[實用新型]CMOS圖像傳感器讀出電路

有效

• 申請號: 201921869566.2
• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN210899376U
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 李杰
• 申請（專利權）人: 格科微電子（上海）有限公司
• 主分類號: H04N5/374
• 分類號: H04N5/374;H04N5/378
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型提供一種CMOS圖像傳感器讀出電路，本實用新型的CMOS圖像傳感器中相鄰多個像素單元為子像素單元矩陣，子像素單元矩陣具有兩套讀出電路系統，當環境狀態為第一狀態時，將子像素單元矩陣合并等效為1個像素單元通過第一套讀出電路系統讀出，實現電荷/電壓轉換增益大于等于120μV/e?；當環境狀態為第二狀態時，將子像素單元矩陣的多個像素單元分別獨自通過第二套讀出電路系統讀出，實現電荷/電壓轉換增益小于等于100μV/e?。本實用新型的CMOS圖像傳感器讀出電路，可以根據環境狀態靈活調整讀出電路的實現方式，滿足不同應用場景的不同需求，改善成像質量，提高圖像傳感器的整體性能。

技術領域

本實用新型涉及一種CMOS圖像傳感器讀出電路。

背景技術

CMOS圖像傳感器具有工藝簡單、易與其他器件集成、體積小、重量輕、功耗小、成本低等優點。因此，隨著技術發展，CMOS圖像傳感器越來越多地取代CCD圖像傳感器應用于各類電子產品中。目前CMOS圖像傳感器已經廣泛應用于靜態數碼相機、照相手機、數碼攝像機、醫療用攝像裝置（例如胃鏡）、車用攝像裝置等。

圖1示出現有技術中常見的CMOS圖像傳感器的像素結構。其中，該圖像傳感器包括多個陣列排布的像素單元110，相鄰多個像素單元為子像素單元矩陣，在此示出包括相鄰4個像素單元110_a，110_b，110_c，110_d的子像素單元矩陣100，該子像素單元矩陣100具有一套讀出電路系統，該讀出電路系統包括轉移晶體管120、浮置擴散區130、行選擇晶體管140、源跟隨晶體管150、復位晶體管160。當環境狀態的光線條件較亮時，子像素單元矩陣100的4個像素單元110_a，110_b，110_c，110_d分別獨自通過讀出電路系統讀出，實現較高的分辨率和成像質量。然而當環境狀態的光線條件較暗時，為了提高成像質量，現有技術的一種做法是將子像素單元矩陣100中的多個像素單元110_a，110_b，110_c，110_d合并之后通過讀出電路系統讀出，以提高電荷/電壓轉換增益，改善圖像質量，也就是說，現有技術的CMOS圖像傳感器通過同一套讀出電路系統的晶體管實現了不同電荷/電壓轉換增益的切換，但實際上兩種讀出方式仍是共用同一個浮置擴散區實現的，這種做法對于提高電荷/電壓轉換增益的效果非常有限，因此對于圖像質量的提升也很有限。因此，現有的CMOS圖像傳感器無法滿足不同應用場景的不同需求，進而影響圖像傳感器的整體性能。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種CMOS圖像傳感器讀出電路，根據環境狀態靈活調整讀出電路的實現方式，滿足不同應用場景的不同需求，改善成像質量，提高圖像傳感器的整體性能。

基于以上考慮，本實用新型提供一種CMOS圖像傳感器讀出電路，所述圖像傳感器中相鄰多個像素單元為子像素單元矩陣；其中，所述子像素單元矩陣具有兩套讀出電路系統，第一套讀出電路用于當環境狀態為第一狀態時，將子像素單元矩陣合并等效為1個像素單元讀出，實現電荷/電壓轉換增益大于等于120 μV/e-；第二套讀出電路系統用于當環境狀態為第二狀態時，將子像素單元矩陣的多個像素單元分別獨自讀出，實現電荷/電壓轉換增益小于等于100 μV/e-。

優選的，所述第一套讀出電路系統的浮置擴散區和第二套讀出電路系統的浮置擴散區沒有電連接。

優選的，所述兩套讀出電路系統中的復位晶體管、源跟隨晶體管分別獨立不可共用。

優選的，第一套讀出電路系統包括設置于所述子像素單元矩陣的多個像素單元的光電二極管之間的開關晶體管，用于控制光電二極管的導通和關閉以實現光電二極管之間的電荷遷移。

優選的，電路布圖設計中，第二套讀出電路系統的轉移晶體管的柵極位于子像素單元矩陣的中間區域；第一套讀出電路系統的轉移晶體管的柵極位于子像素單元矩陣的相對外側。

優選的，所述子像素單元矩陣中多個像素單元具有顏色相同的彩色濾光片。