图像传感器及其成像方法、成像装置和电子装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及成像技术领域，尤其涉及一种图像传感器及其成像方法、成像装置和电子装置。
【背景技术】
[0002]随着手机图像传感器像素数量越来越多，还原画面细节的能力越来越强，但同时由于图像传感器总面积尺寸没有实际增大，增加像素数目是以牺牲单个感光像素的尺寸为代价，导致手机在暗光下拍摄能力有限。
[0003]在暗光或快速曝光的条件下，图像传感器的灵敏度的性能起着主导作用。因此，在适当的场景下，可以降低图像分辨率来换取图像传感器的感光性能。
[0004]对此，相关技术中采用了像素合并的方式，例如:将16MP图像传感器中的相邻4个相同滤光颜色的像素合并成I个像素，此技术优点能提升图像传感器信号噪声比，缺点是在环境光量充足的情况下，容易过曝，导致高亮部分饱和。
【发明内容】
[0005]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0006]为此，本发明需要提出一种图像传感器，该图像传感器防止了图像高亮部分饱和，增大了暗光环境的像素灵敏度。
[0007]本发明的第二个目的在于提出一种图像传感器的成像方法。
[0008]本发明的第三个目的在于提出一种成像装置。
[0009]本发明的第四个目的在于提出一种电子装置。
[0010]为了实现上述目的，本发明第一方面实施例的图像传感器，包括:像素单元阵列，所述像素单元阵列包括多个像素单元，所述每个像素单元，包括:N个感光器件，所述N个感光器件的阳极电极均接地;传输管，所述传输管的一端电极连接到所述N个感光器件的阴极电极;源极跟随器，所述源极跟随器的栅极连接到所述传输管的另一端电极;转换增益调整模块，所述转换增益调整模块包括多个与所述源极跟随器的栅极相连的电容，所述转换增益调整模块用于调整与所述源极跟随器的栅极相连的电容的数量;设置在所述像素单元阵列上方的滤光片，所述滤光片包括具有多个滤光单元的滤光单元阵列，每一个滤光单元对应覆盖一个所述像素单元。
[0011]根据本发明实施例的图像传感器，通过转换增益调整模块调整与源极跟随器相连的电容的数量来改变像素单元的转换增益，从而改变像素单元的灵敏度，以满足不同场景的曝光量，可以防止过度曝光导致的图像高亮部分饱和，也可以增大暗光环境的像素灵敏度，从而提升暗光下的拍摄效果。
[0012]在本发明的一个实施例中，所述转换增益调整模块包括:多个转换增益单元，每个所述转换增益单元包括一个开关和与所述开关串联的电容，所述开关的一端连接到所述传输管的另一端电极，所述开关的另一端连接到所述电容的一端，所述电容的另一端接地。
[0013]在本发明的一个实施例中，相邻排布的四个滤光单元包括一个红色滤光单元、两个绿色滤光单元和一个蓝色滤光单元。
[0014]在本发明的一个实施例中，还包括:设置在所述滤光单元阵列上方的透镜阵列，所述透镜阵列用于将光线汇聚到所述滤光单元阵列下方的所述感光器件上。
[0015]在本发明的一个实施例中，所述透镜阵列包括多个微透镜，每个微透镜与一个所述感光器件对应设置。
[0016]在本发明的一个实施例中，所述感光器件为光电二级管。
[0017]在本发明的一个实施例中，其中，N=4。
[0018]为了解决上述技术问题，基于本发明第一方面实施例的图像传感器，本发明第二方面实施例的图像传感器的成像方法，包括以下步骤:获取所述图像传感器当前所处的环境亮度;根据所述环境亮度控制所述图像传感器像素单元的转换增益，以调节所述图像传感器的灵敏度;读取所述图像传感器的输出，以生成图像。
[0019]根据本发明实施例的图像传感器的成像方法，根据环境亮度的不同对图像传感器的像素单元的灵敏度进行调整，既可以防止高亮度图像饱和，又可以增大暗光环境下的像素灵敏度，从而获得更佳的信号噪声比，提升了图像质量，进而提升了用户体验。
[0020]在本发明的一个实施例中，所述根据所述环境亮度控制所述图像传感器像素单元的转换增益，具体包括:判断所述图像传感器当前所处的环境亮度的等级;根据所述环境亮度的等级与转换增益的预设关系将所述图像传感器像素单元的转换增益调节至对应值，其中，所述环境亮度的等级与转换增益的预设关系为反比例关系。
[0021]在本发明的一个实施例中，还包括:对所述图像传感器中所有像素单元的转换增益进行同步调节。
[0022]在本发明的一个实施例中，还包括:对所述图像传感器中被不同颜色的滤光单元所覆盖的像素单元的转换增益分别进行调节。
[0023]在本发明的一个实施例中，所述根据所述环境亮度控制所述图像传感器像素单元的转换增益包括:通过调整与所述源极跟随器的栅极连接的电容的电容值来控制所述图像传感器像素单元的转换增益。
[0024]为了实现上述目的，本发明第三方面实施例的成像装置，包括本发明第一方面实施例的图像传感器;与所述图像传感器相连的控制模块，所述控制模块用于获取所述图像传感器当前所处的环境亮度，并根据所述环境亮度控制所述图像传感器像素单元的转换增益，以调节所述图像传感器的灵敏度；以及与所述图像传感器相连的图像处理模块，所述图像处理模块用于读取所述图像传感器的输出，以生成图像。
[0025]根据本发明实施例的成像装置，控制模块根据环境亮度的不同对图像传感器的像素单元的灵敏度进行调整，既可以防止高亮度图像饱和，又可以增大暗光环境下的像素灵敏度，从而获得更佳的信号噪声比，提升了图像质量，进而提升了用户体验。
[0026]在本发明的一个实施例中，所述控制模块，具体用于:判断所述图像传感器当前所处的环境亮度的等级，并根据所述环境亮度的等级与转换增益的预设关系将所述图像传感器像素单元的转换增益调节至对应值，其中，所述环境亮度的等级与转换增益的预设关系为反比例关系。
[0027]在本发明的一个实施例中，所述控制模块，还用于:对所述图像传感器中所有像素单元的转换增益进行同步调节。
[0028]在本发明的一个实施例中，所述控制模块，还用于:对所述图像传感器中被不同颜色的滤光单元所覆盖的像素单元的转换增益分别进行调节。
[0029]在本发明的一个实施例中，所述控制模块通过调整与所述源极跟随器的栅极连接的电容的电容值来控制所述图像传感器像素单元的转换增益。
[0030]为了实现上述目的，本发明第四方面实施例的电子装置，包括本发明第三方面实施例的成像装置。
[0031]根据本发明实施例的电子装置，由于具有了该成像装置，在进行拍照时既可以防止高亮度图像饱和，又可以增大暗光环境下的像素灵敏度，从而获得更佳的信号噪声比，提升了图像质量，进而提升了用户体验。
[0032]在本发明的一个实施例中，所述电子装置为手机或平板电脑。
【附图说明】
[0033]图1是根据本发明一个实施例的图像传感器的方框示意图；
[0034]图2是根据本发明一个实施例的滤光片的示意图；
[0035]图3是根据本发明一个实施例的一个像素单元的电路示意图；
[0036]图4是根据本发明一个实施例的图像传感器的结构示意图；
[0037]图5是根据本发明一个实施例的图像传感器的成像方法的流程图；
[0038]图6是根据本发明一个实施例的成像装置的方框示意图。
【具体实施方式】
[0039]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0040]下面参考附图描述本发明实施例的图像传感器、图像传感器的成像方法、成像装置和电子装置。
[0041]图1是根据本发明一个实施例的图像传感器的方框示意图。如图1所示，本发明实施例的图像传感器10，包括:像素单元阵列11和设置在像素单元阵列11上方的滤光片12。
[0042]像素单元阵列11包括多个像素单元111，每个像素单元111包括:N个感光器件14、传输管15、源极跟随器16和转换增益调整模块17。
[0043 ] N个感光器件14的阳极电极均接地;传输管15的一端电极连接到N个感光器件14的阴极电极;源极跟随器16的栅极连接到传输管15的另一端电极;转换增益调整模块17包括多个与源极跟随器16的栅极相连的电容1711，转换增益调整模块17用于调整与源极跟随器16的栅极相连的电容1711的数量。
[0044]在本发明的一个实施例中，感光器件14为光电二极管。
[0045]滤光片12包括具有多个滤光单元1211的滤光单元阵列121，每一个滤光单元1211对应覆盖一个像素单元111。
[0046]下文结合附图2和附图3，以N=4为例进行详细说明。
[0047]请参阅图2，图2所示为滤光单