传感器像素单元、信号处理电路和电子设备的制作方法

本公开涉及图像传感器，尤其是一种传感器像素单元、信号处理电路和电子设备。

背景技术：

1、图像传感器已经被广泛地应用在数码相机、移动手机、医疗、汽车、无人机和机器识别等领域，特别是制造互补型金属氧化物半导体(complementary metal oxidesemiconductor，cmos)图像传感器技术的快速发展，使人们对图像传感器的输出图像品质有了更高的要求。动态范围是光电型图像传感器的一个重要评价指标。

技术实现思路

1、根据本公开实施例的一个方面，提供了一种传感器像素单元，包括：k个信号采集模块、信号处理模块和信号输出模块；其中，所述k为大于等于1的整数；

2、每个所述信号采集模块分别与所述信号处理模块和所述信号输出模块连接；

3、所述信号处理模块与所述k个信号采集模块中每个所述信号采集模块连接，并与所述信号输出模块连接；

4、所述信号输出模块与所述k个信号采集模块中每个所述信号采集模块连接，并与所述信号处理模块连接。

5、可选地，所述信号采集模块包括：光电二极管和第一开关晶体管；

6、所述光电二极管的一端接地，另一端通过所述第一开关晶体管与所述信号处理模块连接；

7、所述第一开关晶体管的漏极端与所述信号处理模块和所述信号输出模块连接，源极端与所述光电二极管连接，栅极端接收第一反馈信号。

8、可选地，所述信号采集模块还包括：第二开关晶体管；

9、所述第二开关晶体管的漏极端接收所述第一反馈信号，源极端与所述第一开关晶体管的栅极端连接，栅极端接收第一开关信号。

10、可选地，所述信号处理模块包括：浮置扩散区、复位晶体管和复位控制晶体管；

11、所述浮置扩散区的一端接地，另一端与所述复位晶体管的源极端连接作为所述信号处理模块的连接端；通过所述连接端与所述信号采集模块和所述信号输出模块连接；

12、所述复位晶体管的源极端与所述浮置扩散区连接，漏极端接收电源信号，栅极端通过所述复位控制晶体管接收所述第二反馈信号；

13、所述复位控制晶体管的源极端接收第二反馈信号，栅极端接收第二开关信号，漏极端与所述复位晶体管的栅极端连接。

14、可选地，所述信号输出模块包括：源跟随晶体管和选择晶体管；

15、所述源跟随晶体管的栅极端与所述信号处理模块连接，源极端与所述选择晶体管连接，漏极端接收电源信号；

16、所述选择晶体管的漏极端与所述源跟随晶体管的源极端连接，源极端与所述信号量化模块连接，栅极端接收外部控制信号。

17、根据本公开实施例的另一方面，提供了一种信号处理电路，包括：由m行*n列的如上述任一项实施例所述传感器像素单元组成的像素阵列，以及n*k个列处理器；其中，每个所述列处理器对应一列中的m个所述传感器像素单元中每个传感器像素单元的至少部分电路；m、n分别为大于等于1的整数；

18、所述像素阵列的每列中包括的m个所述图像传感器像素单元的输出端分别与对应的k个所述列处理器的输入端连接，每列中包括的m个所述图像传感器像素单元的输入端分别与对应的k个所述列处理器的输出端连接。

19、可选地，还包括：n*k个数字读出电路和n*k个双采样读出电路；

20、每个所述数字读出电路与一个所述列处理器连接；

21、每个所述双采样读出电路与一个所述列处理器连接。

22、可选地，所述列处理器包括：比较器、第一与逻辑电路和第二与逻辑电路；

23、所述比较器的负输入端与所述传感器像素单元的输出端连接，正输入端接收参考信号，输出端输出作为所述列处理器的输出端，并且所述输出端分别与所述第一与逻辑电路和所述第二与逻辑电路的一个输入端连接；

24、所述第一与逻辑电路的一个输入端与所述比较器的输出端连接，另一输入端接收第一外部与信号，输出端输出第一反馈信号；

25、所述第二与逻辑电路的一个输入端与所述比较器的输出端连接，另一输入端接收第二外部与信号，输出端输出第二反馈信号。

26、可选地，所述列处理器还包括：第三与逻辑电路；

27、所述比较器的输出端还与所述第三与逻辑电路的一个输入端连接，所述第三与逻辑电路的另一个输入端接收电源信号；所述第三与逻辑电路的输出端与所述双采样读出电路的使能端口连接；

28、所述双采样读出电路的输入端与所述传感器像素单元的输出端连接，使能端口与所述第三与逻辑电路的输出端连接。

29、根据本公开实施例的又一方面，提供了一种电子设备，包括：处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器，还包括上述任一实施例所述的传感器像素单元或上述任一实施例所述的信号处理电路；

30、所述存储器存储计算机执行指令；

31、所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，以控制所述传感器像素单元或信号处理电路。

32、可选地，所述电子设备被纳入为以下任意一项：脉冲相机、高速相机、音/视频播放器、导航设备、固定位置终端、娱乐单元、智能手机、通信设备、机动交通工具中的设备、摄像头、运动或可穿戴式相机、检测设备、飞行设备、医疗设备、安防设备。

33、基于本公开上述实施例提供的一种传感器像素单元、信号处理电路和电子设备，包括：k个信号采集模块、信号处理模块和信号输出模块；其中，所述k为大于等于1的整数；每个所述信号采集模块分别与所述信号处理模块和所述信号输出模块连接；所述信号处理模块与所述k个信号采集模块中每个所述信号采集模块连接，并与所述信号输出模块连接；所述信号输出模块与所述k个信号采集模块中每个所述信号采集模块连接，并与所述信号处理模块连接。本实施例通过第一反馈信号和第二反馈信号实现了像素单元中的曝光时间可调，进而实现高动态范围成像。

34、下面通过附图和实施例，对本公开的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种传感器像素单元，其特征在于，包括：k个信号采集模块、信号处理模块和信号输出模块；其中，所述k为大于等于1的整数；

2.根据权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述信号采集模块包括：光电二极管和第一开关晶体管；

3.根据权利要求2所述的像素单元，其特征在于，所述信号采集模块还包括：第二开关晶体管；

4.根据权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述信号处理模块包括：浮置扩散区、复位晶体管和复位控制晶体管；

5.根据权利要求1-4任一所述的像素单元，其特征在于，所述信号输出模块包括：源跟随晶体管和选择晶体管；

6.一种信号处理电路，其特征在于，包括：由m行*n列的如权利要求1-5任一项所述传感器像素单元组成的像素阵列，以及n*k个列处理器；其中，每个所述列处理器对应一列中的m个所述传感器像素单元中每个传感器像素单元的至少部分电路；m、n分别为大于等于1的整数；

7.根据权利要求6所述的信号处理电路，其特征在于，还包括：n*k个数字读出电路和n*k个双采样读出电路；

8.根据权利要求7所述的信号处理电路，其特征在于，所述列处理器包括：比较器、第一与逻辑电路和第二与逻辑电路；

9.根据权利要求8所述的信号处理电路，其特征在于，所述列处理器还包括：第三与逻辑电路；

10.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器，还包括权利要求1-5任一所述的传感器像素单元或权利要求6-9任一所述的信号处理电路；

11.根据权利要求10所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备被纳入为以下任意一项：脉冲相机、高速相机、音/视频播放器、导航设备、固定位置终端、娱乐单元、智能手机、通信设备、机动交通工具中的设备、摄像头、运动或可穿戴式相机、检测设备、飞行设备、医疗设备、安防设备。

技术总结本公开实施例公开了一种传感器像素单元、信号处理电路和电子设备，其中，传感器像素单元包括：k个信号采集模块、信号处理模块和信号输出模块；其中，所述k为大于等于1的整数；每个所述信号采集模块分别与所述信号处理模块和所述信号输出模块连接；所述信号处理模块与所述k个信号采集模块中每个所述信号采集模块连接，并与所述信号输出模块连接；所述信号输出模块与所述k个信号采集模块中每个所述信号采集模块连接，并与所述信号处理模块连接。本实施例通过第一反馈信号和第二反馈信号实现了像素单元中的曝光时间可调，进而实现高动态范围成像。技术研发人员：韩润泽受保护的技术使用者：脉冲视觉（北京）科技有限公司技术研发日：20230928技术公布日：2024/7/25