[發明專利]減少照明誘發的閃爍的圖像傳感器像素和成像系統

有效

• 申請號: 201710905557.3
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107895729B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 毛杜立;特呂格弗·維拉森;約翰內斯·索爾胡斯維克;馬渕圭司;陳剛;真鍋宗平;戴森·H·戴;比爾·潘;奧拉伊·奧爾昆·賽萊克;林志強
• 申請（專利權）人: 豪威科技股份有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H04N5/235;H04N5/341
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 劉媛媛

本發明揭示一種減少照明誘發的閃爍的圖像傳感器像素和一種成像系統。實例圖像傳感器像素可包含光電二極管、轉移柵極、抗溢出柵極及第一及第二源極跟隨器晶體管。所述光電二極管可捕獲光且作為響應產生電荷，且所述光電二極管可具有電荷容量。所述轉移柵極可將電荷選擇性地轉移到第一浮動擴散區，且當所述產生的電荷大于所述光電二極管電荷容量時，所述抗溢出柵極可將過量電荷選擇性地轉移到第二浮動擴散區。所述第一源極跟隨器晶體管可通過柵極直接耦合到所述第一浮動擴散區，所述第一源極跟隨器響應于第一行選擇晶體管的啟用選擇性地輸出第一信號到第一位線，且所述第二源極跟隨器晶體管可電容耦合到所述第二浮動擴散區，所述第二源極跟隨器響應于第二行選擇晶體管的啟用選擇性地輸出第二信號到第二位線。

技術領域

本發明大體涉及圖像傳感器，且特定來說但非排他性地，涉及具有像素的圖像傳感器，所述像素用于在所述圖像傳感器未誘發閃爍的情況下檢測高強度光源。

背景技術

高速圖像傳感器已廣泛用于不同領域中的許多應用，所述領域包含汽車領域、機器視覺領域及專業視頻攝像領域。這些領域中的一些應用需要檢測及捕獲LED光，這被證明是有困難的。例如，汽車圖像傳感器面臨LED閃爍的問題。未來汽車車燈、交通燈和標志將包含具有高峰值光強度的在90到300Hz下脈沖化的LED。這要求將最小曝光時間保持在10ms內。因此，需要非常高的滿阱容量或非常低的光強度來避免像素飽和及失去有用的信息。

解決有用信息從飽和像素溢流和丟失的當前解決方案包含使用橫向溢流集成電容器(LOFIC)增強滿阱容量。當光電二極管在達到對應FWC之后充滿時，過量的電荷泄漏到浮動漏極中。連接到浮動漏極的大電容器接著可存儲過量的電荷。然而，最大滿阱容量因此受浮動漏極電容器而不是光電二極管滿阱容量限制。其它解決方案涉及使用非線性傳感器(例如，對數傳感器)來放大滿阱容量，或使用分離二極管像素或子像素傳感器來通過最小化小光電二極管的靈敏度而維持最小曝光時間。

發明內容

第一方面，提供一種減少高照明誘發的閃爍的圖像傳感器像素。所述圖像傳感器像素包含：光電二極管，其捕獲光且作為響應產生電荷，所述光電二極管具有電荷容量；轉移柵極，其將電荷選擇性地轉移到第一浮動擴散區；抗溢出柵極，當所述經產生的電荷大于所述光電二極管電荷容量時所述抗溢出柵極將過量電荷選擇性地轉移到第二浮動擴散區，所述過量電荷為大于所述光電二極管電荷容量的電荷量；第一源極跟隨器晶體管，其通過柵極直接耦合到所述第一浮動擴散區，所述第一源極跟隨器響應于第一行選擇晶體管的啟用而選擇性地將第一信號輸出到第一位線；及第二源極跟隨器晶體管，其電容耦合到所述第二浮動擴散區，所述第二源極跟隨器響應于第二行選擇晶體管的啟用而選擇性地將第二信號輸出到第二位線。

第二方面，提供一種用于在不誘發閃爍的情況下檢測高照明源的成像系統。所述成像系統包含：像素陣列，其包含多個像素，每一像素包含：光電二極管，其接收圖像光且作為響應產生電荷，所述光電二極管具有電荷存儲容量；第一及第二浮動擴散區；轉移柵極，其將由所述光電二極管產生的電荷選擇性地耦合到所述第一浮動擴散區；抗溢出柵極，其將由所述光電二極管產生的過量電荷選擇性地耦合到所述第二浮動擴散區，所述過量電荷為超過所述光電二極管的所述電荷存儲容量的所產生的電荷量；第一及第二源極跟隨器晶體管，所述第一源極跟隨器晶體管直接耦合到所述第一浮動擴散區；及電容器，其將所述第二浮動擴散區電容耦合到所述第二源極跟隨器晶體管。