HDR 成像技術學習（一）

HDR 成像技術學習（二）

????????我們拍攝的照片來自傳感器上的像素，它們將光處理為電信號，組合起來輸出畫面。當捕捉對象亮度過強，大量電荷擠在單個像素內，生成的圖像就會過曝。

????????LOFIC（Lateral Overflow Integration Capacitor，橫向溢出集合電容）的基本思想在于，當電荷超過像素原本能承載的最大限度（最大阱容），多余的電荷就會流到相鄰的電容里，而不至于溢出來。這樣，高亮畫面就能清晰顯示了。簡單示意如下：

? ? ? ? ?其像素結構如下所示：

? ? ? ?像素電路由全耗盡光電二極管（PD）、轉換開關（T）、將電荷轉換為電壓的浮動擴散（FD）、復位開關（R）、源極跟隨放大器（SF）、 像素選擇開關（X）、橫向溢出積分電容器（? ）和FD與CS之間的連接開關（S）。 高滿阱容量是通過橫向溢出積分電容器??實現的，該電容器在積分時間內對從 PD 溢出的光電子進行積分。 較低的輸入相關噪聲是通過更高的轉換增益和最小化 FD 電容來實現的。 因為抑制了附加電路元件，所以可以實現小像素尺寸。 ?

????????曝光時只要PD達到飽和阱容的一半（Skim level）就會觸發相關電路動作把電荷轉移到CS電容上。讀出時，首先讀取PD信號，隨即再讀取PD和CS電容和總信號。英文skim 常用語描述在水上撇油脂的動作，所以LOFIC 又稱為 Skimming pixel。

???????? 其工作時序如下：

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• t1：在曝光之前，開關T、R和S導通，以復位FD和。
• t2：此時，復位噪聲N2保持在 + 。噪聲N2還包括由SF的閾值電壓變化引起的固定模式噪聲。
• t3：在積分周期? 期間，信號電荷在 PD 處積分直至達到飽和，然后溢出電荷通過開關 T 在 ? + 處積分。此操作使來自 PD 的溢出電荷能夠用于信號。
• t4：積分后，通過關閉開關 S 將 FD 與 LOFIC 電容器隔離。分配給FD的電荷作為信號N1讀出。N1包含FD LOFIC 暗電流、熱噪聲和 SF 晶體管閾值電壓變化引起的固定模式噪聲。
• t5：通過打開開關 T 將信號電荷從 PD 轉移到 FD。
• t6：從 PD 轉移到 FD的信號電荷作為信號 S1 + N1? 讀出。
• t7：通過打開開關 S，在 PD、FD 和 CS 處積分的所有信號電荷在 + ?處混合，然后作為信號 S2 + N2讀出。
• t1’：+ ? 通過打開開關 T 和 R 進行復位。
• t2‘：在關閉開關 R 和 T后讀出下一場的復位噪聲 N2’。噪聲 N2’還包括由 SF 閾值電壓變化引起的固定模式噪聲。
• 從每個像素讀出信號 N1、S1+N1、S2+N2 和 N2’。

這里讀出了兩次信號，可以看做是兩次曝光下的數據，就此完成HDR模式。

? ? ? ? 為了更形象地說明讀出過程，見下圖：

??????LOFIC光電轉換特性如下圖。 高靈敏度信號 S1 在小 FD 電容處被轉換。 FD+LOFIC電容實現了高滿阱容量信號S2。 由于 S1 和 S2 信號對入射光都具有線性響應，因此通過將 S2 信號替換為飽和 S1 信號，可以簡單地再現高滿阱容量信號。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的HDR 成像技术学习（三）—— LOFIC的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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