[發明專利]檢測光電傳感器中的高強度光

有效

• 申請號: 201880056211.3
• 申請日: 2018-08-09
• 公開（公告）號: CN111033193B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 劉新橋
• 申請（專利權）人: 臉譜科技有限責任公司
• 主分類號: G01J1/44
• 分類號: G01J1/44;G01J1/10
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 周靖;楊明釗

兩種單獨的方案用于檢測在弱光條件和強光條件下的光強度。在強光條件下，設置兩個閾值電壓，并測量傳感器電壓在兩個閾值電壓的相交處之間的時間以確定在強光條件下的光強度。在弱光條件下，比較器用于比較傳感器電壓相對于隨時間增加的參考電壓的電壓電平。檢測當參考電壓達到傳感器電壓電平時的時間以確定在弱光條件下的光強度。

背景

本公開總體上涉及光傳感器，并且更具體地涉及堆疊式組件中的背面照明光傳感器。

光傳感器是將光轉換成電信號的電子探測器。在攝影術中，快門是允許光在一段所確定的時間期間通過的設備，將光傳感器暴露于光，以便捕獲場景的圖像。滾動快門(rolling shutter)是圖像捕獲的方法，其中通過在水平或垂直方向上快速掃描整個場景來捕獲靜止圖片或視頻的每一幀。也就是說，每個像素不是同時被捕獲；來自不同行的像素在不同時間被捕獲。滾動快門主要用在手機傳感器中。相反，機器視覺使用全局快門(global shutter)，其中每個像素同時被捕獲。

大多數光傳感器使用背面照明。背照式傳感器是一種類型的數字光傳感器，其使用成像元件的特定布置來增加所捕獲的光量，改善了弱光性能。傳統的前照式數字照相機與人眼類似地被構造，鏡頭在前面以及光電探測器在背面。傳感器的該定向將數字照相機傳感器的有源矩陣(單獨圖片元素的矩陣)置于它的前表面上并簡化制造。然而，矩陣及其布線反射一些光，減少了可用來被捕獲的信號。背照式傳感器包含相同的元件，但通過在制造期間翻轉硅晶片且然后使它的反面變薄來將布線布置在光電陰極層后面，使得光可以射到光電陰極層而不穿過布線層，從而提高輸入光子被捕獲的機會。

然而，傳統的背照式傳感器在暴露于光時往往有較高的泄漏。此外，光電二極管填充因子(fill factor)或像素的光敏面積與總像素面積之比相對較低。較大的填充因子是有益的，因為更多的像素區域用于光收集，這同時提高了信噪比(SNR)和動態范圍。圖像傳感器的動態范圍可度量傳感器可以準確捕獲的照明范圍有多寬。圖像傳感器的動態范圍越寬，在弱光條件下可以顯示的細節就越多，且因此成像系統就變得越通用。圖像傳感器的SNR度量信號與它的相關噪聲之間的比。具有低SNR的圖像傳感器將具有在所捕獲的圖像中出現的大量噪聲。具有高SNR的圖像傳感器可以在弱光條件下被使用。

概述

實施例涉及在光電傳感器(photo sensor)中的像素，其包括光電二極管、浮置擴散點(floating diffusion point)以及在光電二極管和浮置擴散點之間的晶體管。晶體管的柵極被施加有在晶體管的關斷電壓和晶體管的導通電壓之間的中間電壓，以響應于在曝光階段期間入射在光電二極管上的光的強度超過閾值強度而將電荷從光電二極管轉移到浮置擴散點。晶體管的柵極在曝光階段之后的感測階段被施加有導通電壓，以將電荷從光電二極管轉移到浮置擴散點。

在涉及光電傳感器中的像素、方法、存儲介質、系統和計算機程序產品的所附權利要求中具體公開了根據本發明的實施例，其中在一個權利要求類別(例如光電傳感器中的像素)中提到的任何特征也可以在另一個權利要求類別(例如方法)中被要求保護。在所附權利要求中的從屬性或往回引用僅為了形式原因而被選擇。然而，也可以要求保護由對任何前面的權利要求的有意往回引用(特別是多項引用)而產生的任何主題，使得權利要求及其特征的任何組合被公開并可被要求保護，而不考慮在所附權利要求中選擇的從屬性。可以被要求保護的主題不僅包括如在所附權利要求中闡述的特征的組合，而且還包括在權利要求中的特征的任何其他組合，其中，在權利要求中提到的每個特征可以與在權利要求中的任何其他特征或其他特征的組合相結合。此外，本文描述或描繪的實施例和特征中的任一個可以在單獨的權利要求中和/或以與本文描述或描繪的任何實施例或特征的任何組合或以與所附權利要求的任何特征的任何組合被要求保護。

在根據本發明的實施例中，在光電傳感器中的像素包括：