本申請屬于攝像設備，具體涉及一種像素單元、像素讀取電路、圖像傳感器及電子設備。

背景技術：

1、在相關技術中，像素通常由光電二極管和上方的濾色片組成。該像素結構中，特定波段的光可以通過濾色片，被濾色片下方的光電二極管轉換為電信號，進而轉換為濾色片對應顏色通道的電信號數據。這種像素結構在單次曝光下，每個像素僅能產生其濾色片對應顏色通道的電信號數據，使得對于任何場景進行拍攝，都只能得到像素濾色片陣列所限定的一種特定圖像。例如，如果攝像機中的像素結構為上述像素結構，并且，像素濾色片陣列為bayer陣列，該攝像機對任何場景進行拍攝，單次曝光得到的圖像都是bayer圖像。

技術實現思路

1、本申請旨在提供一種像素單元、像素讀取電路、圖像傳感器及電子設備，能夠通過單次曝光，得到全分辨率g通道圖像、全分辨率bayer圖像、全分辨率cmy圖像、全分辨率四合一模式圖像中至少一種圖像，便于對不同場景自適應獲取不同的圖像。

2、第一方面，本申請實施例提供一種像素單元，包括：呈陣列分布的第一感光像素、第二感光像素、第三感光像素和第四感光像素，還包括微透鏡；

3、所述第一感光像素包括：從上至下依次堆疊且彼此電隔離的藍色感光層、綠色感光層和紅色感光層；

4、所述第二感光像素包括：從上至下依次堆疊且彼此電隔離的藍色感光層和綠色感光層；

5、所述第三感光像素包括：從上至下依次堆疊且彼此電隔離的綠色感光層和紅色感光層；

6、所述第四感光像素包括：從上至下依次堆疊且彼此電隔離的藍色感光層、綠色感光層和紅色感光層；

7、所述微透鏡，覆蓋所述第一感光像素、所述第二感光像素、所述第三感光像素和所述第四感光像素；

8、其中，不同感光像素中相同顏色的感光層位于同一層。

9、第二方面，本申請實施例提供一種像素讀取電路，用于控制和讀取上述像素單元，所述像素讀取電路包括：

10、第一控制模塊，用于控制所述第一感光像素的綠色感光層的光生電荷和所述第一感光像素的藍色感光層和紅色感光層的光生電荷轉移至所述像素讀取電路的第一電壓讀取模塊；

11、第二控制模塊，用于控制所述第二感光像素的綠色感光層的光生電荷和所述第二感光像素的藍色感光層的光生電荷轉移至所述第一電壓讀取模塊；

12、第三控制模塊，用于控制所述第三感光像素的綠色感光層的光生電荷和所述第三感光像素的紅色感光層的光生電荷轉移至所述像素讀取電路的第二電壓讀取模塊；

13、第四控制模塊，用于控制所述第四感光像素的綠色感光層的光生電荷和所述第四感光像素的藍色感光層和紅色感光層的光生電荷轉移至所述第二電壓讀取模塊。

14、第三方面，本申請實施例提供一種圖像傳感器，包括：上述像素單元和上述像素讀取電路；其中，所述像素讀取電路與所述像素單元連接。

15、第四方面，本申請實施例提供一種攝像頭，包括：上述圖像傳感器。

16、第五方面，本申請實施例提供一種電子設備，包括：上述攝像頭。

17、第六方面，本申請實施例提供一種像素讀取方法，由上述像素讀取電路執行，所述方法包括：

18、在曝光之前，所述像素讀取電路清空所述第一感光像素、所述第二感光像素、所述第三感光像素、所述第四感光像素和所述第一電壓讀取模塊、所述第二電壓讀取模塊中殘留的所有光生電荷；

19、在曝光結束后，所述像素讀取電路控制所述第一感光像素、所述第二感光像素中每個感光像素的至少一個感光層的光生電荷轉移至所述第一電壓讀取模塊，并控制所述第三感光像素、所述第四感光像素中每個感光像素的至少一個感光層的光生電荷轉移至所述第二電壓讀取模塊，以讀取所述第一感光像素、所述第二感光像素、所述第三感光像素和所述第四感光像素中每個感光像素的至少一個感光層的電壓信號值。

20、本申請實施例的像素單元，取消了濾色片，設置了四個感光像素以及覆蓋四個感光像素的微透鏡，為每個感光像素設置了多個不同顏色的感光層，在單次曝光中，每個感光像素的多個顏色感光層能產生多個顏色通道的電信號數據，基于本申請實施例的像素單元，能夠通過單次曝光得到全分辨率g通道圖像、全分辨率bayer圖像、全分辨率cmy圖像、全分辨率四合一模式圖像中至少一種圖像，便于對不同場景自適應獲取不同的圖像。

技術特征：

1.一種像素單元（100），其特征在于，包括：呈陣列分布的第一感光像素（110）、第二感光像素（120）、第三感光像素（130）和第四感光像素（140），還包括微透鏡（150）；

2.根據權利要求1所述的像素單元（100），其特征在于，所述第一感光像素（110）位于第一行第一列；所述第二感光像素（120）位于第一行第二列；所述第三感光像素（130）位于第二行第一列；所述第四感光像素（140）位于第二行第二列。

3.根據權利要求1所述的像素單元（100），其特征在于，所述第一感光像素（110）的藍色感光層（111）與紅色感光層（113）電連接，所述第四感光像素（140）的藍色感光層（141）與紅色感光層（143）電連接。

4.根據權利要求1所述的像素單元（100），其特征在于，每個感光像素中的藍色感光層為用于感應藍色光產生的光生電荷的光電二極管；每個感光像素中的綠色感光層為用于感應綠色光產生的光生電荷的光電二極管；每個感光像素中的紅色感光層為用于感應紅色光產生的光生電荷的光電二級管。

5.根據權利要求1所述的像素單元（100），其特征在于，每個感光像素中的藍色感光層的厚度范圍為：0.8um~1.2um；每個感光像素中的綠色感光層的厚度范圍為：1.1um~2.3um；每個感光像素中的紅色感光層的厚度范圍為：2.8um~4.3um。

6.一種像素讀取電路（200），其特征在于，用于控制和讀取權利要求1-5中任一項所述的像素單元（100），所述像素讀取電路（200）包括：

7.根據權利要求6所述的像素讀取電路（200），其特征在于，所述第二控制模塊（220）的一端與所述第一控制模塊（210）連接，所述第二控制模塊（220）的另一端與所述第一電壓讀取模塊連接；

8.根據權利要求7所述的像素讀取電路（200），其特征在于，所述第一控制模塊（210）包括串聯的第一開關（212）和第二開關（213），所述第二控制模塊（220）包括串聯的第三開關（211）和第四開關（214），所述第三開關（211）設置在所述第一開關（212）與所述第一電壓讀取模塊之間；

9.根據權利要求7所述的像素讀取電路（200），其特征在于：所述第三控制模塊（230）包括串聯的第五開關（222）和第六開關（223），所述第四控制模塊（240）包括串聯的第七開關（221）和第八開關（224），所述第七開關（221）設置在所述第五開關（222）與所述第二電壓讀取模塊之間；

10.一種圖像傳感器，其特征在于，包括：權利要求1-5中任一項所述的像素單元（100）和權利要求6-9中任一項所述的像素讀取電路（200）；其中，所述像素讀取電路（200）與所述像素單元（100）連接。

11.一種攝像頭，其特征在于，包括：權利要求10所述的圖像傳感器。

12.一種電子設備，其特征在于，包括：權利要求11所述的攝像頭。

13.一種像素讀取方法，其特征在于，由權利要求6-9中任一項所述的像素讀取電路（200）執行，所述方法包括：

14.根據權利要求13所述的像素讀取方法，其特征在于，所述像素讀取電路（200）控制所述第一感光像素（110）、所述第二感光像素（120）中每個感光像素的至少一個感光層的光生電荷轉移至所述第一電壓讀取模塊，并控制所述第三感光像素（130）、所述第四感光像素（140）中每個感光像素的至少一個感光層的光生電荷轉移至所述第二電壓讀取模塊，以讀取所述第一感光像素（110）、所述第二感光像素（120）、所述第三感光像素（130）和所述第四感光像素（140）中每個感光像素的至少一個感光層的電壓信號值，包括：

15.根據權利要求14所述的方法，其特征在于，所述像素讀取電路（200）控制所述第一感光像素（110）、所述第二感光像素（120）中每個感光像素的至少一個感光層的光生電荷轉移至所述第一電壓讀取模塊，并控制所述第三感光像素（130）、所述第四感光像素（140）中每個感光像素的至少一個感光層的光生電荷轉移至所述第二電壓讀取模塊，以讀取所述第一感光像素（110）、所述第二感光像素（120）、所述第三感光像素（130）和所述第四感光像素（140）中每個感光像素的至少一個感光層的電壓信號值，還包括：

16.根據權利要求15所述的方法，其特征在于，所述像素讀取電路（200）控制所述第一感光像素（110）、所述第二感光像素（120）中每個感光像素的至少一個感光層的光生電荷轉移至所述第一電壓讀取模塊，并控制所述第三感光像素（130）、所述第四感光像素（140）中每個感光像素的至少一個感光層的光生電荷轉移至所述第二電壓讀取模塊，以讀取所述第一感光像素（110）、所述第二感光像素（120）、所述第三感光像素（130）和所述第四感光像素（140）中每個感光像素的至少一個感光層的電壓信號值，還包括：

17.根據權利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

技術總結
本申請實施例公開了一種像素單元、像素讀取電路、圖像傳感器及電子設備，像素單元包括：呈陣列分布的第一感光像素、第二感光像素、第三感光像素和第四感光像素，以及，覆蓋上述四個感光像素的微透鏡；第一感光像素包括：從上至下依次堆疊且彼此電隔離的藍色感光層、綠色感光層和紅色感光層；第二感光像素包括：從上至下依次堆疊且彼此電隔離的藍色感光層和綠色感光層；第三感光像素包括：從上至下依次堆疊且彼此電隔離的綠色感光層和紅色感光層；第四感光像素包括：從上至下依次堆疊且彼此電隔離的藍色感光層、綠色感光層和紅色感光層；不同感光像素中相同顏色的感光層位于同一層。

技術研發人員：肇宇飛
受保護的技術使用者：維沃移動通信有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28