CMOS图像传感器像素电路及CMOS图像传感器制造技术

一种CMOS图像传感器像素电路及CMOS图像传感器，包括第一复位电路，输出端与光电二极管的负极耦接，适于在一个曝光周期内开启关闭两次；光电二极管，正极与地耦接；第一传输晶体管，输入端与光电二极管的负极耦接，输出端与第一存储节点耦接，控制端输入第一控制信号；第二传输晶体管，输入端与光电二极管的负极耦接，输出端与第二存储节点耦接，控制端输入第二控制信号；第一存储节点，与第一传输晶体管的输出端耦接；第二存储节点，与第二传输晶体管的输出端耦接。上述方案能够减少CMOS图像传感器拍摄LED灯光时产生图像伪影，提高CMOS图像传感器的动态范围。

CMOS image sensor pixel circuit and CMOS image sensor

【技术实现步骤摘要】
CMOS图像传感器像素电路及CMOS图像传感器
本专利技术涉及图像传感器
，尤其涉及一种CMOS图像传感器像素电路及CMOS图像传感器。
技术介绍
LED灯在发出光线时，LED灯通常采用脉冲宽度调制(PulseWidthModulation，PWM)进行驱动。因此，LED灯发出的光线实质上是非连续的，以固定的频率闪烁。由于PWM波的频率较高，人眼通常不会察觉到灯光的闪烁。但是，对于图像传感器而言，当图像传感器拍摄到LED灯光时，如果曝光时间较短，则LED灯光的闪烁会在图像上产生伪影。现有技术中，通过延长曝光时长改善图像伪影的情况，但是会降低图像传感器的动态范围。
技术实现思路
本专利技术实施例解决的技术问题是CMOS图像传感器拍摄LED灯光时产生图像伪影，且动态范围较低。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种CMOS图像传感器像素电路，包括：第一复位电路，输出端与光电二极管的负极耦接，适于在曝光过程的一个曝光周期内开启关闭两次，且每一次开启时均复位所述光电二极管的负极累积的电荷；光电二极管，正极与地耦接；第一传输晶体管，输入端与所述光电二极管的负极耦接，输出端与第一存储节点耦接，控制端输入第一控制信号；第二传输晶体管，输入端与所述光电二极管的负极耦接，输出端与第二存储节点耦接，控制端输入第二控制信号；在一个曝光周期内，所述第一传输晶体管在所述第一复位电路第一次关闭之后的第一时长导通，所述第二传输晶体管在所述第一复位电路第二次关闭之后的第二时长导通；所述第二传输晶体管的第二次开启时刻不早于所述第一传输晶体管的关闭时刻；所述第一时长大于所述第二时长；所述第一复位电路的第二次开启时刻和第二次关闭时刻均处于所述第一传输晶体管断开时刻与所述第二传输晶体管的开启时刻之间；第一存储节点，与所述第一传输晶体管的输出端耦接，适于在所述第一传输晶体管导通时，存储所述光电二极管的负极累积的电荷；第二存储节点，与所述第二传输晶体管的输出端耦接，适于在所述第二传输晶体管导通时，存储所述光电二极管的负极累积的电荷。可选的，所述第一复位电路为NMOS管；所述第一复位电路的漏极与电压源耦接，栅极输入第三控制信号，源极与所述光电二极管的负极耦接。可选的，所述第一传输晶体管为NMOS管；所述第一传输晶体管的漏极与所述光电二极管的负极耦接，栅极输入所述第一控制信号，源极与所述第一存储节点耦接。可选的，所述第二传输晶体管为NMOS管；所述第二传输晶体管的漏极与所述光电二极管的负极耦接，栅极输入所述第二控制信号，源极与所述第二存储节点耦接。可选的，所述CMOS图像传感器像素电路还包括：曝光信号输出电路，第一输入端与所述第一存储节点耦接，第二输出端与所述第二存储节点耦接，适于在曝光过程结束后，将所述第一存储节点对应的第一曝光信号以及所述第二存储节点对应的第二曝光信号输出。可选的，所述曝光信号输出电路包括：第三传输晶体管，输入端与所述第一存储节点的输出端耦接，输出端与浮空节点耦接，控制端适于输入第四控制信号；第四传输晶体管，输入端与所述第二存储节点的输出端耦接，输出端与所述浮空节点耦接，控制端适于输入第五控制信号；第二复位电路，输出端与所述浮空节点耦接，适于在所述曝光过程结束后开启关闭两次，且每一次开启时均复位所述浮空节点累积的电荷；源随器晶体管，输入端与电压源耦接，控制端与所述浮空节点耦接，输出端与行选择晶体管的输入端耦接；行选择晶体管，控制端适于输入第六控制信号，输出端与输出总线耦接。可选的，所述第三传输晶体管为NMOS管；所述第三传输晶体管的漏极与所述第一存储节点耦接，栅极输入所述第四控制信号，源极与所述浮空节点耦接。可选的，所述第四传输晶体管为NMOS管；所述第四传输晶体管的漏极与所述第二存储节点耦接，栅极输入所述第五控制信号，源极与所述浮空节点耦接。可选的，所述第二复位电路为NMOS管；所述第二复位电路的漏极与所述电压源耦接，栅极输入第七控制信号，源极与所述浮空节点耦接。可选的，所述源随器晶体管为NMOS管；所述源随器晶体管的漏极与所述电压源耦接，栅极与所述浮空节点耦接，源极与所述行选择晶体管的输入端耦接。可选的，所述行选择晶体管为NMOS管；所述行选择晶体管的漏极与所述源随器晶体管的源极耦接，栅极输入所述第六控制信号，源极与所述输出总线耦接。本专利技术实施例还提供了一种CMOS图像传感器，包括上述任一种所述的CMOS图像传感器像素电路。与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下有益效果：整个曝光过程被分为多个曝光周期，在一个曝光周期内，第一复位电路开启关闭两次，第一存储节点、第二存储节点分别存储一次电荷。整个曝光过程中，第一存储节点存储了所有曝光周期对应的长曝光时长所累积的电荷，第二存储节点存储了所有曝光周期对应的短曝光时长所累积的电荷。通过设置长曝光时长以及短曝光时长，能够提高CMOS图像传感器像素电路的动态范围。曝光过程对应的曝光时间被平分到多个曝光周期，其中部分曝光周期能够捕捉到LED灯光的亮脉冲，从而可以减弱或消除LED灯光闪烁导致的伪影现象。附图说明图1是本专利技术实施例中的一种CMOS图像传感器像素电路的结构示意图；图2是本专利技术实施例中的一种CMOS图像传感器像素电路曝光过程的时序图；图3是本专利技术实施例中的另一种CMOS图像传感器像素电路的结构示意图；图4是本专利技术实施例中的另一种CMOS图像传感器像素电路曝光过程的时序图。具体实施方式现有技术中，当图像传感器拍摄到LED灯光时，如果曝光时间较短，则LED灯光闪烁的现象，导致拍摄的图像上存在伪影现象。现有技术中，通过延长曝光时长改善图像伪影的情况，但是会降低图像传感器的动态范围。在本专利技术实施例中，整个曝光过程被分为多个曝光周期，在一个曝光周期内，第一复位电路开启关闭两次，第一存储节点、第二存储节点分别存储一次电荷。整个曝光过程中，第一存储节点存储了所有曝光周期对应的长曝光时长所累积的电荷，第二存储节点存储了所有曝光周期对应的短曝光时长所累积的电荷。通过设置长曝光时长以及短曝光时长，能够提高CMOS图像传感器像素电路的动态范围。曝光过程对应的曝光时间被平分到多个曝光周期，其中部分曝光周期能够捕捉到LED灯光的亮脉冲，从而可以减弱或消除LED灯光闪烁导致的伪影现象。为使本专利技术的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。本专利技术实施例提供了一种CMOS图像传感器像素电路。在本专利技术实施例中，CMOS图像传感器像素电路可以包括：第一复位电路、光电二极管、第一传输晶体管、第二传输晶体管、第一传输节点以及第二传输节点。在具体实施中，第一复位电路的输出端可以与光电二极管的负极耦接。在一个曝光周期内，第一复位电路开启关闭两次。当第一复位电路开启时，光电二极管的负极累积的电荷被复位。在本专利技术实施例中，当光电二极管的负极累积的电荷被复位之后，光电二极管的负极累积的电荷被释放。也就是说，在一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CMOS图像传感器像素电路，其特征在于，包括：/n第一复位电路，输出端与光电二极管的负极耦接，适于在曝光过程的一个曝光周期内开启关闭两次，且每一次开启时均复位所述光电二极管的负极累积的电荷；/n光电二极管，正极与地耦接；/n第一传输晶体管，输入端与所述光电二极管的负极耦接，输出端与第一存储节点耦接，控制端输入第一控制信号；/n第二传输晶体管，输入端与所述光电二极管的负极耦接，输出端与第二存储节点耦接，控制端输入第二控制信号；在一个曝光周期内，所述第一传输晶体管在所述第一复位电路第一次关闭之后的第一时长导通，所述第二传输晶体管在所述第一复位电路第二次关闭之后的第二时长导通；所述第二传输晶体管的第二次开启时刻不早于所述第一传输晶体管的关闭时刻；所述第一时长大于所述第二时长；/n所述第一复位电路的第二次开启时刻和第二次关闭时刻均处于所述第一传输晶体管断开时刻与所述第二传输晶体管的开启时刻之间；/n第一存储节点，与所述第一传输晶体管的输出端耦接，适于在所述第一传输晶体管导通时，存储所述光电二极管的负极累积的电荷；/n第二存储节点，与所述第二传输晶体管的输出端耦接，适于在所述第二传输晶体管导通时，存储所述光电二极管的负极累积的电荷。/n...

【技术特征摘要】
1.一种CMOS图像传感器像素电路，其特征在于，包括：
第一复位电路，输出端与光电二极管的负极耦接，适于在曝光过程的一个曝光周期内开启关闭两次，且每一次开启时均复位所述光电二极管的负极累积的电荷；
光电二极管，正极与地耦接；
第一传输晶体管，输入端与所述光电二极管的负极耦接，输出端与第一存储节点耦接，控制端输入第一控制信号；
第二传输晶体管，输入端与所述光电二极管的负极耦接，输出端与第二存储节点耦接，控制端输入第二控制信号；在一个曝光周期内，所述第一传输晶体管在所述第一复位电路第一次关闭之后的第一时长导通，所述第二传输晶体管在所述第一复位电路第二次关闭之后的第二时长导通；所述第二传输晶体管的第二次开启时刻不早于所述第一传输晶体管的关闭时刻；所述第一时长大于所述第二时长；
所述第一复位电路的第二次开启时刻和第二次关闭时刻均处于所述第一传输晶体管断开时刻与所述第二传输晶体管的开启时刻之间；
第一存储节点，与所述第一传输晶体管的输出端耦接，适于在所述第一传输晶体管导通时，存储所述光电二极管的负极累积的电荷；
第二存储节点，与所述第二传输晶体管的输出端耦接，适于在所述第二传输晶体管导通时，存储所述光电二极管的负极累积的电荷。


2.如权利要求1所述的CMOS图像传感器像素电路，其特征在于，所述第一复位电路为NMOS管；所述第一复位电路的漏极与电压源耦接，栅极输入第三控制信号，源极与所述光电二极管的负极耦接。


3.如权利要求1所述的CMOS图像传感器像素电路，其特征在于，所述第一传输晶体管为NMOS管；所述第一传输晶体管的漏极与所述光电二极管的负极耦接，栅极输入所述第一控制信号，源极与所述第一存储节点耦接。


4.如权利要求1所述的CMOS图像传感器像素电路，其特征在于，所述第二传输晶体管为NMOS管；所述第二传输晶体管的漏极与所述光电二极管的负极耦接，栅极输入所述第二控制信号，源极与所述第二存储节点耦接。


5.如权利要求1所述的CMOS图像传感器像素电路，其特征在于，还包括：
曝光信号输出电路，第一输入端与所述第一存储节点耦接，第二输出端与所述第二存储节点耦接，适于在曝光过程...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕涛，徐新楠，付园园，任张强，
申请(专利权)人：昆山锐芯微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32