本發明公開的一種高動態范圍圖像傳感器像素結構，包括信號轉換模塊、信號判定模塊、信號輸出模塊，信號輸出模塊包括信號輸出通路Ⅰ和信號輸出通路Ⅱ，信號輸出通路Ⅰ和信號輸出通路Ⅱ包括兩個輸入端口和一個輸出端口；信號轉換模塊的輸出端口同時連接所述信號判定模塊的輸入端口、所述信號輸出通路Ⅰ的輸入端口和所述信號輸出通路Ⅱ的輸入端口，所述信號判定模塊的兩個輸出端口分別連接所述信號輸出通路Ⅰ的輸入端口和所述信號輸出通路Ⅱ的輸入端口。本發明提供一種高動態范圍圖像傳感器像素結構，包括兩個信號輸出通路，對于信號轉換模塊輸出的大信號和小信號均能自動選擇對應的信號輸出通路，從而提高了像素輸出信號的動態范圍。

技術領域

本發明涉及圖像傳感器領域，具體涉及一種高動態范圍圖像傳感器像素結構。

背景技術

隨著圖像傳感器技術的不斷發展，CMOS圖像傳感器由于具有高集成度、低功耗等優點，在電子、監控、導航、交通等領域應用越來越廣泛。但隨著CMOS圖像傳感器技術地不斷發展，對CMOS圖像傳感器的性能的要求也越來越高。

像素的動態范圍是衡量圖像傳感器性能的重要指標，圖像傳感器的動態范圍越大，能反映的拍攝場景越細致真實，尤其是對亮暗差異較大的場景進行拍攝的時候，若動態范圍較小，則要么暗場景全黑，要么亮場景過曝，均無法還原場景細節。目前的高動態范圍的處理辦法有很多，比較常見的是像素合并，分段曝光或者多幀曝光。但像素合并會帶來分辨率的降低，多幀曝光會犧牲分辨率或者幀率，而分段曝光則會引入拐點使得分段曝光出靈敏度曲線不單調。而且現有的高動態范圍的曝光方式的動態范圍也會受限于像素讀出電路的工作閾值。

發明內容

本發明的目的是提供一種高動態范圍圖像傳感器像素結構，包括兩個信號輸出通路，對于光電二極管轉換而來的大信號和小信號均能自動選擇對應的信號輸出通路，從而提高了像素輸出信號的動態范圍。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種高動態范圍圖像傳感器像素結構，包括信號轉換模塊、信號判定模塊和信號輸出模塊，其中，所述信號輸出模塊包括信號輸出通路Ⅰ和信號輸出通路Ⅱ，所述信號輸出通路Ⅰ和信號輸出通路Ⅱ均包括兩個輸入端口和一個輸出端口，所述信號判定模塊包括一個輸入端口和兩個輸出端口，且兩個輸出端口分別為用于輸出控制信號Vctr1的輸出端口Ⅰ和用于輸出控制信號Vctr2的輸出端口Ⅱ；

光信號輸入所述信號轉換模塊的輸入端口，所述信號轉換模塊的輸出端口同時連接所述信號判定模塊的輸入端口、所述信號輸出通路Ⅰ的輸入端口和所述信號輸出通路Ⅱ的輸入端口，所述信號判定模塊的輸出端口Ⅰ連接所述信號輸出通路Ⅰ的輸入端口，所述信號判定模塊的輸出端口Ⅱ連接所述信號輸出通路Ⅱ的輸入端口，所述信號輸出通路Ⅰ和信號輸出通路Ⅱ的輸出端口均連接所述信號輸出模塊的輸出端口；

所述信號轉換模塊將光信號轉換為電信號，所述信號判定模塊對所述信號轉換模塊輸出的電信號的大小進行判斷，并根據判斷結果控制所述信號輸出通路Ⅰ或信號輸出通路Ⅱ進行輸出。

進一步地，所述信號輸出通路Ⅰ包括第一電流源、第一開關和第一輸入PMOS管；其中，所述第一開關的第一端連接第一電流源的一端，所述第一開關的第二端同時連接所述第一輸入PMOS管的源極和信號輸出通路Ⅰ的輸出端口，所述第一開關的第三端連接所述判定模塊的輸出端口Ⅰ，且所述第一開關的第三端用于控制所述第一開關是否導通，所述第一電流源的另一端連接電源，所述第一輸入PMOS管的漏極接地。

進一步地，所述信號輸出通路Ⅱ包括第二電流源、第二開關和第二輸入NMOS管；其中，所述第二開關的第一端連接第二電流源的一端，第二開關的第二端同時連接所述第二輸入NMOS管的源極和信號輸出通路Ⅱ的輸出端口，所述第二開關的第三端連接所述信號判定模塊的輸出端口Ⅱ，所述第二開關的第三端用于控制所述第二開關是否導通，所述第二電流源的另一端接地，所述第二輸入NMOS管的漏極連接電源。

進一步地，所述信號轉換模塊輸出的電信號與其接收的光信號正相關或者負相關。