[发明专利]一种高动态范围的图像传感器结构及其驱动方法

说明书

本发明公开了一种高动态范围的图像传感器结构及其驱动方式，所述高动态范围的图像传感器结构包括光电信号产生单元、信号复位保持单元和信号输出单元，所述光电信号产生单元的输出端和所述信号复位保持单元的输入端相连，所述信号复位保持单元的输出端和所述信号输出单元的输入端相连。本发明公开的一种高动态范围的图像传感器结构及其驱动方法，在信号复位保持单元中对于光电二极管产生的电荷分两处分别进行存储，从而使得图像传感器动态范围增大。

技术领域

本发明涉及图像传感器领域，具体涉及一种高动态范围的图像传感器结构及其驱动方法。

背景技术

随着图像传感器技术的不断发展，CMOS图像传感器由于具有高集成度、低功耗等优点，在电子、监控、导航、交通等领域应用越来越广泛。但随着CMOS图像传感器技术地不断发展，对CMOS图像传感器的性能的要求也越来越高。

高动态范围是衡量CMOS图像传感器性能的一个重要指标，动态范围越大，图像质量越高，动态范围决定图像传感器能够抓取的图像质量，也被称作对细节的体现能力，为了能在强光与弱光下均能得到优秀的图像质量，研究人员采用了一切可能的技术来提高图像传感器像素的动态范围。现有技术中为了实现高动态范围，通常采用的两种方法为多次相关采样和多帧曝光，但多次相关采样会影响传感器的帧率，使得电路设计难度加大；而多帧曝光会使得曝光时间延长，传感器拍摄时间变长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题为提供一种高动态范围的图像传感器结构及其驱动方法，在信号复位保持单元中对于光电二极管产生的电荷有两个存储点，从而使得图像传感器动态范围增大。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高动态范围的图像传感器结构，包括光电信号产生单元、信号复位保持单元和信号输出单元，所述光电信号产生单元的输出端和所述信号复位保持单元的输入端相连，所述信号复位保持单元的输出端和所述信号输出单元的输入端相连。

进一步地，所述光电信号产生单元包括光电二极管和光电开关MOS管，其中，光电二极管的阳极和地相连，阴极和光电开关MOS管的源极相连，光电开关MOS管的栅极与光电传输控制信号相连。

进一步地，所述信号复位保持单元包括电容开关MOS管，电容，和复位MOS管，其中，电容开关MOS管的漏极与光电开关MOS管的漏极及复位MOS管的源极相连，电容开关MOS管的源极与电容第一端相连，电容第二端和地相连，电容开关MOS管的栅极与电容开关控制信号相连，复位MOS管的漏极与电源VDD相连，复位MOS管的栅极与复位信号相连。

进一步地，所述信号输出单元包括信号放大MOS管和信号选择MOS管，其中，信号放大MOS管的栅极与复位MOS管的源极相连，信号放大MOS管的漏极与电源VDD相连，信号放大MOS管的源极与信号选择MOS管的源极相连，信号选择MOS管的栅极与选择信号相连，信号选择MOS管的漏极与输出端相连。

进一步地，所述电容第一端和信号放大MOS管的栅极分别储存所述光电二极管产生的电荷，并且所述电容第一端和信号放大MOS管的栅极的电信号大小之和等于所述光电二极管转换的电信号大小。

进一步地，所述光电开关MOS管、电容开关MOS管、复位MOS管、信号放大MOS管和信号选择MOS管的源极和漏极可以互换。

本发明提供的一种高动态范围的图像传感器结构的驱动方法，包括以下步骤：

S01：打开光电开关MOS管、电容开关MOS管和复位MOS管，关断信号选择MOS管，光电二极管复位，电容复位；

S02：关断光电开关MOS管，光电二极管开始曝光，关断电容开关MOS管和复位MOS管；

S03：打开光电开关MOS管，光电二极管转换的电信号传输到信号放大MOS管的栅极；