[发明专利]具有增益补偿的HDR图像传感器、读出电路及方法

权利要求书

1.一种具有增益补偿的HDR图像传感器，所述图像传感器包括：

像素阵列；

控制电路，连接到所述像素阵列，所述控制电路控制以顺序读取所述像素阵列输出的低转换增益的复位信号、高转换增益的复位信号、高转换增益的图像信号以及低转换增益的图像信号；

读出电路，包括选择开关，低转换增益模数转换电路及高转换增益模数转换电路；所述低转换增益模数转换电路用于量化所述像素阵列在低转换增益下输出的复位信号和图像信号；所述高转换增益模数转换电路用于量化所述像素阵列在高转换增益下输出的复位信号和图像信号；

其中，所述低转换增益模数转换电路和高转换增益模数转换电路分别包括比较器，计数器及存储器，所述像素阵列输出的低转换增益复位信号或图像信号和低转换增益斜坡电压分别通过电容耦合到所述低转换增益模数转换电路比较器的两个输入端；所述像素阵列输出的高转换增益复位信号或图像信号和高转换增益斜坡电压分别通过电容耦合到所述高转换增益模数转换电路比较器的两个输入端。

2.根据权利要求1所述的具有增益补偿的HDR图像传感器，其特征在于，所述低转换增益斜坡电压和高转换增益斜坡电压的斜率相同或不同。

3.根据权利要求2所述的具有增益补偿的HDR图像传感器，其特征在于，所述低转换增益斜坡电压通过可变电容耦合到所述低转换增益模数转换电路比较器的输入端；所述高转换增益斜坡电压通过可变电容耦合到所述高转换增益模数转换电路比较器的输入端。

4.根据权利要求1所述的具有增益补偿的HDR图像传感器，其特征在于，所述像素阵列包括多个按行和列排列的像素单元，每个所述像素单元包含一路或多路采用共享结构的感光像素，每路所述感光像素包括光电二极管和连接到所述光电二极管的传输晶体管。

5.根据权利要求4所述的具有增益补偿的HDR图像传感器，其特征在于，所述多路采用共享结构的感光像素为两路或四路。

6.根据权利要求4所述的具有增益补偿的HDR图像传感器，其特征在于，所所述像素单元包括DCG晶体管及电容，用于根据控制实现所述像素单元的高增益和低增益转换，所述电容为器件电容或寄生电容。

7.根据权利要求4或6所述的具有增益补偿的HDR图像传感器，其特征在于，所述像素单元包括复位晶体管和源极跟随晶体管，所述复位晶体管的漏极和所述源极跟随晶体管的漏极连接到同一固定电压源，所述像素单元包括一行选择晶体管；或，所述复位晶体管的漏极连接到可变电压源，所述源极跟随晶体管的漏极连接到固定电压源，所述源极跟随晶体管的源极连接到列线。

8.一种具有增益补偿的HDR图像传感器读出电路，所述读出电路包括：

选择开关，低转换增益模数转换电路及高转换增益模数转换电路；所述选择开关对像素阵列的像素输出到所述低转换增益模数转换电路或所述高转换增益模数转换电路进行切换；

所述读出电路分别按顺序对低转换增益的复位信号、高转换增益的复位信号、高转换增益的图像信号以及低转换增益的图像信号进行量化处理；

其中，所述像素输出的低转换增益复位信号和低转换增益像素信号分别读取到所述低转换增益模数转换电路进行量化处理；所述像素输出的高转换增益复位信号和高转换增益像素信号分别读取到所述高转换增益模数转换电路进行量化处理；

其中，所述低转换增益模数转换电路和高转换增益模数转换电路分别包括比较器，计数器及存储器，所述像素输出的低转换增益复位信号或图像信号和低转换增益斜坡电压分别通过电容耦合到所述低转换增益模数转换电路比较器的两个输入端；所述像素输出的高转换增益复位信号或图像信号和高转换增益斜坡电压分别通过电容耦合到所述高转换增益模数转换电路比较器的两个输入端。

9.根据权利要求8所述的具有增益补偿的HDR图像传感器读出电路，其特征在于，所述低转换增益斜坡电压通过可变电容耦合到所述低转换增益模数转换电路比较器的输入端；所述高转换增益斜坡电压通过可变电容耦合到所述高转换增益模数转换电路比较器的输入端。