上述技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高动态像素阵列，其包括：多个像素单元，每个像素单元包括若干个子像素组，每个子像素组包括一个第一子像素和至少两个第二子像素，所述第一子像素和所述第二子像素包括感光面积不同的第一感光单元和第二感光单元，所述第一感光单元和所述第二感光单元在基底中的设置位置相邻。

优选地，在本发明的一实施例中，所述第一子像素和第二子像素的形状均为正多边形，每个子像素组中，所述第二子像素围绕所述第一子像素设置。

优选地，在本发明的一实施例中，所述第二子像素沿着所述第一子像素外围对称设置。

优选地，在本发明的一实施例中，所述第二子像素在所述第一子像素外围的设置位置相邻或者相对，且位于不同子像素组中的两个第一子像素之间。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高动态像素单元，其包括若干个子像素组，每个子像素组包括一个第一子像素和至少两个第二子像素，所述第一子像素和所述第一子像素包括感光面积不同的第一感光单元和第二感光单元，所述第一感光单元和所述第二感光单元在基底中的设置位置相邻。

优选地，在本发明的一实施例中，所述第一子像素和第二子像素的形状均为正多边形，每个子像素组中，所述第二子像素围绕所述第一子像素设置。