CN105681771A - 阵列成像系统及图像传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种阵列成像系统,其包括基底、形成于基底上的像素阵列和控制器。每个像素包括图像子像素、采集子像素和电致色变片。图像子像素用于产生图像信号。采集子像素临近图像子像素设置,用于感测入射光的强度,并产生电压信号。电致色变片覆盖图像子像素。控制器与像素阵列连接,用于控制采集子像素产生电压信号,电压信号作用于电致变色片以改变电致变色片的透过率,使得透过电致色变片的入射光的强度发生相应的衰减以获取衰减后的光信号;控制器还用于,控制图像子像素感测光信号以及控制图像子像素生成图像信号。本发明的阵列成像系统具有较高的光强感性范围。本发明还提出一种图像传感器。

Description

阵列成像系统及图像传感器
技术领域
本发明涉及图像技术领域,尤其涉及一种阵列成像系统及图像传感器。
背景技术
互补型金属氧化物半导体(complementarymetal-oxidesemiconductor,CMOS)图像传感器包括像素阵列、控制电路、模拟前端处理电路、模数转换(analogtodigital,A/D)电路、图像信号处理电路及相关存储单元。由于CMOS技术的高集成度、高稳定性、低成本,基于CMOS图像传感器的应用越来越广泛,已经成为绝大多数视觉系统的首选。
另外,CMOS图像传感器也因具有宽动态范围越来越受到重视。图像传感器的动态范围是指最大非饱和信号与在黑暗条件下噪声的比值,这是图像传感器品质的关键因素。CMOS图像传感器的动态范围只有大约60db,而被摄环境的动态范围往往超过100db。这就造成CMOS图像传感器拍摄的图像对比度往往不够。
目前提升CMOS图像传感器的动态范围的方法主要有:1,采用长短积分时间,CMOS图像传感器的像素两次或两次以上,对获得的两次或两次以上的像素信息进行合成处理,实现宽动态。2,采用像素阵列两级增益或多级增益实现图像传感器的宽动态范围。目前的技术为了达到高的动态范围,需要对不同积分时间下的输出信号进行存储及处理,因此增加了图像传感器储电路面积,影响图像的输出帧率等。另外,对多级增益的图像信号进行处理,也会增加图像传感器的存储电路面积和影响图像帧率等。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本发明的第一个目的在于提出一种阵列成像系统。
本发明的第二个目的在于提出一种图像传感器。
本发明第一方面的实施例提出一种阵列成像系统,包括:基底、形成于基底上的像素阵列和控制器。形成于基底上的像素阵列的每个像素包括:图像子像素、采集子像素和电致色变片。图像子像素用于产生图像信号。采集子像素临近所述图像子像素设置,用于感测入射光的强度,并产生相应的电压信号,所述入射光的强度越大,电压信号越高。电致色变片覆盖所述图像子像素。控制器,与所述像素阵列连接,用于控制所述采集子像素产生所述电压信号,所述电压信号作用于所述电致变色片以改变所述电致变色片的透过率,使得透过所述电致色变片的所述入射光的强度发生相应的衰减,以获取衰减后的光信号,所述电压信号越高,电致变色变片的透过率越低。所述控制器还用于,控制所述图像子像素感测所述光信号以及控制所述图像子像素生成所述图像信号。
根据本发明实施例的阵列成像系统,由采集子像素产生电压信号,电压信号直接作用于电致变色片以调节电致变色片的透过率,使得当入射光的强度较弱时电致变色片的透过率高,而当入射光的强度较强时电致变色片的透过率低,从而增加了图像子像素积分时间段内所采集的入射光的光强变化的感应范围。由于图像子像素成像的动态范围与入射光的光强变化的感应范围一致,因此也增加了图像的动态范围。
在一些示例中,还包括:微透镜和彩色滤镜。所述微透镜设置在所述图像子像素和所述采集子像素的顶部。所述彩色滤镜设置在所述微透镜的下方且覆盖所述图像子像素或同时覆盖所述图像子像素和采集子像素。
在一些示例中,所述图像子像素的尺寸大于所述采样子像素。
在一些示例中,所述电致变色片包括:透明导电层、电致变色层、电介质层和离子存储层。
本发明第二方面的实施例提出一种图像传感器,包括:行译码电路、阵列成像系统、采样电路、列译码电路和模/数转换器。阵列成像系统用于输出图像信号,所述阵列成像系统包括:基底、形成于基底上的像素阵列和控制器。形成于基底上的像素阵列的每个像素包括:图像子像素、采集子像素和电致色变片。图像子像素用于产生图像信号。采集子像素临近所述图像子像素设置,用于感测入射光的强度,并产生相应的电压信号,所述入射光的强度越大,电压信号越高。电致色变片覆盖所述图像子像素。控制器,与所述像素阵列连接,用于控制所述采集子像素产生所述电压信号,所述电压信号作用于所述电致变色片以改变所述电致变色片的透过率,使得透过所述电致色变片的所述入射光的强度发生相应的衰减,以获取衰减后的光信号,所述电压信号越高,电至变色变片的透过率越低。所述控制器还用于,控制所述图像子像素感测所述光信号以及控制所述图像子像素生成所述图像信号。采样电路,用于对所述图像信号进行采样以获取模拟图像信号。列译码电路,用于输出所述模拟图像信号;模/数转换器,用于将所述模拟图像信号转换为数字图像信号。
根据本发明实施例的图像传感器,由采集子像素产生电压信号,电压信号直接作用于电致变色片以调节电致变色片的透过率,使得当入射光的强度较弱时电致变色片的透过率高,而当入射光的强度较强时电致变色片的透过率低,从而增加了图像子像素积分时间段内所采集的入射光的光强变化的感应范围。由于图像子像素成像的动态范围与入射光的光强变化的感应范围一致,因此也增加了图像的动态范围。在一些示例中,所述每个像素还包括:微透镜和彩色滤镜。所述微透镜设置在所述图像子像素和所述采集子像素的顶部。所述彩色滤镜设置在所述微透镜的下方且覆盖所述图像子像素或同时覆盖所述图像子像素和采集子像素。
在一些示例中,所述图像子像素的尺寸大于所述采样子像素。
在一些示例中,所述电致变色片包括:透明导电层、电致变色层、电介质层和离子存储层。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的阵列成像系统的结构框图;
图2是本发明一个实施例的像素阵列示意图;
图3是本发明另一个实施例的像素阵列示意图;
图4是图3的像素阵列的剖面结构示意图;
图5是本发明一个实施例的像素阵列的剖面结构示意图;
图6是本发明一个实施例的采集子像素的电路结构示意图;
图7是本发明一个实施例的图像子像素的电路结构示意图;
图8是本发明一个实施例的电致变色片的结构示意图;
图9是本发明一个实施例的电致变色片的透过率曲线图;
图10是根据本发明一个实施例的图像传感器的结构示意图;和
图11是本发明一个实施例的图像传感器的示例图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
参照图1,本发明第一方面的实施例的阵列成像系统100包括基底10、形成于基底上的像素阵列20和控制器30。
每个像素包括图像子像素22、采集子像素24和电致色变片26。图像子像素22用于产生图像信号。采集子像素24临近图像子像素22设置,用于感测入射光的强度,并产生电压信号。入射光的强度越大,电压信号越高。电致色变片26覆盖图像子像素22。控制器30与像素阵列20连接,用于控制采集子像素24在图像子像素22采集信号之前,控制器30控制采集子像素24产生电压信号,电压信号作用于图像子像素22中的电致变色片26以改变电致变色片26的透过率。电压信号越高,电致变色变26的透过率就越低,使得透过电致色变片26的入射光的强度发生相应的衰减,以获取衰减后的光信号。电致变色片26的透过率改变后,控制器30控制图像子像素22在积分时间段内接收衰减后的光信号,图像子像素22生成图像信号。采集子像素24临近图像子像素22设置是为了保证采集子像素24中用于产生电压信号的入射光的强度与图像子像素22采集的入射光的强度一致。采集子像素24临近图像子像素22设置的排布结构可以如图2和图3所示。每个像素都包含两种子像素,即图像子像素22和采集子像素24。例如,11子像素和11′子像素组成一个红色像素,其中11子像素为图像子像素,11′子像素为采集子像素。
进一步地,在本发明的一个实施例中,每个像素还包括:微透镜28和彩色滤镜20a。微透镜28设置在图像子像素22和采集子像素24的顶部。彩色滤镜20a设置在微透镜28的下方且覆盖图像子像素22或同时覆盖图像子像素22和采集子像素24。
在本发明的一个实施例中,基底10为硅衬底。
电致变色(electrochromic,EC)是一种光学性能可变换的变色,一般指材料在外电场或电流作用下发生可逆的色彩变化,直观地表现为材料的颜色和透明度发生可逆变化的过程,这种变化是连续可调的,即材料的透过率、吸收率、反射率三者比例关系可调。本发明的实施例中可用到的变色材料,如三氧化钨。采集子像素24产生的电压信号施加给图像子像素22中镶嵌的电致变色片26中的透明电极上,以调节电致变色片的透过率。本发明的实施例中可用的透明电极如氧化铟锡,银丝墨等。
在本发明的一个实施例中,图像子像素22的尺寸大于采样子像素24。这种排布结构能显著增大图像子像素22的受光面积,提高图像子像素22采集入射光的能力。如图3所示的像素阵列示意图所示,取3*3的阵列为例。每个像素都包含两种子像素,即图像子像素22和采集子像素24。11子像素和11′子像素组成一个红色像素,其中11子像素为图像子像素,11′子像素为采集子像素。11′子像素产生电压信号,入射光的强度越大,产生的电压信号越高。22和22′组成一个绿色像素,其中子像素22为图像子像素,22′为采集子像素。33子像素和33′子像素以及其他像素都是以此种方式组成。11的上方镶嵌电致变色片26,11从基底10以上都为透明介质。
图4是图3左上和右下的对角线的剖面图。虚线框部分是子像素11和11′,A和A1、B和B1、C和C1分别是图像子像素22和采集子像素24的光电二极管。在剖面图4中26为11子像素镶嵌的电致变色片(电致变色片还可以镶嵌在11像素的微透镜28中或彩色滤镜20a中等),U、D分别为电致变色片26的透明电极。电致变色片26中U、D透明电极连接到图4中的采集子像素11′的电压信号产生电路。11′子像素产生的电压信号作用于11子像素中的电致变色片26。子像素22、22′及33、33′工作原理同11、11′相同。入射光的强度越大采集子像素24产生的电压信号越高。282为图像子像素22上方的微透镜,284为采集子像素上方的微透镜,20a为彩色滤镜。
特别地,在本发明的一个实施例中,如图5所示,在采集子像素24的上方设置有和图像子像素22相同颜色的彩色滤镜。采集子像素24上设置有彩色滤镜时,采集子像素24感应的电压信号的强度和色彩亮度成比例。
图6是采集子像素24的电路结构示意图,242为复位管,244是传输门管,246是电压跟随管,248是光电二极管。采集子像素在图6中复位管242和传输门管244在RST复位信号的控制下复位后,光电二极管248采集入射光。采集到的入射光传送至幅值扩散点fd。幅值扩散点fd在TX传输门信号的控制下产生输出信号,即在Vddp和Out之间产生和入射光的强度成正例的电压信号。即入射光的强度越大,则在Vddp和Out之间的电势差就越大。在图像子像素22积分时,将电压信号直接加到电致变色片26的透明电极上。
图7是图像子像素22的电路结构示意图,222为复位管,224为传输门管,226是源跟随管,228是光电二极管,22a为行选通管。图像子像素22和采集子像素24的电路的区别是采集子像素24的输出电压直接加载到图像子像素22的电致变色片26的透明电极上,而图像子像素22的信号输出到列采样电路并最终用于图像处理。
在本发明的一个实施例中,如图8所示,电致变色片26包括:透明导电层、电致变色层、电介质层和离子存储层。电致变色片26的透过率越低,采集子像素24的电压信号越高。电致变色片26的入射光的透过率的变化曲线如图9所示。
根据本发明实施例的阵列成像系统,由采集子像素产生电压信号,电压信号直接作用于电致变色片以调节电致变色片的透过率,使得当入射光的强度较弱时电致变色片的透过率高,而当入射光的强度较强时电致变色片的透过率低,从而增加了图像子像素积分时间段内所采集的入射光的光强变化的感应范围。由于图像子像素成像的动态范围与入射光的光强变化的感应范围一致,因此也增加了图像的动态范围。
本发明第二方面的实施例中提出一种图像传感器200,如图10所示,包括:行译码电路202、阵列成像系统100、采样电路204、列译码电路206和模/数转换器208。
行译码电路202用于采集入射光。阵列成像系统100用于输出图像信号。采样电路用于将阵列成像系统100输出的图像信号转换为模拟图像信号。列译码电路206用于输出采样电路204输出的模拟图像信号。模/数转换器208用于将经差分放大电路ASP放大后的模拟图像信号转换为数字图像信号。
阵列成像系统100包括:基底10、形成于基底上的像素阵列20和控制器30。
每个像素包括图像子像素22、采集子像素24和电致色变片26。图像子像素22用于产生图像信号。采集子像素24临近图像子像素22设置,用于感测入射光的强度,并产生电压信号。入射光的强度越大,电压信号越高。电致色变片26覆盖图像子像素22。控制器30与像素阵列20连接,用于控制采集子像素24在图像子像素22采集信号之前,控制器30控制采集子像素24产生电压信号,电压信号作用于图像子像素22中的电致变色片26以改变电致变色片26的透过率。电压信号越高,电致变色变26的透过率就越低,使得透过电致色变片26的入射光的强度发生相应的衰减以获取衰减后的光信号。电致变色片26的透过率改变后,控制器30控制图像子像素22在积分时间段内接收衰减后的光信号,图像子像素22生成图像信号。采集子像素24临近图像子像素22设置是为了保证采集子像素24中用于产生电压信号的入射光的强度与图像子像素22采集的入射光的强度一致。采集子像素24临近图像子像素22设置的排布结构可以如图2和图3所示。每个像素都包含两种子像素,即图像子像素22和采集子像素24。例如,11子像素和11′子像素组成一个红色像素,其中11子像素为图像子像素,11′子像素为采集子像素。
进一步地,在本发明的一个实施例中,每个像素还包括:微透镜28和彩色滤镜20a。微透镜28设置在图像子像素22和采集子像素24的顶部。彩色滤镜20a设置在微透镜28的下方且覆盖图像子像素22或同时覆盖图像子像素22和采集子像素24。
在本发明的一个实施例中,基底10为硅衬底。
电致变色(electrochromic,EC)是一种光学性能可变换的变色,一般指材料在外电场或电流作用下发生可逆的色彩变化,直观地表现为材料的颜色和透明度发生可逆变化的过程,这种变化是连续可调的,即材料的透过率、吸收率、反射率三者比例关系可调。本发明的实施例中可用到的变色材料,如三氧化钨。采集子像素24产生的电压信号施加给图像子像素22中镶嵌的电致变色片26中的透明电极上,以调节电致变色片的透过率。本发明的实施例中可用的透明电极如氧化铟锡,银丝墨等。
在本发明的一个实施例中,图像子像素22的尺寸大于采样子像素24。这种排布结构能显著增大图像子像素22的受光面积,提高图像子像素22采集入射光的能力。如图3所示的像素阵列示意图所示,取3*3的阵列为例。每个像素都包含两种子像素,即图像子像素22和采集子像素24。11子像素和11′子像素组成一个红色像素,其中11子像素为图像子像素,11′子像素为采集子像素。11′子像素产生电压信号,入射光的强度越大,产生的电压信号越高。22和22′组成一个绿色像素,其中子像素22为图像子像素,22′为采集子像素。33子像素和33′子像素以及其他像素都是以此种方式组成。11的上方镶嵌电致变色片26,11从基底10以上都为透明介质。
图4是图3左上和右下的对角线的剖面图。虚线框部分是子像素11和11′,A和A1、B和B1、C和C1分别是图像子像素22和采集子像素24的光电二极管。在剖面图4中26为11子像素镶嵌的电致变色片(电致变色片还可以镶嵌在11像素的微透镜28中或彩色滤镜20a中等),U、D分别为电致变色片26的透明电极。电致变色片26中U、D透明电极连接到图4中的采集子像素11′的电压信号产生电路。11′子像素产生的电压信号作用于11子像素中的电致变色片26。子像素22、22′及33、33′工作原理同11、11′相同。入射光的强度越大采集子像素24产生的电压信号越高。282为图像子像素22上方的微透镜,284为采集子像素上方的微透镜,20a为彩色滤镜。
特别地,在本发明的一个实施例中,如图5所示,在采集子像素24的上方设置有和图像子像素22相同颜色的彩色滤镜。采集子像素24上设置有彩色滤镜时,采集子像素24感应的电压信号的强度和色彩亮度成比例。
图6是采集子像素24的电路结构示意图,242为复位管,244是传输门管,246是电压跟随管,248是光电二极管。采集子像素在图6中复位管242和传输门管244在RST复位信号的控制下复位后,光电二极管248采集入射光。采集到的入射光传送至幅值扩散点fd。幅值扩散点fd在TX传输门信号的控制下产生输出信号,即在Vddp和Out之间产生和入射光的强度成正例的电压信号。即入射光的强度越大,则在Vddp和Out之间的电势差就越大。在图像子像素22积分时,将电压信号直接加到电致变色片26的透明电极上。
图7是图像子像素22的电路结构示意图,222为复位管,224为传输门管,226是源跟随管,228是光电二极管,22a为行选通管。图像子像素22和采集子像素24的电路的最大区别是采集子像素24的输出电压直接加载到图像子像素22的电致变色片26的透明电极上,而图像子像素22的信号输出到列采样电路并最终用于图像处理。
在本发明的一个实施例中,如图8所示,电致变色片26包括:透明导电层、电致变色层、电介质层和离子存储层。电致变色片26的透过率越低,采集子像素24的电压信号越高。电致变色片26的入射光的透过率的变化曲线如图9所示。
此外,如图11所示,图像传感器200的阵列成像系统100的像素阵列中的图像子像素22的光电转换及采集子像素24感应电压信号的生成是由行译码器202控制,而图像子像素22的输出通过采样电路204、列译码电路206控制。由行译码电路202和列译码电路206选择要读出的像素,输出图像信号至采样(CDS)电路,消除固定模式噪声(FPN),然后经过差分放大电路(ASP)放大后顺序地进入模数转换器(ADC)208中完成模数转换。
另外,根据本发明实施例的图像传感器200的其他构成及作用对于本领域的技术人员而言都是已知的,在此处不做赘述。
根据本发明实施例的图像传感器,由采集子像素产生与入射光的强度成正比的电压信号,调节电致变色片的透过率,使得当光强较弱时电致变色片的透过率很高,而当光很强时电致变色片的透过率大大降低,从而增加了图像子像素积分时间段内所采集的入射光的光强变化的感应范围。由于图像子像素成像的动态范围与入射光的光强变化的感应范围一致,因此也增加了图像的动态范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种阵列成像系统,其特征在于,包括:
基底;
形成于基底上的像素阵列,每个像素包括:
图像子像素,用于产生图像信号;
采集子像素,临近所述图像子像素设置,用于感测入射光的强度,并依据入射光强度产生相应的电压信号,所述入射光的强度越大,电压信号越高;及
电致色变片,覆盖所述图像子像素;及
控制器,与所述像素阵列连接,用于控制所述采集子像素产生所述电压信号,所述电压信号作用于所述电致变色片以改变所述电致变色片的透过率,使得透过所述电致色变片的入射光的强度发生相应的衰减,以获取衰减后的光信号,所述电压信号越高,电致变色片的透过率越低;
所述控制器还用于,控制所述图像子像素感测所述衰减后的光信号以及控制所述图像子像素产生所述图像信号。
2.如权利要求1所述的阵列成像系统,其特征在于,所述每个像素还包括:
微透镜,所述微透镜设置在所述图像子像素和所述采集子像素的顶部;及
彩色滤镜,所述彩色滤镜设置在所述微透镜的下方且覆盖所述图像子像素或同时覆盖所述图像子像素和采集子像素。
3.如权利要求1所述的阵列成像系统,其特征在于,所述图像子像素的尺寸大于所述采样子像素。
4.如权利要求1所述的阵列成像系统,其特征在于,所述电致变色片包括:透明导电层、电致变色层、电介质层和离子存储层。
5.一种图像传感器,其特征在于,包括:
行译码电路;
阵列成像系统,用于输出图像信号,所述阵列成像系统包括:
基底;
形成于基底上的像素阵列,每个像素包括:
图像子像素,用于产生图像信号;
采集子像素,临近所述图像子像素设置,用于感测入射光的强度,并依据入射光强度产生相应的电压信号,所述入射光的强度越大,电压信号越高;及
电致色变片,覆盖所述图像子像素;及
控制器,与所述像素阵列连接,用于控制所述采集子像素产生所述电压信号,所述电压信号作用于所述电致变色片以改变所述电致变色片的透过率,使得透过所述电致色变片的入射光的强度发生相应的衰减,以获取衰减后的光信号,所述电压信号越高,电致变色片的透过率越低;
所述控制器还用于,控制所述图像子像素感测所述光信号以及控制所述图像子像素生成所述图像信号;
采样电路,用于对所述图像信号进行采样以获取模拟图像信号;
列译码电路,用于输出所述模拟图像信号;
模/数转换器,用于将所述模拟图像信号转换为数字图像信号。
6.如权利要求5所述的图像传感器,其特征在于,所述每个像素还包括:
微透镜,所述微透镜设置在所述图像子像素和所述采集子像素的顶部;
彩色滤镜,所述彩色滤镜设置在所述微透镜的下方且覆盖所述图像子像素或同时覆盖所述图像子像素和采集子像素。
7.如权利要求5所述的图像传感器,其特征在于,所述图像子像素的尺寸大于所述采样子像素。
8.如权利要求5所述的图像传感器,其特征在于,所述电致变色片包括:透明导电层、电致变色层、电介质层和离子存储层。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107719083A (zh) * 2016-08-12 2018-02-23 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于车辆乘客舱的车窗系统
CN107919373A (zh) * 2017-11-07 2018-04-17 德淮半导体有限公司 背照式图像传感器
CN110518029A (zh) * 2019-09-23 2019-11-29 德淮半导体有限公司 图像传感器及其制备方法
CN110830697A (zh) * 2019-11-27 2020-02-21 Oppo广东移动通信有限公司 控制方法、电子装置和存储介质
CN111193880A (zh) * 2020-01-13 2020-05-22 刘元哲 一种图像传感器、光学滤波器及图像传感器亮度调整方法
CN113949818A (zh) * 2020-07-17 2022-01-18 深圳市万普拉斯科技有限公司 一种像素结构及其的曝光方法
CN114070968A (zh) * 2020-08-06 2022-02-18 深圳市万普拉斯科技有限公司 像素结构单元、镜头模组、电子设备及阴影消除方法
CN115022520A (zh) * 2022-07-07 2022-09-06 维沃移动通信有限公司 摄像模组、电子设备、控制方法和控制装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108091664A (zh) * 2017-12-13 2018-05-29 德淮半导体有限公司 感光像素单元、图像传感器及制造方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102208421A (zh) * 2010-03-31 2011-10-05 索尼公司 固体摄像装置和电子设备
CN102347341A (zh) * 2010-07-30 2012-02-08 索尼公司 固态摄像器件、其驱动方法和电子装置
US20120105692A1 (en) * 2010-10-29 2012-05-03 International Business Machines Corporation Anti-blooming pixel sensor cell with active neutral density filter, methods of manufacture, and design structure
CN102497517A (zh) * 2011-11-25 2012-06-13 吉林大学 低工作电压宽动态范围图像传感器
CN103442185A (zh) * 2013-09-02 2013-12-11 上海集成电路研发中心有限公司 一种cmos图像像素阵列
CN103491319A (zh) * 2012-06-11 2014-01-01 索尼公司 成像装置
CN103515397A (zh) * 2012-06-18 2014-01-15 联咏科技股份有限公司 具有像素级自动光衰减器的图像传感装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102208421A (zh) * 2010-03-31 2011-10-05 索尼公司 固体摄像装置和电子设备
CN102347341A (zh) * 2010-07-30 2012-02-08 索尼公司 固态摄像器件、其驱动方法和电子装置
US20120105692A1 (en) * 2010-10-29 2012-05-03 International Business Machines Corporation Anti-blooming pixel sensor cell with active neutral density filter, methods of manufacture, and design structure
CN102497517A (zh) * 2011-11-25 2012-06-13 吉林大学 低工作电压宽动态范围图像传感器
CN103491319A (zh) * 2012-06-11 2014-01-01 索尼公司 成像装置
CN103515397A (zh) * 2012-06-18 2014-01-15 联咏科技股份有限公司 具有像素级自动光衰减器的图像传感装置
CN103442185A (zh) * 2013-09-02 2013-12-11 上海集成电路研发中心有限公司 一种cmos图像像素阵列

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107719083A (zh) * 2016-08-12 2018-02-23 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于车辆乘客舱的车窗系统
CN107919373A (zh) * 2017-11-07 2018-04-17 德淮半导体有限公司 背照式图像传感器
CN110518029A (zh) * 2019-09-23 2019-11-29 德淮半导体有限公司 图像传感器及其制备方法
CN110830697A (zh) * 2019-11-27 2020-02-21 Oppo广东移动通信有限公司 控制方法、电子装置和存储介质
CN111193880A (zh) * 2020-01-13 2020-05-22 刘元哲 一种图像传感器、光学滤波器及图像传感器亮度调整方法
CN111193880B (zh) * 2020-01-13 2022-05-24 刘元哲 一种图像传感器、光学滤波器及图像传感器亮度调整方法
CN113949818A (zh) * 2020-07-17 2022-01-18 深圳市万普拉斯科技有限公司 一种像素结构及其的曝光方法
CN114070968A (zh) * 2020-08-06 2022-02-18 深圳市万普拉斯科技有限公司 像素结构单元、镜头模组、电子设备及阴影消除方法
CN114070968B (zh) * 2020-08-06 2024-02-02 深圳市万普拉斯科技有限公司 像素结构单元、镜头模组、电子设备及阴影消除方法
CN115022520A (zh) * 2022-07-07 2022-09-06 维沃移动通信有限公司 摄像模组、电子设备、控制方法和控制装置

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