【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及图像传感器，特别是涉及一种像素阵列、排布结构、图像传感器及控制方法。
技术介绍
1、随着图像传感器的日益发展，其在各个领域(例如，手机、安防、车载等)的应用越来越广泛。目前，图像传感器的像素电路结构简单，另外，在成像性能方面，除去常规的参数需求外，往往需要灵活读出不同类型的数据，对图像传感器的对焦性能要求也越来越高。传统反差对焦方式由于对焦速度较慢，逐渐被淘汰；相位对焦(pdaf)由于其高速的对焦性能，日益取代反差对焦成为替代方案。
2、此外，动态范围是图像传感器成像质量的关键因素，动态范围大可输出更宽光强范围内的场景图像信息，呈现更丰富的图像细节。通常情况下，图像传感器输出的动态范围大约为60db-70db；在一般自然环境应用中，为了同时捕获高光及阴影部分的图像信息所需要的动态范围约为100db。因此，在全像素pdaf下如何保持高动态范围，成为当前急需解决的技术问题。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种像素阵列、排布结构、图像传感器及控制方法，用于解决现有技术中像素电路结构单一以及在全像素pdaf下无法实现高动态范围等问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种像素阵列，包括若干按行和列排布的像素块，所述像素块包括：第一感光单元、第二感光单元、第一复位单元、第二复位单元、第一信号输出单元、第二信号输出单元、第一增益控制单元及第二增益控制单元；其中：
3、所述第一感光单元耦接至
4、所述第二感光单元耦接至第二浮动扩散节点，所述第二复位单元耦接于第二像素电源和所述第二浮动扩散节点之间，所述第二信号输出单元耦接至所述第二浮动扩散节点并输出第二像素信号；
5、所述第一增益控制单元和所述第二增益控制单元串联后耦接于所述第一浮动扩散节点和所述第二浮动扩散节点之间。
6、可选地，所述第一复位单元包括第一复位晶体管、所述第二复位单元包括第二复位晶体管、所述第一信号输出单元包括第一源跟随晶体管、所述第二信号输出单元包括第二源跟随晶体管、所述第一增益控制单元包括第一增益晶体管及所述第二增益控制单元包括第二增益晶体管；其中：
7、所述第一复位晶体管的控制端接收第一复位控制信号，第一端耦接所述第一像素电源，第二端耦接至所述第一浮动扩散节点并耦接所述第一增益晶体管的第一端；所述第一源跟随晶体管的控制端耦接至所述第一浮动扩散节点，第一端耦接第三像素电源，第二端输出所述第一像素信号；
8、所述第二复位晶体管的控制端接收第二复位控制信号，第一端耦接所述第二像素电源，第二端耦接至所述第二浮动扩散节点并耦接所述第二增益晶体管的第一端；所述第二源跟随晶体管的控制端耦接至所述第二浮动扩散节点，第一端耦接第四像素电源，第二端输出所述第二像素信号；
9、所述第一增益晶体管的控制端接收第一增益控制信号，第二端耦接所述第二增益晶体管的第二端；所述第二增益晶体管的控制端接收第二增益控制信号。
10、可选地，所述像素块还包括选择控制单元，耦接所述第一信号输出单元和所述第二信号输出单元的输出端并输出像素信号。
11、可选地，所述选择控制单元包括选择晶体管，当所述第一信号输出单元包括第一源跟随晶体管及所述第二信号输出单元包括第二源跟随晶体管时，所述选择晶体管的控制端接收选择控制信号，第一端耦接所述第一源跟随晶体管和所述第二源跟随晶体管的第二端，第二端输出所述像素信号。
12、可选地，同一列中，各所述选择晶体管的第二端耦接相同的列线；或者，同一列中，相邻两个所述选择晶体管的第二端耦接不同的列线。
13、可选地，所述选择控制单元包括第一选择晶体管及第二选择晶体管，当所述第一信号输出单元包括第一源跟随晶体管及所述第二信号输出单元包括第二源跟随晶体管时，
14、所述第一选择晶体管的控制端接收第一选择控制信号，第一端耦接所述第一源跟随晶体管的第二端，第二端输出所述第一像素信号；
15、所述第二选择晶体管的控制端接收第二选择控制信号，第一端耦接所述第二源跟随晶体管的第二端，第二端输出所述第二像素信号。
16、可选地，所述第一选择晶体管和所述第二选择晶体管的第二端耦接相同或不同的列线。
17、可选地，当所述第一选择晶体管和所述第二选择晶体管的第二端耦接不同的列线时：
18、同一列中，各所述第一选择晶体管的第二端耦接相同的列线，各所述第二选择晶体管的第二端耦接相同的列线；
19、或者，同一列中，相邻两个所述第一选择晶体管的第二端耦接不同的列线，相邻两个所述第二选择晶体管的第二端耦接不同的列线。
20、可选地，所述第一感光单元和所述第二感光单元的电路相同，包括至少一个感光元件及对应的传输晶体管；
21、所述传输晶体管的控制端接收传输控制信号，第一端耦接至相应浮动扩散节点，第二端耦接所述感光元件的第一端；所述感光元件的第二端耦接第一参考电位；
22、和/或，所述像素阵列还包括多个滤光区，所述滤光区与所述像素块一一对应，或者，所述像素阵列包括多个色彩获取单元，所述色彩获取单元与所述像素块一一对应，每一所述色彩获取单元对应多个滤光区，以基于所述色彩获取单元获取色彩信息；
23、和/或，所述像素阵列还包括多个微透镜，所述微透镜与所述像素块一一对应，或者，一个所述像素块对应呈阵列排布的多个微透镜。
24、可选地，所述第一感光单元和所述第二感光单元均包括四个所述感光元件及四个与所述感光元件对应的所述传输晶体管。
25、可选地，所述像素块还包括增益电容，耦接于所述第一增益控制单元与所述第二增益控制单元的耦接节点和第二参考电位之间；和/或，所述像素块还包括至少一个增益调节开关，所述增益调节开关串联于所述第一增益控制单元与所述第二增益控制单元之间。
26、本专利技术还提供一种如上任意一项所述像素阵列的排布结构，包括：
27、所述第一感光单元中感光元件对应的传输晶体管合围形成第一合围区，所述第二感光单元中感光元件对应的传输晶体管合围形成第二合围区，所述第一合围区和所述第二合围区在行方向上并行设置；
28、所述第一复位单元设置于所述第一合围区外且设置于所述第一合围区的上方，所述第二复位单元设置于所述第二合围区外且设置于所述第二合围区的上方；
29、所述第一增益控制单元设置于所述第一复位单元的一侧，所述第二增益控制单元设置于所述第二复位单元的一侧，且所述第一增益控制单元和所述第二增益控制单元彼此相邻设置。
30、可选地，当所述第一复位单元包括第一复位晶体管、所述第二复位单元包括第二复位晶体管、所述第一信号输出单元包括第一源跟随晶体管、所述第二信号输出单元本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种像素阵列，其特征在于，包括若干按行和列排布的像素块，所述像素块包括：第一感光单元、第二感光单元、第一复位单元、第二复位单元、第一信号输出单元、第二信号输出单元、第一增益控制单元及第二增益控制单元；其中：
2.根据权利要求1所述的像素阵列，其特征在于，所述第一复位单元包括第一复位晶体管、所述第二复位单元包括第二复位晶体管、所述第一信号输出单元包括第一源跟随晶体管、所述第二信号输出单元包括第二源跟随晶体管、所述第一增益控制单元包括第一增益晶体管及所述第二增益控制单元包括第二增益晶体管；其中：
3.根据权利要求1所述的像素阵列，其特征在于，所述像素块还包括选择控制单元，耦接所述第一信号输出单元和所述第二信号输出单元的输出端并输出像素信号。
4.根据权利要求3所述的像素阵列，其特征在于，所述选择控制单元包括选择晶体管，当所述第一信号输出单元包括第一源跟随晶体管及所述第二信号输出单元包括第二源跟随晶体管时，所述选择晶体管的控制端接收选择控制信号，第一端耦接所述第一源跟随晶体管和所述第二源跟随晶体管的第二端，第二端输出所述像素信号。
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6.根据权利要求3所述的像素阵列，其特征在于，所述选择控制单元包括第一选择晶体管及第二选择晶体管，当所述第一信号输出单元包括第一源跟随晶体管及所述第二信号输出单元包括第二源跟随晶体管时，
7.根据权利要求6所述的像素阵列，其特征在于，所述第一选择晶体管和所述第二选择晶体管的第二端耦接相同或不同的列线。
8.根据权利要求7所述的像素阵列，其特征在于，当所述第一选择晶体管和所述第二选择晶体管的第二端耦接不同的列线时：
9.根据权利要求1所述的像素阵列，其特征在于，所述第一感光单元和所述第二感光单元的电路相同，包括至少一个感光元件及对应的传输晶体管；
10.根据权利要求9所述的像素阵列，其特征在于，所述第一感光单元和所述第二感光单元均包括四个所述感光元件及四个与所述感光元件对应的所述传输晶体管。
11.根据权利要求1-10中任意一项所述的像素阵列，其特征在于，所述像素块还包括增益电容，耦接于所述第一增益控制单元与所述第二增益控制单元的耦接节点和第二参考电位之间；和/或，所述像素块还包括至少一个增益调节开关，所述增益调节开关串联于所述第一增益控制单元与所述第二增益控制单元之间。
12.一种如权利要求1-11任意一项所述像素阵列的排布结构，其特征在于，包括：
13.根据权利要求12所述像素阵列的排布结构，其特征在于，当所述第一复位单元包括第一复位晶体管、所述第二复位单元包括第二复位晶体管、所述第一信号输出单元包括第一源跟随晶体管、所述第二信号输出单元包括第二源跟随晶体管、所述第一增益控制单元包括第一增益晶体管及所述第二增益控制单元包括第二增益晶体管时：
14.根据权利要求12所述的排布结构，其特征在于，所述像素块还包括选择控制单元，设置于所述第一合围区和所述第二合围区的下方；其中：
15.根据权利要求12所述的排布结构，其特征在于，所述第一感光单元和所述第二感光单元均包括四个感光元件及对应的四个传输晶体管，四个所述感光元件呈阵列排布，四个所述传输晶体管呈条状，并以一倾斜角度对应设置于四个所述感光元件相向的角部以分别形成所述第一合围区和所述第二合围区；和/或，每一所述感光元件呈长方形设置，且行方向上相邻的两个所述感光元件呈方形设置。
16.一种图像传感器，其特征在于，包括如权利要求1-11任意一项所述的像素阵列。
17.一种如权利要求16所述图像传感器的控制方法，其特征在于，包括：
18.根据权利要求17所述的控制方法，其特征在于，当所述第一增益控制单元包括第一增益晶体管及所述第二增益控制单元包括第二增益晶体管时，所述控制方法包括：
19.根据权利要求17所述的控制方法，其特征在于，当所述像素块还包括至少一个增益调节开关时，所述控制方法包括；
20.根据权利要求17所述的控制方法，其特征在于，所述第一增益控制单元还对应第一选择晶体管，所述第二增益控制单元还对应第二选择晶体管，所述第一选择晶体管和所述第二选择晶体管通过不同列线读出，使所述第一像素电路和所述第二像素电路在各自的增益模式下同时读出。
21.根据权利要求17-20任意一项所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括基于所述像素块实现相位对焦；其中：
...【技术特征摘要】
1.一种像素阵列，其特征在于，包括若干按行和列排布的像素块，所述像素块包括：第一感光单元、第二感光单元、第一复位单元、第二复位单元、第一信号输出单元、第二信号输出单元、第一增益控制单元及第二增益控制单元；其中：
2.根据权利要求1所述的像素阵列，其特征在于，所述第一复位单元包括第一复位晶体管、所述第二复位单元包括第二复位晶体管、所述第一信号输出单元包括第一源跟随晶体管、所述第二信号输出单元包括第二源跟随晶体管、所述第一增益控制单元包括第一增益晶体管及所述第二增益控制单元包括第二增益晶体管；其中：
3.根据权利要求1所述的像素阵列，其特征在于，所述像素块还包括选择控制单元，耦接所述第一信号输出单元和所述第二信号输出单元的输出端并输出像素信号。
4.根据权利要求3所述的像素阵列，其特征在于，所述选择控制单元包括选择晶体管，当所述第一信号输出单元包括第一源跟随晶体管及所述第二信号输出单元包括第二源跟随晶体管时，所述选择晶体管的控制端接收选择控制信号，第一端耦接所述第一源跟随晶体管和所述第二源跟随晶体管的第二端，第二端输出所述像素信号。
5.根据权利要求4所述的像素阵列，其特征在于，同一列中，各所述选择晶体管的第二端耦接相同的列线；或者，同一列中，相邻两个所述选择晶体管的第二端耦接不同的列线。
6.根据权利要求3所述的像素阵列，其特征在于，所述选择控制单元包括第一选择晶体管及第二选择晶体管，当所述第一信号输出单元包括第一源跟随晶体管及所述第二信号输出单元包括第二源跟随晶体管时，
7.根据权利要求6所述的像素阵列，其特征在于，所述第一选择晶体管和所述第二选择晶体管的第二端耦接相同或不同的列线。
8.根据权利要求7所述的像素阵列，其特征在于，当所述第一选择晶体管和所述第二选择晶体管的第二端耦接不同的列线时：
9.根据权利要求1所述的像素阵列，其特征在于，所述第一感光单元和所述第二感光单元的电路相同，包括至少一个感光元件及对应的传输晶体管；
10.根据权利要求9所述的像素阵列，其特征在于，所述第一感光单元和所述第二感光单元均包括四个所述感光元件及四个与所述感光元件对应的所述传输晶体管。
11.根据权利要求1-10中任意一项所述的像素阵列，其特征在于，所述像...
【专利技术属性】
技术研发人员：张盛鑫，胡泽望，
申请(专利权)人：思特威上海电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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