[發明專利]圖像傳感器像素結構

有效

• 申請號: 202010918051.8
• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN112004037B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 王林;黃金德
• 申請（專利權）人: 銳芯微電子股份有限公司
• 主分類號: H04N5/374
• 分類號: H04N5/374
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張鳳偉;吳敏

一種圖像傳感器像素結構，適于在同一次曝光過程中，獲得目標場景的第一幀圖像及第二幀圖像，以將所述第一幀圖像及第二幀圖像融合為一幀圖像。所述像素結構包括：第一電荷存儲電路及第二電荷存儲電路；所述第一電荷存儲電路，與所述浮動擴散節點耦接，適于在曝光結束后，存儲所述第二幀圖像對應的曝光信號；所述第二電荷存儲電路，與所述第一源跟隨電路耦接，適于在曝光結束后，存儲所述第一幀圖像對應的曝光信號及復位信號。應用上述方案，可以在提高CMOS圖像傳感器感光靈敏度的同時，使得CMOS圖像傳感器具有較高的動態范圍。

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種圖像傳感器像素結構。

背景技術

圖像傳感器是一種將光信號轉化為電信號的半導體器件。

圖像傳感器分為互補金屬氧化物(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)圖像傳感器和電荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)圖像傳感器。其中CMOS圖像傳感器具有工藝簡單、易于其它器件集成、體積小、重量輕、功耗小和成本低等優點。因此，隨著圖像傳感技術的發展，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。

為了提高CMOS圖像傳感器的暗光性能，需要提高圖像傳感器的感光靈敏度。

然而，現有的CMOS圖像傳感器，感光靈敏度雖然較高，但動態范圍卻較小，無法滿足全局曝光下高動態范圍應用的需求。

發明內容

本發明解決的技術問題是：在提高CMOS圖像傳感器感光靈敏度的同時，使得CMOS圖像傳感器具有較高的動態范圍。

為解決上述技術問題，本發明實施例提供一種圖像傳感器像素結構，適于在同一次曝光過程中，獲得目標場景的第一幀圖像及第二幀圖像，以將所述第一幀圖像及第二幀圖像融合為一幀圖像；所述第一幀圖像的增益，大于所述第二幀圖像的增益；所述像素結構包括：光電轉換電路、傳輸電路、第一電荷存儲電路、第二電荷存儲電路、第一源跟隨電路及復位電路；其中：

所述光電轉換電路，適于將光信號轉換為曝光信號；

所述傳輸電路，與所述光電轉換電路耦接，適于將所述曝光信號傳輸至浮動擴散節點；

所述第一電荷存儲電路，與所述浮動擴散節點耦接，適于在曝光結束后，存儲所述第二幀圖像對應的曝光信號；

所述第一源跟隨電路，與所述浮動擴散節點耦接，適于對所述浮動擴散節點的電壓進行跟隨；

所述第二電荷存儲電路，與所述第一源跟隨電路耦接，適于在曝光結束后，存儲所述第一幀圖像對應的曝光信號及復位信號；

所述復位電路，與所述第一電荷存儲電路、第二電荷存儲電路、浮動擴散節點及光電轉換電路耦接，適于信號存儲過程中，對所述第一電荷存儲電路、第二電荷存儲電路、浮動擴散節點及光電轉換電路進行復位，以使得第一電荷存儲電路及第二電荷存儲電路存儲相應的信號；以及適于在讀取第二幀圖像對應的曝光信號后，對所述第一電荷存儲電路及浮動擴散節點進行復位，以獲得第二幀圖像對應的復位信號。

可選地，所述第一電荷存儲電路，包括：第一開關子電路及第一電容；其中：

所述第一開關子電路，與所述浮動擴散節點耦接，適于控制所述第一電容與所述浮動擴散節點之間的通斷；

所述第一電容，適于存儲所述第二幀圖像對應的曝光信號。

可選地，所述第一開關子電路，包括：

第一晶體管；

所述第一晶體管的柵極適于接入第一開關控制信號，所述第一晶體管的第一端與所述浮動擴散節點連接，所述第一晶體管的第二端與所述第一電容連接。