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本发明涉及图像传感器技术领域,具体涉及一种用于大动态范围的CIS图像传感器芯片。本发明实施例的大动态范围的CIS图像传感器芯片,通过其感光单元公用读出电路的双感光区设计,解决了以下矛盾,低照度要求感光面积大,感光面积正比于接收到的光能量,正比于信号电子,噪声正比于非信号电子,反比于工艺水平。高动态范围要求电子阱/感光面积大,电子阱正比于容纳信号电子的电容,正比于从0电子到满井电子数的幅度。本发明通过大小两块感光面积的设计,使CIS传感器获得从0.001LUX照度环境能够成像,动态范围120dB的成像能力。
1.一种大动态范围的CIS图像传感器芯片,其特征在于由若干感光单元排列成两维阵列。
2.如权利要求1所述的感光单元,其特征在于,感光区域分为大像元感光区和小像元感光区。
3.如权利要求2所述的大像元感光区的感光范围为1×10‑3Lux,10Lux。
4.如权利要求2所述的小像元感光区的感光范围为1Lux,1000Lux。
[0001]本发明涉及图像传感器技术领域,具体涉及一种用于大动态范围的CIS图像传感器芯片,主要用于自动驾驶所需的视觉系统,其动态范围等于或超过120dB。
[0002]汽车自动驾驶、辅助驾驶系统中,视觉系统是必不可少的一个组成部分,其必须快速、精确地感知各种路况,进而提前预警或控制车辆行为。这要求系统的前端‑‑摄像头能够最大限度地适应不同的光照条件,提供路况场景的细节信息。在典型汽车应用中,视觉系统要处理一些复杂的路面情况,比如来面向阳光行车、进出隧道、以及夜间会车时对面车辆前照灯等。这类路况要求摄像头,以及其中的图像传感器能够自动适应这类复杂场景,否则图像中细节信息的损失很难通过后级信号处理方法来恢复。图像传感器是摄像头的核心,需要应对环境光的各种变化,尤其是夜晚或逆光场景,不仅要求系统有非常灵敏度感光性,同时要求系统具有超高的动态范围。目前常用的图像传感器,多采用光电二极管线性有源像素,其动态范围远低于人眼的100dB,120dB。而要满足自动驾驶视觉系统对人眼的替代,接近或者达到人眼的感光动态范围是基本要求。
[0003]本发明的主要目的是为了提供大动态范围的CIS图像传感器芯片,其感光动态范围达到120dB,以满足复杂光环境下的成像要求。
[0007]本发明一实施例中,所述单像素元的轮廓为正方形,其中大像元感光区和小像元感光区为对角线]本发明一实施例中,感光层厚度为350,400微米。
[0009]大动态范围的CIS图像传感器芯片由若干感光单元两维排列而成,其数据行列和感光单元同平面排列。
[0010]本发明提供的大动态范围的CIS图像传感器芯片,其感光单元采用公用读出电路的双感光区设计,解决了以下矛盾,低照度要求感光面积大。感光面积正比于接收到的光能量,正比于信号电子,噪声正比于非信号电子,反比于工艺水平。高动态范围要求电子阱/感光面积大,电子阱正比于容纳信号电子的电容,正比于从0电子到满井电子数的幅度。获得从0.001LUX照度环境能够成像,动态范围>
120Db的大动态范围成像能力。
[0011]图1所示为本发明一实施例大动态范围的CIS图像传感器芯片的感光单元结构示
[0012]图2所示为本发明一实施例大动态范围的CIS图像传感器芯片的感光单元二维阵列排布示意图。
[0013]为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案,下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
本实施例中,如图1,设计的感光单元像素面积,20*20=400平方微米,为正方形。在单像素上大像元感光区和小像元感光区为对角线排列。其中大像元面积,16*16=256平方微米,256平方微米的满井电子数可以达到70/256=0.27×10‑≤1×10‑,最大像元尺寸,。小像元面积,2*2=4平方微米,占空比,,256+4,/400=0.65,量子效率
0.75。对小像元做压缩处理,使其等效面积为0.25平方微米。大像元按常规满井电子数做到65DB。小像元面积补充高动态倍数256/0.25=1024,60.2DB,动态范围65+60.2=125.2DB≥120dB,大小像元动态范围的乘积,,达到动态范围大于120dB的要求。
[0015]本实施例中,如图2,由上述感光单元排列成4*4的二维阵列,构成动态范围120dB的大动态范围的CIS图像传感器芯片。