图像传感器及成像系统的制作方法

本发明涉及图像传感器领域，尤其涉及一种图像传感器及成像系统。

背景技术：

1、图像传感器广泛应用于数码相机、手机、摄像机以及医疗、汽车及其它应用中。目前，很多图像传感器具有高动态范围模式，会在像素矩阵中为其中的每个像素分别设置对应的曝光模式，并依据曝光模式的不同而分批读出像素矩阵中的像素经曝光所产生的像素电荷，再将不同曝光所得的像素电荷合成。但是，当合成像素电荷时，在像素的电荷容量共享点（fd点）处会存在波动，该波动会影响后续在fd点处进行的数模转换的精确度，从而在某些连续的多帧图像中使得多帧图像的图像值在曝光变化时不能随场景而线性变化。

技术实现思路

1、本发明实施例提出了一种图像传感器及成像系统，能够提高图像传感器的曝光线性度。

2、为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种图像传感器，包括：

3、去除感光层的补偿像素矩阵，其包含有若干补偿像素；

4、有效像素矩阵，其与所述补偿像素矩阵相邻设置，其包含有多个有效像素，每一有效像素与至少一个补偿像素相关联；

5、有效像素信号驱动电路，其被配置为在一个预设周期内，经耦合以对目标有效像素进行像素读出；以及，

6、补偿像素信号驱动电路，其被配置为在所述预设周期内，经耦合以对目标补偿像素进行像素读出；

7、其中，所述目标有效像素为所述多个有效像素中的一个或多个，所述目标补偿像素为除了与所述目标有效像素相关联的补偿像素以外的所有补偿像素；所述有效像素信号驱动电路包括n个第一子驱动开关，每一第一子驱动开关耦合到所述多个有效像素中的至少一个有效像素；所述补偿像素信号驱动电路包括与所述n个第一子驱动开关一一对应的n个第二子驱动开关，每一第二子驱动开关耦合到与其所对应的第一子驱动开关所耦合的有效像素相关联的所有补偿像素。

8、进一步的，所述n个第一子驱动开关各自在执行读出操作时指示不同的曝光读出模式，每一第一子驱动开关及其对应的第二子驱动开关在执行所述读出操作时指示相同的曝光读出模式，所述读出操作是复位行与读出行的打开关断；则，

9、所述经耦合以对目标有效像素进行像素读出，包括：

10、控制耦合到所述目标有效像素的第一子驱动开关执行所述复位行与读出行的打开关断；

11、所述经耦合以对目标补偿像素进行像素读出，包括：

12、控制耦合到所述目标补偿像素的第二子驱动开关执行所述复位行与读出行的打开关断。

13、进一步的，n为3，所述曝光读出模式包括长曝光、中曝光和短曝光；所述目标有效像素经所述长曝光、中曝光和短曝光中的一种被读出。

14、进一步的，所述有效像素矩阵由4个有效像素组成，所述4个有效像素布置成行及列均为2的2x2的矩阵；

15、所述补偿像素矩阵由两个子补偿像素矩阵组成，每一子补偿像素矩阵由4个补偿像素组成，所述4个补偿像素布置成行及列均为2的2x2的矩阵，其中，一个子补偿像素矩阵设于所述有效像素矩阵与另一个子补偿像素矩阵之间。

16、进一步的，所述有效像素矩阵包括第一光电二极管、第二光电二极管、第三光电二极管、第四光电二极管、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第一复位晶体管、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容及第五电容；其中，

17、所述第一光电二极管的负极连接于所述第一晶体管的第一端，所述第一晶体管的第二端与第三端通过所述第一电容连接；所述第二光电二极管的负极连接于所述第二晶体管的第一端，所述第二晶体管的第二端与第三端通过所述第二电容连接；所述第三光电二极管的负极连接于所述第三晶体管的第一端，所述第三晶体管的第二端与第三端通过所述第三电容连接；所述第四光电二极管的负极连接于所述第四晶体管的第一端，所述第四晶体管的第二端与第三端通过所述第四电容连接；

18、所述第一晶体管的第二端、所述第二晶体管的第二端、所述第三晶体管的第二端及所述第四晶体管的第二端均连接到所述第五电容与所述第一复位晶体管之间；

19、所述第一晶体管的第三端、所述第二晶体管的第三端、所述第三晶体管的第三端及所述第四晶体管的第三端均受控于所述有效像素信号驱动电路。

20、进一步的，所述有效像素矩阵包括第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第二复位晶体管、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容及第十电容；其中，

21、所述第五晶体管的第二端与第三端通过所述第六电容连接，所述第六晶体管的第二端与第三端通过所述第七电容连接，所述第七晶体管的第二端与第三端通过所述第八电容连接，所述第八晶体管的第二端与第三端通过所述第九电容连接；

22、所述第五晶体管的第二端、所述第六晶体管的第二端、所述第七晶体管的第二端及所述第八晶体管的第二端均连接到所述第十电容与所述第二复位晶体管之间；

23、所述第五晶体管的第三端、所述第六晶体管的第三端、所述第七晶体管的第三端及所述第八晶体管的第三端均受控于所述补偿像素信号驱动电路。

24、进一步的，所述复位行与读出行的关断所需的电压是由电力供应器经耦合以提供。

25、本发明实施例还提供了一种成像系统 ，包括上述任一项所述的图像传感器。

26、综上，本发明具有以下有益效果：

27、采用本发明实施例，能够提高图像传感器的曝光线性度，使得在图像传感器高动态范围模式下图像的曝光线性性质变好，能够提高连续的多帧图像各自的图像值在曝光变化时依场景变化的线性度。

技术特征：

1.一种图像传感器，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述n个第一子驱动开关各自在执行读出操作时指示不同的曝光读出模式，每一第一子驱动开关及其对应的第二子驱动开关在执行所述读出操作时指示相同的曝光读出模式，所述读出操作是复位行与读出行的打开关断；则，

3.如权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，n为3，所述曝光读出模式包括长曝光、中曝光和短曝光；所述目标有效像素经所述长曝光、中曝光和短曝光中的一种被读出。

4.如权利要求1-3任一项所述的图像传感器，其特征在于，所述有效像素矩阵由4个有效像素组成，所述4个有效像素布置成行及列均为2的2x2的矩阵；

5.如权利要求4所述的图像传感器，其特征在于，所述有效像素矩阵包括第一光电二极管、第二光电二极管、第三光电二极管、第四光电二极管、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第一复位晶体管、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容及第五电容；其中，

6.如权利要求4所述的图像传感器，其特征在于，所述有效像素矩阵包括第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第二复位晶体管、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容及第十电容；其中，

7.如权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，所述复位行与读出行的关断所需的电压是由电力供应器经耦合以提供。

8.一种成像系统，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的图像传感器。

技术总结
本发明公开了一种图像传感器及成像系统，该图像传感器包括：去除感光层的补偿像素矩阵，其包含有若干补偿像素；有效像素矩阵，其与补偿像素矩阵相邻设置，其包含有多个有效像素，每一有效像素与至少一个补偿像素相关联；有效像素信号驱动电路，其被配置为在一个预设周期内，经耦合以对目标有效像素进行像素读出；以及，补偿像素信号驱动电路，其被配置为在预设周期内，经耦合以对目标补偿像素进行像素读出；其中，目标有效像素为多个有效像素中的一个或多个，目标补偿像素为除了与目标有效像素相关联的补偿像素以外的所有补偿像素，从而能够提高图像传感器的曝光线性度，使得在图像传感器高动态范围模式下图像的曝光线性性质变好。

技术研发人员：左亮,乔文浩,杨征
受保护的技术使用者：珠海燧景科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25