苹果获泰坦项目专利 脉冲宽度调制像素传感器

盖世汽车讯 据外媒报道，尽管苹果公司（Apple）叫停其无人驾驶汽车“泰坦项目（Project Titan）”，但是该项目仍然获得了一系列专利，包括美国专利标局（USPTO）最近公布的编号为12192644的专利。

（图片来源：patentlyapple.com）

在苹果获得的专利背景下，摄像头和其他图像记录设备可能使用一个或多个图像传感器，例如带电耦合装置（CCD）图像传感器，或互补金属氧化物半导体（CMOS）图像传感器。常规CMOS图像传感器可能包括二维像素阵列，其中每个像素可能包括光电二极管，以及一个或多个用于激活和读取每个像素的晶体管。

在CMOS图像传感器中，由CMOS图像传感器成像物体中的任何运动都可能使物体的图像变得模糊，或者导致出现不同类型的运动伪影。CMOS图像传感器可能难以获得单次拍摄高动态范围（HDR），因为图像的高对比度区域可能被描绘得太暗或太亮。

CMOS图像传感器可能还具有有限的全阱容量，可能限制输出图像的动态范围，并导致无法收集场景中所表示的全部光强度范围。

脉宽调制像素传感器

苹果的解决方案涉及脉冲宽度调制（PWM）图像传感器，特别是在堆叠晶圆上的PWM图像传感器阵列，该阵列将电荷到时间转换器（CTC）和时间到数字转换器（TDC）定向在Z方向上，从而减小XY平面上图像传感器像素的尺寸。另外，专利中提到，其他方面会提供对PWM图像传感器TDC转移函数的灵活控制。

PWM图像传感器具有减小的像素尺寸，从而增加特定区域中的潜在像素数量，可以允许灵活地控制数字域转移函数、提供单次拍摄高动态范围（HDR）成像、减少运动模糊，并可以提供附加功能。

PWM图像传感器可在时间基转换过程中利用PWM控制，例如控制向负载提供电压和电流的开关。通过改变开关的速率，可以调整电压和电流的平均值。

PWM图像传感器包括电荷到时间转换器（CTC）和时间到数字转换器（TDC）。CTC可以位于顶部晶圆上，而TDC可以位于逻辑晶圆上，其中逻辑晶圆以垂直方向（例如Z方向）位于顶部晶圆下方。通过利用Z方向的空间，PWM图像传感器在XY面上具有更高的像素密度。与传统图像传感器相比，在晶圆层面堆叠CTC和TDC，可以进一步减小整体芯片和/或模块尺寸。

下面的苹果专利图1A展示了一个示例——脉冲宽度调制（PWM）图像传感器#100，它收集从物体#110反射的光#112。在图1中，该物体被描绘成一辆汽车，但是各种物体或物体组合都可以成为PWM图像传感器进行图像检测操作的对象。例如，其中配置PWM图像传感器的电子设备的用户脸部，可以是PWM图像传感器所检测到的对象。

上面的苹果专利图2描绘了PWM图像传感器像素＃200的电子元件示例。