CN101931756A - 一种提高cmos图像传感器动态范围的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器动态范围的装置和方法，包括：像素单元阵列、时序控制电路、双采样电路、模拟前端处理电路、A/D转换器以及存储单元，其中，所述像素单元阵列中具有多种类型的像素单元，每种类型的像素单元的FD区域的面积是不同的。当采用CMOS图像传感器拍摄图像时，利用面积大的FD区域的像素单元对光的敏感度较低、面积小的FD区域的像素单元对光的敏感度较高的原理，面积大的FD区域的像素单元能够感知图像中光强的部分、而面积小的FD区域的像素单元则能够感知光弱的部分，从而使得合成后的图像动态范围较大，也即使得CMOS图像传感器动态范围得到显著的提高，而且实现简单。

Description

一种提高CMOS图像传感器动态范围的装置和方法

技术领域

本发明涉及互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器，特别涉及一种提高CMOS图像传感器动态范围的装置和方法。

背景技术

CMOS图像传感器主要包括像素单元阵列、时序控制电路、双采样电路、模拟前端处理电路、模拟/数字(A/D)转换器以及存储单元，其中，像素单元阵列是CMOS图像传感器中比较重要的组成部分。按照像素单元阵列中像素单元结构的不同，也即在像素单元中包含的晶体管数量的不同，可分为1T结构的CMOS图像传感器、3T结构的CMOS图像传感器和4T结构的CMOS图像传感器等。

图1为现有CMOS图像传感器中像素单元阵列的平面示意图。如图1所示，像素单元阵列实际上是由若干行和若干列的像素单元组成的一个矩阵，图中仅以8*8的矩阵示例说明了像素单元阵列的平面结构，矩阵实际大小是由CMOS图像传感器的分辨率决定的，如果CMOS图像传感器的分辨率为三十万像素，那么图像阵列单元则为至少包含了三十万个像素单元的矩阵，且矩阵中每个像素单元的结构都是相同的。

图2为现有4T结构的CMOS图像传感器中像素单元的结构示意图，在这种结构的CMOS图像传感器中，每个像素单元中都包含了4个晶体管。如图2所示，每个像素单元中不仅包含了传输门管(TX)、复位管(RESET)、源跟随管(SOURCE FOLLOW)以及行选通管(ROW SELECT)这4个晶体管，而且还包含了一个光电二极管(PD)和一个浮动的扩散节点(FD)，此外，时序控制电路是为像素单元工作提供时序控制信号的，VDD为外部提供给整个像素单元的工作电压，OUT为单个像素单元工作后的输出信号，并进一步地供双采样电路来采集该信号。其中，PD用于采集图像光信号并将采集到的图像光信号转换为图像电信号；FD实际上是由于TX和RESET的存在而形成的一个PN结构成的，因此，它在像素单元中的作用也就相当于电容，用于将电荷信号转换为电压信号，在后面的描述中都称其为FD区域；时序控制电路提供的时序控制信号分别用于控制RESET、TX和ROW SELECT的导通与截止；双采样电路则用于采集OUT端的输出信号。

图2所述的像素单元工作流程如图3所示，该流程主要包括以下步骤：

步骤301：清空PD上的残留电子。

在采集新的图像信号之前，PD上可能残留了之前处理的图像信号的电子，这些残留的电子会对新的图像信号产生影响，因此，为了不影响新的图像信号，需要将这些残留的电子进行清空，具体的操作为：由CMOS图像传感器中时序控制电路产生的时序控制信号控制RESET和TX处于导通状态，也即对PD进行复位操作，PD上的残留电子被清空，且清空只是在一瞬间发生的。

需要说明的是，在执行该步骤操作之前，由于要使得该像素单元处于工作状态，因此，首先应该使得CMOS图像传感器中时序控制电路提供的时序控制信号控制ROW SELECT处于导通状态，也即使得该像素单元处于工作状态。

还需说明的是，RESET、TX和ROW SELECT分别是由CMOS图像传感器中时序控制电路提供的不同的时序控制信号来控制的。

步骤302：PD采集图像光信号并将其转换为图像电信号。

当PD上的残留电子被清空后，CMOS图像传感器中时序控制电路产生的时序控制信号会控制RESET和TX处于截至状态，这时PD开始采集图像光信号，并将采集到的图像光信号转换为图像电信号，这里图像光信号的采集过程实际上就是一个积分过程。

步骤303：采集FD区域上的电压信号。

当PD积分过程进行一段时间后，也即PD采集图像光信号一段时间但图像光信号采集还未结束时，利用时序控制电路提供的时序控制信号控制RESET再次处于导通状态，并在RESET导通状态结束后一小段时间内利用CMOS图像传感器中的双采样电路对FD区域上的电压信号进行采集，这时采集到的FD区域上的电压信号实际上就是VDD与RESET导通时在RESET上产生的压降的差值，进一步地双采样电路会将采集到的电压信号存储起来。

需要说明的是，由于SOURCE FOLLOW具有电压跟随的作用，也即SOURCE FOLLOW源极上的电压会跟随FD区域电压的变化而变化，又加上ROW SELECT在像素单元工作期间一直处于导通状态，因此，对FD区域上的电压进行采集实际上就是采集OUT。

而且，在RESET导通状态结束后一小段时间再进行采集是为了使输出信号处于稳定状态，具体采集时间可根据实际情况而定。

步骤304：再次采集FD区域上的电压信号。

在时序控制电路提供的时序控制信号的控制下，TX再次处于导通状态，此时，PD积分过程结束，也就是说PD采集图像光信号过程结束。这时，PD上产生的图像电信号会以电荷的形式通过导通的TX流向FD区域，FD区域进一步地会将该电荷形式的图像电信号转换为一种图像电压信号。同样地，在TX导通状态结束后一段时间内利用CMOS图像传感器中的双采样电路对FD区域上的电压信号进行再次采集，这时采集到的FD区域上的电压信号是VDD与RESET截止时的电压以及转换后得到的图像电压信号两者的差值，本步骤采集到的电压信号相应地也被存储到双采样电路中。

在本步骤中，对FD区域上的电压信号进行采集的具体过程同步骤303是一样的，这里不再赘述。且在TX导通状态结束后一段时间进行采集也是为了使输出信号稳定，具体采集时间也是根据实际情况而定的。

至此，即完成了单个像素单元的工作流程，此后，双采样电路进一步地会将步骤303采集到的电压信号减去步骤304采集到的电压信号，从而得到PD采集到的图像电压信号，由于每一个像素单元都会得到步骤303与步骤304中的这两个电压信号，也即双采样电路会将每一个像素单元中得到的这样两个电压信号进行相减，并由CMOS图像传感器中的模拟前端处理电路和A/D转换器分别对相减后的两个电压信号进行处理和模数转换后，即得到了最终所需的数字形式的图像，进一步地可以对得到的数字形式的图像进行存储或输出。

图4给出了现有单个像素单元工作时的波形示意图。在图4中，reset和transfer分别为CMOS图像传感器中时序控制电路加在RESET和TX上的时序控制信号，fd和pd分别为FD和PD上产生的电压信号。在对新的图像光信号进行采集之前，PD中可能存有之前图像信号的残留电子，所以需要对PD进行复位以清空PD中的残留电子，当reset和transfer同时为高电平时，即进行对PD复位的操作；复位结束后，将reset和transfer同时置为低电平，PD开始感知图像光信号，也即该过程是一个积分的过程；当积分过程进行一段时间后，再次将reset置为高电平，也即对FD区域进行充电，之后再将reset置为低电平，并在1处采集FD区域上的电压信号，此时积分过程仍在进行；当将transfer再次置为高电平时，积分过程结束，此时，PD上转换得到的图像电信号会通过TX流向FD区域，之后再将transfer置为低电平，并在2处再次对FD区域上的电压信号进行采集；PD采集到的图像电信号即为这两次采集到的电压信号的差值。

需要说明的是，图4仅仅对一个像素单元的工作波形进行了描述，在CMOS图像传感器中，像素单元阵列是根据ROW SELECT来决定哪行处于工作状态的，且一次只能有一行的像素单元在工作，具体工作过程同单个像素单元的工作过程，这里不再对其进行赘述。

动态范围是衡量一种CMOS图像传感器性能的指标之一，在其它指标相同的情况下，动态范围越大，CMOS图像传感器的性能越高；反之，动态范围越小，其性能也就越低。由于现有每种结构的CMOS图像传感器中均采用了相同的像素单元，即在一种结构的CMOS图像传感器中所有像素单元结构都是相同的，从而每个像素单元感知光强弱的能力是相同的，这样现有CMOS图像传感器动态范围就可以根据CMOS图像传感器工作时单个像素单元中PD产生的饱和信号(Saturated signal)和暗噪声(Dark noise)来进行计算，公式如下：

$\mathrm{Dynamicrange}=20\log \left(\frac{\mathrm{Saturatedsignal}}{\mathrm{Darknoise}}\right),$

其中，所述Dynamic range即为CMOS图像传感器的动态范围，所述Saturated signal为PD能够感知的最大的图像光信号，所述Dark noise为PD在没有感知任何光信号的情况下所输出的信号。

由上述分析可见，现有的CMOS图像传感器由于采用了相同的像素单元，所以它能感知到的光的强弱由相同的像素单元来决定，而相同的像素单元能感知到光的强弱能力是有限的，从而也就使得图像的动态范围偏小，也即CMOS图像传感器的动态范围偏小。进一步地，我们考虑在CMOS图像传感器中采用不同的像素单元来解决其动态范围小的问题。

目前，采用了大小像素技术来解决CMOS图像传感器小动态范围的问题，其原理是：CMOS图像传感器中的像素单元阵列是由大小两种像素单元组成，由于大像素单元的面积大于小像素单元的面积，从而可以使得在单位时间内大像素单元可以感知到更多的光信号，也就使得感知光的能力更强，而小像素单元感知光的能力会弱些，这样，最终得到的合成后的图像动态范围会提高，从而能够提高CMOS图像传感器的动态范围。此外，由于大小像素单元感知光强弱的能力不同，为了使得合成后的图像不会有很大的失真，需要将两两大小像素单元分别进行合并后再进行合成，也就降低了最终得到的图像的分辨率。

现有采用大小像素技术来提高CMOS图像传感器动态范围需要大小两种像素单元的尺寸差距越大越好，然而，现有生产成本及布局对称性等方面的要求制约了采用大小像素技术来提高CMOS图像传感器的动态范围。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种提高CMOS图像传感器动态范围的装置，能够使得CMOS图像传感器动态范围得到显著的提高，而且实现简单。

本发明的另一个目的在于提供一种提高CMOS图像传感器动态范围的方法，能够使得CMOS图像传感器动态范围得到显著的提高，而且实现简单。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种提高互补金属氧化物半导体CMOS图像传感器动态范围的装置，该装置包括：像素单元阵列、时序控制电路、双采样电路、模拟前端处理电路、模拟/数字A/D转换器以及存储单元，

所述像素单元阵列用于在所述时序控制电路的控制下采集图像光信号、并输出不同的电压信号供所述双采样电路进行采集以得到图像电压信号，所述图像电压信号发送给所述模拟前端处理电路和所述A/D转换器进行处理和转换、得到数字形式的图像电压信号，其中，

所述像素单元阵列中具有多种类型的像素单元，每种类型的像素单元的FD区域的面积是不同的，且每种FD区域的面积不同的像素单元在所述像素单元阵列中是间隔分布的。

一种提高CMOS图像传感器动态范围的方法，该方法包括：

在所述CMOS图像传感器的像素单元阵列中采用多种FD区域的面积不同的像素单元，由CMOS图像传感器对每种FD区域的面积不同的像素单元得到的电压信号分别进行采集以得到图像电压信号，将所述图像电压信号进行处理和转换、得到数字形式的图像电压信号，其中，所述多种FD区域的面积不同的像素单元在所述像素单元阵列中是间隔分布的。

由上述的技术方案可见，本发明通过在CMOS图像传感器的像素单元阵列中采用了面积大小不同的FD区域的像素单元，并充分利用了面积大的FD区域的像素单元对光的敏感度较低、面积小的FD区域的像素单元对光的敏感度较高的原理，使得当采用CMOS图像传感器拍摄图像时，面积大的FD区域的像素单元能够感知到图像中强光的部分、而面积小的FD区域的像素单元则能够感知到弱光的部分，这样合成后得到的图像中既拥有图像中强光的部分又拥有图像中弱光的部分，而不像在只有一种面积的FD区域的像素单元的情况下只能得到一种光强度的图像，从而使得得到的图像动态范围较大，也即使得CMOS图像传感器动态范围得到显著的提高，而且实现简单。

附图说明

图1为现有CMOS图像传感器中像素单元阵列的平面示意图。

图2为现有4T结构的CMOS图像传感器中像素单元的结构示意图。

图3为单个像素单元工作流程图。

图4为现有单个像素单元工作时的波形示意图。

图5为本实施例所采用的4T结构的CMOS图像传感器中像素单元阵列的结构示意图。

图6为本发明所采用的彩色滤镜阵列(color filter)的结构示意图。

图7为本实施例彩色CMOS图像传感器中像素阵列单元的结构示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种全新的提高CMOS图像传感器动态范围的方法，即通过在CMOS图像传感器的像素单元阵列中采用了面积大小不同的FD区域的像素单元，并充分利用了面积大的FD区域的像素单元对光的敏感度较低、面积小的FD区域的像素单元对光的敏感度较高的原理，使得当采用CMOS图像传感器拍摄图像时，面积大的FD区域的像素单元能够感知到图像中光强的部分、而面积小的FD区域的像素单元则能够感知到光弱的部分，这样合成后得到的图像中既拥有图像中光强的部分又拥有图像中光弱的部分，而不像在只有一种面积的FD区域的像素单元的情况下只能得到一种光强度的图像，从而使得得到的图像动态范围较大，也即使得CMOS图像传感器动态范围得到显著的提高，而且实现简单。

基于上述介绍，本发明所述方案的具体实现包括：

在所述CMOS图像传感器的像素单元阵列中采用多种FD区域的面积不同的像素单元，由CMOS图像传感器对每种FD区域的面积不同的像素单元得到的电压信号分别进行采集以得到图像电压信号，将所述图像电压信号进行处理和转换、得到数字形式的图像电压信号，其中，所述多种FD区域的面积不同的像素单元在所述像素单元阵列中是间隔分布的。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

首先，本发明所采用的CMOS图像传感器同现有CMOS图像传感器一样，也包括像素单元阵列、时序控制电路、双采样电路、模拟前端处理电路、A/D转换器以及存储单元，其中，

所述像素单元阵列用于采集图像光信号、将采集到的图像光信号转换为图像电信号，并用于输出不同的电压信号，具体的采集图像光信号以及转换的过程在前面已经详细描述过，这里不再赘述。

所述时序控制电路用于给所述像素单元阵列提供时序控制信号，具体的时序控制信号的形式是多种多样的，依据接受时序控制信号的对象的不同而不同，也即对像素单元阵列中的RESET、TX以及ROW SELECT分别采用了不同的时序控制信号。

所述双采样电路用于对所述像素单元阵列中输出的不同的电压信号进行采集、以得到图像电压信号，采集的具体过程同现有技术中的描述。

所述模拟前端处理电路用于对所述双采样电路中的图像电压信号进行各种处理，并将所述处理后的图像电压信号提供给所述A/D转换器。

所述A/D转换器用于对所述模拟前端处理电路提高的图像电压信号进行模拟到数字的转换，以得到数字形式的图像电压信号。

与现有不同之处在于，所述像素单元阵列中具有多种类型的像素单元，且每种类型的像素单元的FD区域的面积是不同的，且其中每种FD区域的面积不同的像素单元在所述像素单元阵列中是间隔分布的。这里的像素单元阵列中采用了两种类型的像素单元，所述两种类型的像素单元是根据像素单元中FD区域的面积的大小来划分的，面积大的FD区域的像素单元被称为拥有大FD区域的像素单元，面积小的FD区域的像素单元被称为拥有小FD区域的像素单元。

需要说明的是，拥有大FD区域的像素单元与拥有小FD区域的像素单元中FD区域的面积的大小并没有具体的规定，只要两种拥有不同大小FD区域的像素单元中FD区域的面积的大小不一样即可，而且，具体的FD区域的面积是根据实际情况来设定的。这样，拥有大FD区域的像素单元中由于FD区域面积大，也就可以说其电容大，从而电荷流向大FD区域产生的压降会比小FD区域时小，就使得采集到的两次电压信号差小，也即得到的图像电压信号小，进而可以说明其感知图像光的能力差，对光的敏感度较低，从而使得拥有大FD区域的像素单元探测到的是图像的低光部分；反之，拥有小FD区域的像素单元探测到的则是图像的高光部分。两部分进行合成后的图像信号既拥有了图像的低光部分又拥有了图像的高光部分，这样就可得到高动态范围的图像，从而也就说明了CMOS图像传感器动态范围变大了。

图5为本实施例所采用的4T结构的CMOS图像传感器中像素单元阵列的结构示意图。如图5所示，与现有CMOS图像传感器相同的是，该像素单元阵列也是由若干行和若干列像素单元组成的，与现有CMOS图像传感器中的像素单元阵列不同的是，该像素单元阵列并不是由一种结构的像素单元组成的，而是由两种拥有不同大小FD区域的像素单元组成，也即这两种拥有不同大小FD区域的像素单元共同构成了本发明所述的像素单元阵列。

在本实施例中，不同大小FD区域的像素单元中FD区域的面积的大小并不是绝对的，而是在一个像素单元阵列中的两种像素单元中的FD区域的面积相对来说的，且两种不同大小FD区域的像素单元中FD区域的面积的比值越大，动态范围提高越大；反之，动态范围提高会相对地减小。但是，考虑到实际生产条件和工艺条件等原因，在像素单元总尺寸一定的条件下，大小FD区域的面积比例应折中取值。在本实施例中，我们采用的大小FD区域的面积的比值为10/1，实际中还可以针对不同的CMOS图像传感器作具体的调整，该比值并不影响本发明实施例的实现。

需要说明的是，同现有采用大小像素技术提高CMOS图像传感器动态范围一样，为了使得合成后的图像不会有很大的失真，需要将多种不同类型的像素单元得到的电压信号分别进行合并后再进行合成，从而也就需要每种FD区域的面积不同的像素单元在像素单元阵列中是间隔分布的，也就相对地降低了最终图像的分辨率。在本实施例中，也即需要在像素单元阵列中对两种拥有不同大小FD区域的像素单元进行间隔分布。

本实施例中的像素单元阵列的工作流程同现有技术基本是一样的，故下面仅对本实施例中CMOS图像传感器的工作过程进行简单地描述。

当CMOS图像传感器拍摄图像时，首先某个ROW SELECT在时序控制信号的控制下被导通，使得该行中的像素单元处于工作状态，之后像素单元阵列就可以对图像光信号进行采集，并经过像素单元阵列中其它单元的各种处理操作后，由双采样电路对像素单元阵列的输出进行两次采集，从而可以采集到图像电压信号；由于像素单元阵列中采用了两种拥有不同大小FD区域的像素单元，因此，在本实施例中可以得到光强弱不同的两种图像电压信号，这两种不同的图像电压信号经过模拟前端处理电路的处理后被发送到A/D转换器中，由A/D转换器将其转换为数字形式的图像电压信号并合成为一个图像信号，从而可以使得到的图像信号的动态范围得到提高，也即提高了CMOS图像传感器的动态范围，合成后的图像信号最后会由存储单元对其进行存储或者直接提供给其它电路使用。

需要说明的是，在本实施例中，单个图像单元采集图像的具体过程以及工作时的波形示意图与现有技术是一样的，这里不再对其进行赘述。不同之处在于本实施例中的像素单元阵列有两种拥有不同大小FD区域的像素单元，由它们分别得到的图像电压信号是不同的，因此，对这两种不同的图像信号进行处理后会使得得到的图像动态范围提高，也就使得整个CMOS图像传感器的动态范围得到提高。

还需指出的是，在本实施例中，像素单元阵列采用了一行大FD区域的像素单元、一行小FD区域的像素单元这种大小FD区域的像素单元按行间隔分布的形式，实际中，也可以采用其它形式，如一列大FD区域的像素单元、一列小FD区域的像素单元这种大小FD区域的像素单元按列间隔分布等，只要所采用的像素单元阵列中大FD区域的像素单元的个数与小FD区域的像素单元的个数相等即可，拥有不同大小FD区域的像素单元分布不同只会影响CMOS图像处理器中的时序控制电路部分以及将图像电压信号进行处理的模拟前端处理电路的内部结构，并不影响本发明实施例的实现。

图5所述的CMOS图像传感器仅仅是一种CMOS图像传感器，较佳地，可以将图6所述的color filter应用到图5中，即可得到一种彩色CMOS图像传感器。

图6为本发明所采用的color filter的结构示意图。从图6中可以看出，color filter是由红(R)、绿(G)、蓝(B)三种色彩组成的，它的作用是用来进行滤光。

需要说明的是，RGB色彩模型是工业界的一种颜色标准，通过对R、G、B三个颜色通道进行变化以及对它们相互之间进行叠加来得到各种各样的颜色，所以，对于图像中的每一个像素点，均可用R、G、B三个分量来表示(通常，每个分量的取值范围为0～255)。

图7即为本实施例彩色CMOS图像传感器中像素阵列单元的结构示意图。如图7所示，该CMOS图像传感器是在原来图5所述的CMOS图像传感器的像素单元阵列中添加了一个color filter，且一个像素单元上方对应着一个color filter中的像素。

同样地，图7中所述的像素单元阵列中拥有大FD区域的像素单元与拥有小FD区域的像素单元这种按行排列的形式也仅仅是本实施例的一种实现方法，其它能够使得像素单元阵列中拥有大FD区域的像素单元的个数与拥有小FD区域的像素单元的个数一致的排列方式都是可以的，并不影响本发明实施例的实现。

图7所述彩色CMOS图像传感器的具体工作流程同图5所述的CMOS图像传感器，这里不再赘述。

最后需要说明的是，上述实施例在CMOS图像传感器的像素单元阵列中均采用了两种类型的像素单元，也即采用了两种面积大小不同的FD区域的像素单元。在实际应用中，CMOS图像传感器的像素单元阵列中还可以采用多种类型的像素单元，且每种类型的像素单元的FD区域的面积大小都是不同的，这并不影响本发明实施例的实现。

总之，本发明通过在CMOS图像传感器的像素单元阵列中采用了面积大小不同的FD区域的像素单元，并充分利用面积大的FD区域的像素单元对光的敏感度较低、面积小的FD区域的像素单元对光的敏感度较高的原理，使得当采用CMOS图像传感器拍摄图像时，面积大的FD区域的像素单元能够感知到图像中光强的部分、而面积小的FD区域的像素单元则能够感知到光弱的部分，这样合成后得到的图像中既拥有了光强的部分又拥有了光弱的部分，而不像在只有一种面积的FD区域的像素单元的情况下只能得到一种光强度的图像，从而使得得到的图像动态范围较大，也即使得CMOS图像传感器动态范围得到显著的提高，而且实现简单。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种提高互补金属氧化物半导体CMOS图像传感器动态范围的装置，该装置包括：像素单元阵列、时序控制电路、双采样电路、模拟前端处理电路、模拟/数字A/D转换器以及存储单元，其中，

所述像素单元阵列用于在所述时序控制电路的控制下采集图像光信号、并输出不同的电压信号供所述双采样电路进行采集以得到图像电压信号，所述图像电压信号发送给所述模拟前端处理电路和所述A/D转换器进行处理和转换、得到数字形式的图像电压信号，其特征在于，

所述像素单元阵列中具有多种类型的像素单元，每种类型的像素单元的FD区域的面积是不同的，且每种FD区域的面积不同的像素单元在所述像素单元阵列中是间隔分布的。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述像素单元阵列中具有两种类型的像素单元。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述两种类型的像素单元是按行或按列间隔分布的。

4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述两种类型的像素单元的FD区域的面积的大小比值为10/1。

5.一种提高CMOS图像传感器动态范围的方法，其特征在于，该方法包括：

在所述CMOS图像传感器的像素单元阵列中采用多种FD区域的面积不同的像素单元，由CMOS图像传感器对每种FD区域的面积不同的像素单元得到的电压信号分别进行采集以得到图像电压信号，将所述图像电压信号进行处理和转换、得到数字形式的图像电压信号，其中，所述多种FD区域的面积不同的像素单元在所述像素单元阵列中是间隔分布的。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述FD区域的面积不同的像素单元有两种。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述两种FD区域的面积不同的像素单元是按行或按列间隔分布的。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述两种FD区域的面积不同的像素单元的FD区域的面积的大小比值为10/1。

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