[實用新型]圖像傳感器像素

有效

• 申請號: 201920086815.4
• 申請日: 2019-01-18
• 公開（公告）號: CN209488695U
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: T·格蒂斯
• 申請（專利權）人: 半導體元件工業有限責任公司
• 主分類號: H04N5/369
• 分類號: H04N5/369;H01L27/146
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 王琳;姚開麗

本公開提供了一種圖像傳感器像素，可包括：光電二極管，生成第一幀的第一電荷和第二幀的第二電荷；第一存儲門和第二存儲門，耦接到所述光電二極管；浮動擴散，通過第一晶體管耦接到所述第一存儲門；第二晶體管，耦接到所述第二存儲門；以及電容器，通過第三晶體管耦接到所述浮動擴散。所述圖像傳感器像素可以輸出與所述第一圖像幀的由所述光電二極管生成的所述第一電荷相關聯的圖像信號，而所述光電二極管同時生成所述第二圖像幀的所述第二電荷。所述第二存儲門可用于存儲溢出電荷。當與所述第一圖像幀相關聯的圖像信號從所述電容器和所述浮動擴散讀出時，所述第二幀的溢出電荷可存儲在所述第二存儲門處。

技術領域

本實用新型整體涉及圖像傳感器像素和成像設備，具體地講，涉及具有雙存儲門溢出能力的成像系統，并且更具體地講，涉及具有帶有高動態范圍功能的緊湊圖像傳感器像素的成像設備。

背景技術

圖像傳感器常在電子設備諸如移動電話、相機和計算機中用來捕獲圖像。典型的圖像傳感器包括圖像像素，圖像像素包括光電二極管，用于響應于入射光來生成電荷。圖像傳感器可使用全局快門方案或卷簾快門方案進行操作。在全局快門方案中，圖像傳感器中的每個圖像像素同時捕獲圖像，而在卷簾快門中，每行圖像像素依次捕獲圖像。

圖像傳感器具有相關聯的動態范圍，該動態范圍被表示為圖像傳感器的最大可能亮度值和最小可能亮度值的比率。圖像傳感器通常配備有高動態范圍(HDR)功能，其中圖像傳感器以超出本來使用沒有HDR功能的圖像傳感器的情況下可實現的動態范圍的擴展動態范圍捕獲圖像。最常見的HDR技術之一是多重曝光成像。在多重曝光成像中，用圖像傳感器在不同的曝光時間上捕獲多個圖像，并且之后將這些圖像組合成高動態范圍圖像。然而，由于在不同的時間上捕獲多重曝光，因此可能難以正確地捕獲移動物體的圖像。另外，如果在執行HDR成像時不小心，那么圖像傳感器中的圖像像素可能飽和并限制最終圖像的信噪比。

因此，可能有利的是能夠提供具有改進的圖像傳感器像素的成像設備。

實用新型內容

本實用新型旨在提供帶有高動態范圍功能的緊湊圖像傳感器像素。

根據第一方面，提供一種圖像傳感器像素，包括：光電二極管，所述光電二極管響應于入射光而生成電荷；第一存儲門，所述第一存儲門耦接到所述光電二極管；第二存儲門，所述第二存儲門耦接到所述光電二極管；第一晶體管、第二晶體管和第三晶體管；浮動擴散區，所述浮動擴散區通過所述第一晶體管耦接到所述第一存儲門；和電容器，所述電容器通過所述第二晶體管耦接到所述第二存儲門，其中所述電容器通過所述第三晶體管耦接到所述浮動擴散區。

根據第二方面，提供一種圖像傳感器像素，包括：光電二極管，所述光電二極管響應于入射光而生成電荷；第一存儲門，所述第一存儲門耦接到所述光電二極管；第二存儲門，所述第二存儲門耦接到所述光電二極管；第一電荷轉移晶體管，所述第一電荷轉移晶體管通過所述第一存儲門耦接到所述光電二極管；第二電荷轉移晶體管，所述第二電荷轉移晶體管通過所述第二存儲門耦接到所述光電二極管；光電二極管重置晶體管，所述光電二極管重置晶體管耦接到所述光電二極管；和浮動擴散區，所述浮動擴散區通過所述第一電荷轉移晶體管耦接到所述第一存儲門，其中所述第二存儲門被配置為存儲由所述光電二極管生成的溢出電荷，并且其中所述第一存儲門被配置為在所述溢出電荷已轉移到所述第二存儲門之后存儲保留在所述光電二極管上的保留電荷。

附圖說明

圖1為根據一個實施方案的示例性電子設備的示意圖，該電子設備具有圖像傳感器和處理電路以使用圖像傳感器像素的陣列捕獲圖像。

圖2為根據一個實施方案的示例性像素陣列以及用于從該像素陣列讀出圖像信號的相關聯讀出電路的示意圖。

圖3和圖4為根據一個實施方案的示例性圖像傳感器像素的電路圖，該圖像傳感器像素被配置為使用多個存儲門在流水線式操作模式中執行全局快門和高動態范圍成像。