[发明专利]像素单元、阵列、图像传感器及电子设备

说明书

本申请提供一种像素单元、阵列、图像传感器及电子设备，像素单元包括：感光电路、增益调节电路以及连接在感光电路和增益调节电路之间的第一开关电路；感光电路用于感测光信号并将光信号转换为电信号；第一开关电路用于根据光信号的大小控制感光电路与增益调节电路之间的连接导通或断开，以改变感光电路的信号放大增益。从而实现了通过像素单元的单次曝光和单次信号采集即可获取一帧HDR图像，提高了处理效率。

技术领域

本申请涉及图像传感器技术，尤其涉及一种像素单元、阵列、图像传感器及电子设备。

背景技术

近年来，互补金属氧化物半导体晶体管(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Transistor，CMOS)图像传感器(CMOS Image Sensor，CIS)广泛应用于消费、工业、医疗、安全等诸多方面，由于应用场景复杂，对CIS的要求也日趋提高。

常用的4T CIS中，每个像素单元由4个晶体管和一个光电二极管(Photo-Diode，PD)组成，光电二极管接收光照信号并转换为电信号，再经由晶体管进行放大和输出。为了实现高动态范围(High-Dynamic Range，HDR)图像的拍摄，CIS中每个像素单元都需要进行多次不同时长曝光或多次不同增益曝光，以获取多帧图像，从而通过多帧合成的方法将多帧图像输出为一帧HDR图像，但这种多次曝光的方式导致输出HDR图像的效率较低。

发明内容

本申请提供一种像素单元、阵列、图像传感器及电子设备，提高了输出HDR图像的效率。

第一方面，本申请提供一种像素单元，包括：感光电路、增益调节电路以及连接在所述感光电路和所述增益调节电路之间的第一开关电路；

所述感光电路用于感测光信号并将所述光信号转换为电信号；

所述第一开关电路用于根据所述光信号的大小控制所述感光电路与所述增益调节电路之间的连接导通或断开，以改变所述感光电路的信号放大增益。

在一种可行的实施方式中，所述增益调节电路包括：第二开关电路和第一电容；

所述第一电容的一端与所述第一开关电路和所述第二开关电路分别连接，所述第一电容的另一端接地，所述第二开关电路还与电源以及第一控制信号的输入端分别连接，所述第一控制信号用于控制所述第二开关电路导通或关断。

在一种可行的实施方式中，所述第二开关电路包括：第一晶体管；

所述第一晶体管的第一端与所述第一开关电路连接，所述第一晶体管的第二端与所述电源连接，所述第一晶体管的第三端与所述第一控制信号的输入端连接。

在一种可行的实施方式中，所述第一开关电路包括：第一二极管；

所述第一二极管的阳极与所述增益调节电路连接，所述第一二极管的阴极与所述感光电路连接。

在一种可行的实施方式中，所述感光电路包括：光电二极管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管和第五晶体管；

所述光电二极管的阳极接地，所述光电二极管的阴极与所述第二晶体管的第一端连接；

所述第二晶体管的第二端与所述第三晶体管的第一端和所述第四晶体管的第三端分别连接，所述第二晶体管的第三端与第二控制信号的输入端连接，所述第二控制信号用于控制所述第二晶体管导通或关断；

所述第三晶体管的第二端与电源连接，所述第三晶体管的第三端与第三控制信号的输入端连接，所述第三控制信号用于控制所述第三晶体管导通或关断；

所述第四晶体管的第一端与所述第五晶体管的第二端连接，所述第四晶体管的第二端与电源连接；