[發明專利]成像系統和形成堆疊成像系統的方法及數字相機成像系統組件

有效

• 申請號: 201810099794.X
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108234910B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 徐辰;莫要武;邵澤旭;張正民;馬偉劍
• 申請（專利權）人: 思特威（上海）電子科技有限公司
• 主分類號: H04N5/374
• 分類號: H04N5/374;H04N5/378;H04N5/235;H04N5/225
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種成像系統，包括：

第一基底，具有正面和背面；

像素單元陣列，每一所述像素單元包括一個或多個傳輸晶體管，每一傳輸晶體管分別連接到各自的光電二極管并共享浮動節點，設置在所述第一基底內，用于累積和傳輸圖像電荷以響應入射到所述光電二極管上的光；

每一所述像素單元還包括設置在所述第一基底內的復位晶體管，放大晶體管，及滾動曝光行選擇晶體管，用于轉換圖像電荷到圖像信號并當選擇滾動曝光讀出模式時將所述圖像信號連接輸出所述第一基底；

全局曝光讀出電路塊，設置在第二基底內，所述第二基底堆疊在所述第一基底的正面，所述全局曝光讀出電路塊用于當選擇全局曝光讀出模式時，將所述圖像信號通過所述第二基底連接輸出；

芯片內互連，用于直連所述放大晶體管的源極到所述全局曝光讀出電路塊；及

現場可編程門陣列FPGA，設置在所述第二基底內，用于提供可控的配置功能及信號處理功能；

在所述第一基底上的滾動曝光行選擇晶體管關閉時所述全局曝光讀出電路塊的可選全局曝光讀出模式將圖像信號從所述放大晶體管通過全局曝光輸出放大晶體管和全局曝光行選擇晶體管連接輸出到圖像傳感器的列線；

所述全局曝光讀出電路塊的全局曝光讀出模式包括連接在所述放大晶體管和所述全局曝光輸出放大晶體管之間的電路器件，用于執行所述放大晶體管和所述電路器件的相關雙采樣；

所述全局曝光輸出放大晶體管的漏極連接到電源，所述全局曝光輸出放大晶體管的柵極通過所述復位晶體管連接到電源。

2.根據權利要求1所述的成像系統，其特征在于，所述像素單元的多個傳輸晶體管及其分別連接的光電二極管包括四個傳輸晶體管和四個光電二極管，其中所述多個傳輸晶體管共享浮動節點并連接到所述復位晶體管和所述放大晶體管的柵極。

3.根據權利要求2所述的成像系統，其特征在于，所述四個光電二極管以2×2方式排列設置。

4.根據權利要求2所述的成像系統，其特征在于，所述四個光電二極管中的一個光電二極管通過一個紅光濾光器接收入射光，一個光電二極管通過一個藍光濾光器接收入射光，兩個光電二極管分別通過綠光濾光器接收入射光。

5.根據權利要求1所述的成像系統，其特征在于，所述可選的滾動曝光讀出模式和全局曝光讀出模式根據圖像傳感器的功能應用設定選擇。

6.根據權利要求1所述的成像系統，其特征在于，在所述第二基底上的全局曝光讀出電路塊內的晶體管關閉時所述可選滾動曝光讀出模式將圖像信號從所述放大晶體管通過第一基底上的滾動曝光行選擇晶體管連接輸出到圖像傳感器的列線。

7.根據權利要求1所述的成像系統，其特征在于，所述全局曝光輸出放大晶體管和地端之間包含三個組件，所述三個組件包括復位電容，連接在所述全局曝光輸出放大晶體管的柵極和通過全局曝光復位晶體管的圖像信號的輸出端點之間；信號電容，連接在所述輸出端點和第三組件全局曝光信號選擇晶體管的漏極之間，所述全局曝光信號選擇晶體管的源極連接到地端。

8.根據權利要求7所述的成像系統，其特征在于，所述全局曝光輸出放大晶體管和地端之間包含三個組件，所述三個組件包括復位電容，連接在所述全局曝光輸出放大晶體管的柵極和第二組件全局曝光信號選擇晶體管的漏極之間，所述全局曝光信號選擇晶體管的源極連接到通過全局曝光復位晶體管的圖像信號輸出端點，所述全局曝光信號選擇晶體管的源極還連接到第三組件信號電容，所述信號電容連接在所述圖像信號輸出端點和地端之間。

9.根據權利要求8所述的成像系統，其特征在于，所述全局曝光復位晶體管連接所述放大晶體管到所述復位電容和信號電容之間的端點，全局曝光偏置電流晶體管連接所述放大晶體管到地端。

10.根據權利要求9所述的成像系統，其特征在于，所述全局曝光復位晶體管連接所述放大晶體管到所述全局曝光信號選擇晶體管的源極和所述信號電容之間的端點，所述全局曝光偏置電流晶體管連接所述放大晶體管到地端。