[發(fā)明專利]高動(dòng)態(tài)范圍像素電路及使用高動(dòng)態(tài)范圍像素電路的圖像系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711343633.2
• 申請(qǐng)日: 2017-12-14
• 公開（公告）號(hào): CN108270979A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 代鐵軍;王睿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 豪威科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H04N5/355
• 分類號(hào): H04N5/355;H04N5/369
• 代理公司: 北京律盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11287
• 代理人: 劉媛媛

本申請(qǐng)案涉及一種高動(dòng)態(tài)范圍像素電路及使用所述高動(dòng)態(tài)范圍像素電路的圖像系統(tǒng)。像素電路包含用以響應(yīng)于入射光而積累圖像電荷的光電二極管。轉(zhuǎn)移晶體管安置于光電二極管與浮動(dòng)擴(kuò)散部之間以將光電二極管中所積累的圖像電荷選擇性地轉(zhuǎn)移到浮動(dòng)擴(kuò)散部，光電二極管及浮動(dòng)擴(kuò)散部安置于第一半導(dǎo)體層中。選擇電路安置于第二半導(dǎo)體層中、通過第一半導(dǎo)體層與第二半導(dǎo)體層之間的混合接合而耦合到轉(zhuǎn)移晶體管的控制端子，以在第一轉(zhuǎn)移控制信號(hào)與第二轉(zhuǎn)移控制信號(hào)之間進(jìn)行選擇以控制轉(zhuǎn)移晶體管。選擇電路經(jīng)耦合以：在對(duì)不同行進(jìn)行讀出操作期間響應(yīng)于預(yù)充電啟用信號(hào)而輸出第一轉(zhuǎn)移控制信號(hào)，且在對(duì)行進(jìn)行讀出操作期間響應(yīng)于樣本啟用信號(hào)而輸出第二轉(zhuǎn)移控制信號(hào)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體來說涉及圖像傳感器，且更具體來說，本發(fā)明針對(duì)高動(dòng)態(tài)范圍圖像傳感器。

背景技術(shù)

圖像捕獲裝置包含圖像傳感器及成像透鏡。成像透鏡將光聚焦到圖像傳感器上以形成圖像，且圖像傳感器將光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。將電信號(hào)從圖像捕獲裝置輸出到主機(jī)電子系統(tǒng)的其它組件。電子系統(tǒng)可以是(舉例來說)移動(dòng)電話、計(jì)算機(jī)、數(shù)字相機(jī)或醫(yī)療裝置。

隨著像素電路變得越來越小，對(duì)用以在從弱光條件到亮光條件變化的大范圍照明條件內(nèi)運(yùn)行的圖像傳感器的需求變得越來越難以實(shí)現(xiàn)。此種性能能力通常被稱為具有高動(dòng)態(tài)范圍成像(HDRI或者僅稱為HDR)。高動(dòng)態(tài)范圍成像對(duì)于例如汽車視覺及機(jī)器視覺等若干種應(yīng)用來說是極為期望特征。在常規(guī)圖像捕獲裝置中，像素電路需要多次連續(xù)曝光使得圖像傳感器曝露于低光水平及高光水平兩者下以實(shí)現(xiàn)HDR。傳統(tǒng)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器由于有限阱容及固定曝光時(shí)間而忍受低動(dòng)態(tài)范圍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一方面涉及一種像素電路，所述像素電路包括：光電二極管，其安置于第一半導(dǎo)體層中、適于響應(yīng)于入射光而積累圖像電荷；轉(zhuǎn)移晶體管，其安置于所述第一半導(dǎo)體層中、耦合在安置于所述第一半導(dǎo)體層中的所述光電二極管與浮動(dòng)擴(kuò)散部之間以將所述光電二極管中所積累的所述圖像電荷選擇性地轉(zhuǎn)移到所述浮動(dòng)擴(kuò)散部；及選擇電路，其安置于第二半導(dǎo)體層中、通過所述第一半導(dǎo)體層與所述第二半導(dǎo)體層之間的混合接合耦合到所述轉(zhuǎn)移晶體管的控制端子，以在第一轉(zhuǎn)移控制信號(hào)與第二轉(zhuǎn)移控制信號(hào)之間進(jìn)行選擇以控制所述轉(zhuǎn)移晶體管，其中所述選擇電路經(jīng)耦合以在對(duì)與其中包含所述轉(zhuǎn)移晶體管的行不同的行進(jìn)行讀出操作期間響應(yīng)于預(yù)充電啟用信號(hào)而輸出所述第一轉(zhuǎn)移控制信號(hào)，且其中所述選擇電路經(jīng)耦合以在對(duì)其中包含所述轉(zhuǎn)移晶體管的所述行進(jìn)行讀出操作期間響應(yīng)于樣本啟用信號(hào)而輸出所述第二轉(zhuǎn)移控制信號(hào)。

本發(fā)明的另一方面涉及一種成像系統(tǒng)，所述成像系統(tǒng)包括：像素陣列，其具有布置成多個(gè)行及多個(gè)列的多個(gè)像素電路，其中所述像素電路中的每一者包含：光電二極管，其安置于第一半導(dǎo)體層中、適于響應(yīng)于入射光而積累圖像電荷；轉(zhuǎn)移晶體管，其安置于所述第一半導(dǎo)體層中、耦合在安置于所述第一半導(dǎo)體層中的所述光電二極管與浮動(dòng)擴(kuò)散部之間以將所述光電二極管中所積累的所述圖像電荷選擇性地轉(zhuǎn)移到所述浮動(dòng)擴(kuò)散部；選擇電路，其安置于第二半導(dǎo)體層中、通過所述第一半導(dǎo)體層與所述第二半導(dǎo)體層之間的混合接合耦合到所述轉(zhuǎn)移晶體管的控制端子，以在第一轉(zhuǎn)移控制信號(hào)與第二轉(zhuǎn)移控制信號(hào)之間進(jìn)行選擇以控制所述轉(zhuǎn)移晶體管，其中所述選擇電路經(jīng)耦合以在對(duì)與其中包含所述轉(zhuǎn)移晶體管的行不同的行進(jìn)行讀出操作期間響應(yīng)于預(yù)充電啟用信號(hào)而輸出所述第一轉(zhuǎn)移控制信號(hào)，且其中所述選擇電路經(jīng)耦合以在對(duì)其中包含所述轉(zhuǎn)移晶體管的所述行進(jìn)行讀出操作期間響應(yīng)于樣本啟用信號(hào)而輸出所述第二轉(zhuǎn)移控制信號(hào)；控制電路，其安置于所述第二半導(dǎo)體層中且耦合到所述像素陣列以控制所述像素陣列的操作，其中所述選擇電路包含于所述控制電路中；及讀出電路，其安置于所述第二半導(dǎo)體層中且耦合到所述像素陣列以從所述多個(gè)像素電路讀出圖像數(shù)據(jù)。

附圖說明

參考以下圖描述本發(fā)明的非限制性及非窮盡性實(shí)施例，其中除非另有規(guī)定，否則貫穿各個(gè)視圖，相似參考編號(hào)指代相似零件。