[发明专利]感光像素结构、图像传感器和电子设备

说明书

本申请公开了一种感光像素结构，属于图像传感器技术领域。该感光像素结构中包括：感光单元、感光信号处理电路和增益模式选择电路；感光单元与所述感光信号处理电路连接；增益模式选择电路输出增益模式选择信号，增益模式选择电路与所述感光信号处理电路连接；感光信号处理电路包括感光信号读取单元和增益处理单元，感光信号读取单元与感光单元连接以接收所述初始感光信号，增益处理单元与增益模式选择电路连接以接收所述增益模式选择信号，增益处理单元和感光信号读取单元连接；感光信号处理电路根据增益模式选择信号确定对初始感光信号的增益处理模式。本发明实施例能够实现像素级的动态范围调制，降低能耗，且结构相对简单，应用范围更广。

技术领域

本申请属于图像传感器技术领域，具体涉及一种感光像素结构、图像传感器和电子设备。

背景技术

随着拍摄技术的发展，图像传感器中的双增益-高动态范围(Dual ConversionGain-High Dynamic Range，DCG-HDR)技术，也越来越受到重视。在DCG-HDR技术之后，为了进一步增加动态范围，TCG-HDR技术应运而生。目前，TCG-HDR技术有如下两种思路：

第一种思路：由于对于移动终端而言，受布线空间等限制，无法实现逐像素调制。因此相关技术是先对像素阵列中的每一像素结构在高转换增益(High Conversion Gain，HCG)模式下进行曝光，读取高增益处理模式HCG下的第一图像信息；再对每一像素结构在中转换增益(Middle Conversion Gain，MCG)，读取中增益处理模式LCG下的第二图像信息；再对每一像素结构在低转换增益(Low Conversion Gain，LCG)模式下进行曝光，读取低增益处理模式LCG下的第三图像信息；最后通过后端的图像信号处理器(Image SignalProcessor，ISP)对第一图像信息、第二图像信息和第三图像信息进行选择/裁剪/优化/合成后，输出最终的HDR(High Dynamic Range，高动态范围)图像。

第二种思路：采用复杂的图像传感器芯片和片外光学编码器件组成复杂系统，进行逐级曝光。该片外光学编码器件包括多种组件，比如目镜、传导头像组、偏分光器、编码器等组件，通过复杂的连接结构进行安装。

发明人在研究过程中发现：

对于第一种思路，由于同时需要高增益处理模式HCG下的第一图像信息和低增益处理模式LCG下的第二图像信息(即，需要两帧图像)，比较耗时，同时，需要ISP的强大的图像信号处理能力，因此也比较耗能；再者，由于ISP存在图像信号的取舍的处理缺陷，因此，通过第一图像信息和第二图形信息合成的HDR图像可能存在亮度或/色彩分层以及信噪比(Signal to Noise Ratio，SNR)落差(Dip)，即，在一些亮暗变化复杂的场景中，合成的HDR图像可能存在部分像素局部过曝或部分像素局部欠曝的问题，且无法同时对过曝的部分像素或欠曝的部分像素同时进行补偿。

对于第二种思路，目前的逐像素曝光时间控制技术虽然实现像素级的动态范围调制，避免过曝或欠曝问题。但是由于逐像素曝光时间控制技术的实现方式过于复杂，而且，需要不同器件间的精密校准，即，逐像素曝光时间控制技术存在体积、功耗，以及调教困难等问题，导致其应用范围受限。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种感光像素结构、图像传感器和电子设备，能够在实现像素级的动态范围调制，避免过曝或者欠曝，还能解决耗能高、结构复杂、应用范围窄的问题。

第一方面，本申请实施例提供了感光像素结构，包括感光单元、感光信号处理电路和增益模式选择电路；

所述感光单元包括用于产生初始感光信号的感光元件，所述感光单元与所述感光信号处理电路连接；

所述增益模式选择电路输出增益模式选择信号，所述增益模式选择电路与所述感光信号处理电路连接；