[發明專利]像素單元及其成像方法和成像裝置

有效

• 申請號: 201810130554.1
• 申請日: 2018-02-08
• 公開（公告）號: CN108270982B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 莫要武;徐辰;邵澤旭;張正民;馬偉劍;任冠京;石文杰;高哲;謝曉
• 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;H04N5/3745;H04N5/225
• 代理公司: 北京天馳君泰律師事務所 11592
• 代理人: 孟銳

1.一種像素單元，包括第一像素子部分及第二像素子部分，所述第一像素子部分及第二像素子部分分別包括：

至少一個光電轉換支路，其中，每個所述光電轉換支路包括：

光電二極管；以及

轉移晶體管，耦合至浮動擴散區域，其經控制將光電二極管的電荷轉移到浮動擴散區域；

復位晶體管，其用于重置浮動擴散區域的電位；

電容，其第一極耦合到指定電壓，其配置為存儲所述光電二極管產生的電荷；

增益控制晶體管，其耦合在所述電容的第二極和浮動擴散區域之間，對所述電容與浮動擴散區域進行隔離控制；

復位晶體管，耦合至電容及所述增益控制晶體管，經控制信號對所述電容及所述增益控制晶體管耦合點進行電壓復位；

源極跟隨晶體管，耦合至所述浮動擴散區域，對浮動擴散區域的信號放大輸出；

其中，所述第一像素子部分及第二像素子部分輸出的像素耦合到同一列A/D轉換單元。

2.根據權利要求1所述的像素單元，其特征在于，所述第一像素子部分及第二像素子部分進一步分別包含一行選擇晶體管，分別耦合至所述第一像素子部分及第二像素子部分的源極跟隨晶體管的輸出端，經同一行選擇控制信號對輸出像素行選擇控制。

3.根據權利要求1所述的像素單元，其特征在于，所述增益控制晶體管通過控制所述電容是否耦合到所述浮動擴散區域來改變所述浮動擴散區域的電容。

4.根據權利要求1所述的像素單元，其特征在于，所述第一像素子部分的復位晶體管及第二像素子部分的復位晶體管共用同一復位控制信號。

5.根據權利要求1所述的像素單元，其特征在于，耦合至所述電容第一極的指定電壓為固定電壓或可變電壓。

6.根據權利要求1所述的像素單元，其特征在于，所述電容為器件電容或所述復位晶體管和所述增益控制晶體管的連接點對地產生的寄生電容。

7.一種成像裝置，包括：

像素陣列，其包括排列成行和列的多個像素單元，其中每個所述像素單元包括第一像素子部分及第二像素子部分，其中，所述第一像素子部分及第二像素子部分分別包括：

一個或多個光電二極管；

一個或多個轉移晶體管，分別耦合至浮動擴散區域，將所述一個或多個光電二極管產生的電荷轉移到浮動擴散區域；

電容，其第一極耦合到指定電壓，其配置為存儲所述光電二極管產生的電荷；

增益控制晶體管，其耦合在所述電容和浮動擴散區域之間，對所述電容與浮動擴散區域進行隔離控制；

復位晶體管，耦合至電容及所述增益控制晶體管，經控制信號對所述電容及所述增益控制晶體管耦合點進行電壓復位；

源極跟隨晶體管，其耦合至所述浮動擴散區域，對浮動擴散區域的信號放大輸出；

其中，所述第一像素子部分及第二像素子部分輸出的像素耦合到同一列A/D轉換單元；以及

外圍電路，其控制所述像素陣列，并對所述像素陣列輸出的圖像信號進行量化和處理。

8.根據權利要求7所述的成像裝置，其特征在于，所述增益控制晶體管通過控制所述電容是否電耦合到所述浮動擴散區域來改變所述浮動擴散區域的電容。

9.根據權利要求7所述的成像裝置，其特征在于，所述第一像素子部分及第二像素子部分進一步分別包括一行選擇晶體管，耦合至所述源極跟隨晶體管的輸出端，經行選擇控制信號對輸出像素行進行輸出控制。

10.根據權利要求9所述的成像裝置，其特征在于，所述第一像素子部分的行選擇晶體管及第二像素子部分的行選擇晶體管共用同一行選擇控制信號。

11.根據權利要求7所述的成像裝置，其特征在于，所述外圍電路包括列A/D轉換單元，所述第一像素子部分及第二像素子部分輸出的像素信號耦合到同一列A/D轉換單元。