[發(fā)明專利]高動(dòng)態(tài)范圍CMOS圖像傳感器設(shè)計(jì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110569734.1
• 申請(qǐng)日: 2021-05-25
• 公開（公告）號(hào): CN113810635B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 代鐵軍;馬渕圭司;高哲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 豪威科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H04N5/355
• 分類號(hào): H04N5/355;H04N5/3745;H04N5/378;H04N5/225;H04N5/335
• 代理公司: 北京律盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11287
• 代理人: 劉媛媛

1.一種像素單元，其包括：

多個(gè)子像素，其中所述多個(gè)子像素中的每一者包含經(jīng)配置以響應(yīng)于入射光而光生圖像電荷的光電二極管，其中所述多個(gè)子像素包含第一子像素及多個(gè)第二子像素；

浮動(dòng)擴(kuò)散部，其經(jīng)耦合以從所述多個(gè)子像素接收所述圖像電荷；

多個(gè)轉(zhuǎn)移晶體管，其包含第一轉(zhuǎn)移晶體管及多個(gè)第二晶體管，其中所述圖像電荷經(jīng)耦合以通過第一轉(zhuǎn)移晶體管從所述第一子像素轉(zhuǎn)移到所述浮動(dòng)擴(kuò)散部，其中所述圖像電荷經(jīng)耦合以通過所述多個(gè)第二轉(zhuǎn)移晶體管從所述多個(gè)第二子像素轉(zhuǎn)移到所述浮動(dòng)擴(kuò)散部；

衰減層，其安置在所述第一子像素上方，其中所述第一子像素經(jīng)光學(xué)耦合以通過所述衰減層接收所述入射光，其中所述多個(gè)第二子像素經(jīng)光學(xué)耦合以在不行進(jìn)通過所述衰減層的情況下接收所述入射光；

雙浮動(dòng)擴(kuò)散部DFD晶體管，其耦合到所述浮動(dòng)擴(kuò)散部；及

電容器，其耦合到所述DFD晶體管。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的像素單元，其進(jìn)一步包括：

源極跟隨器晶體管，其耦合到電壓供應(yīng)器并且具有耦合到所述浮動(dòng)擴(kuò)散部的柵極；及

選擇晶體管，其耦合到所述源極跟隨器晶體管及位線，其中所述源極跟隨器晶體管經(jīng)耦合以響應(yīng)于所述浮動(dòng)擴(kuò)散部中的所述圖像電荷而將圖像數(shù)據(jù)信號(hào)輸出到所述位線。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的像素單元，其進(jìn)一步包括耦合在所述電壓供應(yīng)器與所述浮動(dòng)擴(kuò)散部之間的復(fù)位晶體管。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的像素單元，

其中來自所述像素單元的所述圖像數(shù)據(jù)信號(hào)的第一讀出經(jīng)配置以通過所述位線從所述多個(gè)第二子像素獲得，其中所述圖像數(shù)據(jù)信號(hào)的所述第一讀出包含在較低照明強(qiáng)度范圍內(nèi)的所述入射光中的圖像數(shù)據(jù)，

其中來自所述像素單元的所述圖像數(shù)據(jù)信號(hào)的第二讀出接著經(jīng)配置以通過所述位線從所述第一子像素獲得，其中所述圖像數(shù)據(jù)信號(hào)的所述第二讀出包含在中等照明強(qiáng)度范圍內(nèi)的所述入射光中的圖像數(shù)據(jù)，且

其中來自所述像素單元的所述圖像數(shù)據(jù)信號(hào)的第三讀出接著經(jīng)配置以通過所述位線從所述電容器及所述第一子像素獲得，其中所述圖像數(shù)據(jù)信號(hào)的所述第三讀出包含在較高照明強(qiáng)度范圍內(nèi)的所述入射光中的圖像數(shù)據(jù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的像素單元，其中所述圖像數(shù)據(jù)信號(hào)的所述第一讀出包含所述浮動(dòng)擴(kuò)散部經(jīng)配置以通過所述復(fù)位晶體管復(fù)位，且接著所述第一讀出的第一復(fù)位值經(jīng)配置以通過所述位線從所述浮動(dòng)擴(kuò)散部采樣及保持。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的像素單元，其中所述圖像數(shù)據(jù)信號(hào)的所述第一讀出進(jìn)一步包含所述多個(gè)第二子像素中的所述圖像電荷經(jīng)配置以通過所述多個(gè)第二轉(zhuǎn)移晶體管轉(zhuǎn)移到所述浮動(dòng)擴(kuò)散部，且接著所述第一讀出的第一圖像數(shù)據(jù)信號(hào)值經(jīng)配置以通過所述位線從所述浮動(dòng)擴(kuò)散部采樣及保持，其中所述第一讀出是所述第一讀出的所述第一圖像數(shù)據(jù)信號(hào)值與所述第一讀出的所述第一復(fù)位值之間的差。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的像素單元，其中所述圖像數(shù)據(jù)信號(hào)的所述第一讀出進(jìn)一步包含所述第一讀出的第二復(fù)位值經(jīng)配置以通過所述位線從所述浮動(dòng)擴(kuò)散部采樣及保持。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的像素單元，其中所述圖像數(shù)據(jù)信號(hào)的所述第一讀出包含第一增益讀出及第二增益讀出。