【专利解密】豪威科技图像传感器有效提高图像质量

【嘉勤点评】豪威科技的图像传感器专利，通过设置低转换增益路径和高转换增益路径两个独立的电源噪声消除路径，能够降低DCG图像传感器的像素电源噪声影响，从而提高图像质量。

豪威科技发布了用于内窥镜和导管的OVMed® OH0FA图像传感器和OAH0428桥接芯片。该设备的高信噪比可实现更清晰的图像以及优异的色彩保真度，这有助于外科医生看到更真实的图像，从而更好地诊疗疾病。

DCG图像传感器存在由于像素电源噪声干扰，影响图像质量的问题。像素电源噪声由于以下两方面影响信号量化和图像质量。一方面，像素电源不干净，并且在一定频率范围内会产生噪声纹波。另一方面，像素布局会产生寄生电容；通过寄生路径，像素电源噪声会出现在位线上；像素电源噪声在比较器之后被量化，并降低了图像质量。

为此，豪威科技于2021年3月22日申请了一项名为“双转换增益图像传感器”的发明专利（申请号: 202110302128.3），申请人为豪威科技（上海）有限公司。

图1 双转换增益图像传感器示意图

图1为本发明提出的双转换增益图像传感器示意图，传感器包括：像素电路A、电源噪声消除电路B和比较器30。像素电路A是像素Px的实例性示意图。像素Px可用于双转换增益(DCG)操作。DCG操作可提供高动态范围。像素Px包含光电二极管、转移晶体管TX、第一浮动扩散部、DCG晶体管、第二浮动扩散部、复位晶体管RST、源极跟随器SF、行选择晶体管RS。其中晶体管基本的工作原理为：通过光电转换形成光生载流子，产生模拟信号，再通过对像素阵列的行选通并进行列读取，读出每列的模拟信号，进行后续的运算增益放大、模数转换等信号处理过程。

复位晶体管RST可由提供到复位晶体管RST的栅电极的复位信号rst控制。其它控制信号可类似地选择晶体管RS、DCG晶体管及转移晶体管TX的相应栅电极。各种控制信号可由控制电路提供，以控制DCG像素的操作以便复位DCG像素及读出信号电压，例如，DCG像素的像素数据或图像数据输出。

在一些实施例中，图像电荷可取决于转换增益模式，高转换增益(hcg)模式或低转换增益(lcg)模式。在hcg模式期间，转换增益信号dcg为低电平，DCG晶体管响应于转换增益信号dcg关断，且图像电荷可仅被转移到第一浮动扩散部FD1且在其中生成经由位线读出的某个电压差。相反地，在lcg模式期间，转换增益信号dcg为高电平，DCG晶体管响应于转换增益信号dcg接通，且图像电荷可被转移到第一浮动扩散部FD1、第二浮动扩散部FD2两者，且在第一浮动扩散部FD1上生成相较于hcg模式的情况更小的电压差，电压差可经由位线读出。因而，转换增益信号dcg可取决于期望hcg模式还是lcg模式而变化。

简而言之，豪威科技的图像传感器专利，通过设置低转换增益路径和高转换增益路径两个独立的电源噪声消除路径，能够降低DCG图像传感器的像素电源噪声影响，从而提高图像质量。

豪威科技是全球排名前列的数字图像解决方案开发商，以其独特的单芯片CMOS摄像解决方案领先于世界，并在市场上形成完整体系的CMOS影像传感器家族。豪威科技将持续深耕CMOS影像传感器领域。

（holly）