一种像素电路及成像系统技术方案

本申请案涉及使用帧内多位曝光控制的无图像模糊高动态范围图像传感器读出架构。一种像素电路包含转移晶体管，转移晶体管耦合于光电二极管与浮动扩散部之间以将光电二极管中所积累的图像电荷选择性地转移到浮动扩散部。选择电路经耦合以选择第一转移控制信号、第二转移控制信号或第三转移控制信号中的一者以控制转移晶体管。选择电路经耦合以：在对与其中包含转移晶体管的行不同的行进行读出操作期间响应于预充电启用信号而输出第一转移控制信号，在对其中包含转移晶体管的行进行读出操作期间响应于样本启用信号而输出第二转移控制信号，且在像素电路的闲置状态期间输出第三转移控制信号以部分地接通转移晶体管。

【技术实现步骤摘要】
使用帧内多位曝光控制的无图像模糊高动态范围图像传感器读出架构
本专利技术大体来说涉及图像传感器，且更具体来说，本专利技术涉及高动态范围图像传感器。
技术介绍
图像捕获装置包含图像传感器及成像透镜。成像透镜将光聚焦到图像传感器上以形成图像，且图像传感器将光转换成电信号。将电信号从图像捕获装置输出到主机电子系统的其它组件。电子系统可以是(举例来说)移动电话、计算机、数字相机或医疗装置。随着像素电路变得越来越小，对用以在从弱光条件到亮光条件变化的大范围照明条件内运行的图像传感器的要求变得越来越难以实现。此种性能能力通常被称为具有高动态范围成像(HDRI或者仅称为HDR)。高动态范围成像对于例如汽车视觉及机器视觉等若干种应用来说是极为期望特征。在常规图像捕获装置中，像素电路需要多次连续曝光使得图像传感器曝露于低光水平及高光水平两者下以实现HDR。传统互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器由于有限阱容及固定曝光时间而忍受低动态范围。传统CMOS图像传感器所面临的另一挑战是图像模糊，当光电二极管中所产生的图像电荷量超过像素电路的存储容量且溢出到邻近像素电路中时，会发生所述的图像模糊。专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种像素电路，其包括：光电二极管，其适于响应于入射光而积累图像电荷；转移晶体管，其耦合在安置于第一半导体层中的所述光电二极管与浮动扩散部之间以将所述光电二极管中所积累的所述图像电荷选择性地转移到所述浮动扩散部；及选择电路，其耦合到所述转移晶体管的控制端子以选择第一转移控制信号、第二转移控制信号或第三转移控制信号中的一者以控制所述转移晶体管，其中所述选择电路经耦合以在对与其中包含所述转移晶体管的行不同的行进行读出操作期间响应于预充电启用信号而输出所述第一转移控制信号，其中所述选择电路经耦合以在对其中包含所述转移晶体管的所述行进行读出操作期间响应于样本启用信号而输出所述第二转移控制信号，且其中...

【技术特征摘要】
2016.12.20 US 15/384,8721.一种像素电路，其包括：光电二极管，其适于响应于入射光而积累图像电荷；转移晶体管，其耦合在安置于第一半导体层中的所述光电二极管与浮动扩散部之间以将所述光电二极管中所积累的所述图像电荷选择性地转移到所述浮动扩散部；及选择电路，其耦合到所述转移晶体管的控制端子以选择第一转移控制信号、第二转移控制信号或第三转移控制信号中的一者以控制所述转移晶体管，其中所述选择电路经耦合以在对与其中包含所述转移晶体管的行不同的行进行读出操作期间响应于预充电启用信号而输出所述第一转移控制信号，其中所述选择电路经耦合以在对其中包含所述转移晶体管的所述行进行读出操作期间响应于样本启用信号而输出所述第二转移控制信号，且其中所述选择电路经耦合以在所述像素电路的闲置状态期间输出所述第三转移控制信号以部分地接通所述转移晶体管。2.根据权利要求1所述的像素电路，其中所述选择电路包含：第一开关，其经耦合以响应于所述预充电启用信号而产生所述第一转移控制信号；第二开关，其经耦合以响应于所述样本启用信号而产生所述第二转移控制信号；多路复用器电路，其经耦合以响应于对多个预充电行信号中的一者的选择而产生所述预充电启用信号，所述选择是响应于曝光值信号而做出；及曝光存储器，其经耦合以存储所述曝光值信号；锁存器，其经耦合以响应于所述样本启用信号及第一时钟信号而被设定，其中所述锁存器经耦合以响应于所述预充电启用信号及第二时钟信号而被复位；及第三开关，其经耦合以响应于所述锁存器的输出而产生所述第三转移控制信号。3.根据权利要求1所述的像素电路，其中所述像素电路是像素阵列中所包含的布置成多个行及多个列的多个像素电路中的一者。4.根据权利要求1所述的像素电路，其中所述像素阵列中一次能够接收所述第一转移控制信号的行的总数目等于能够由所述曝光存储器存储的不同可能曝光值的总数目。5.根据权利要求4所述的像素电路，其进一步包括经耦合以产生由所述曝光存储器存储的所述不同可能曝光值的自动曝光控制电路。6.根据权利要求1所述的像素电路，其中所述第一控制信号是预充电转移控制信号，其中第二控制信号是样本转移控制信号，且其中所述第三控制信号是抗图像模糊转移控制信号。7.根据权利要求6所述的像素电路，其中所述抗图像模糊转移控制信号的量值小于所述预充电转移控制信号或所述样本转移控制信号的量值。8.根据权利要求1所述的像素电路，其中所述像素电路适于在预充电状态、曝光状态、读出状态或所述闲置状态中的一者中操作。9.根据权利要求1所述的像素电路，其中所述光电二极管、所述转移晶体管及所述浮动扩散部安置于第一半导体层中，且其中所述选择电路安置于第二半导体层中且通过所述第一半导体层与所述第二半导体层之间的混合接合而耦合到所述转移晶体管的所述控制端子。10.根据权利要求9所述的像素电路，其进一步包括：复位晶体管，其安置于所述第一半导体层中且耦合到所述浮动扩散部以选择性地对所述浮动扩散部进行复位；放大器晶体管，其安置于所述第一半导体层中且具有耦合到所述浮动扩散部的放大器栅极；及行选择晶体管，其安置于所述第一半导体层中、耦合于位线与所述放大器晶体管之间。11.根据权利要求9所述的像素电路，其中所述第一半导体层与所述第二半导体层是以堆叠式芯片方案而被堆叠且耦合在一起。12.一种成像系统，其包括：像素阵列，其具有布置成多个行及多个列的多个像素电路，其中所述像素电路中的每一者包含：光电二极管，其适...

【专利技术属性】
技术研发人员：王睿，代铁军，
申请(专利权)人：豪威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US