图像传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种图像传感器，该图像传感器可包括成像像素阵列。每个成像像素可包括第一子像素和第二子像素，该第一子像素被配置为生成高感光度信号，该第二子像素被配置为生成低感光度信号。图像传感器还可包括处理电路和被屏蔽以防止入射光的多个暗像素。处理电路可被配置为对于每个成像像素：将基于高感光度信号和低感光度信号中的至少一者的值与阈值进行比较；当该值小于阈值时，至少基于相应成像像素的低感光度信号来修改相应成像像素的高感光度信号；以及当该值大于阈值时，基于至少一个暗像素信号来修改相应成像像素的高感光度信号。

image sensor

【技术实现步骤摘要】
图像传感器
本专利技术整体涉及成像设备，具体地讲，涉及具有暗像素的成像设备，并且更具体地讲，涉及具有暗像素和带有不同敏感度的成像像素的图像传感器。
技术介绍
图像传感器常常在电子设备诸如移动电话、相机和计算机中用来捕获图像。在典型布置方式中，图像传感器包括被布置成像素行和像素列的图像像素阵列。可将电路耦接到每个像素列以从图像像素读出图像信号。典型图像像素包含用于响应于入射光而生成电荷的光电二极管。图像像素还可包括用于存储在光电二极管中生成的电荷的电荷存储区。图像传感器可使用全局快门方案或卷帘快门方案进行操作。在全局快门中，图像传感器中的每个像素均可同时捕获图像，而在卷帘快门中，每行像素可依次捕获图像。一些图像传感器可包括暗像素以帮助校正像素热生成的信号，该信号是不希望的并且在本文中将被称为噪声。暗像素可包括被屏蔽以防止暗像素光电二极管暴露于入射光的光电二极管，从而确保任何生成的电荷仅仅是噪声。暗像素有助于校正图像传感器中的一些噪声，但可能不足以校正图像传感器的不同区中的噪声。因此期望能够为具有暗像素的图像传感器提供改善的布置方式。
技术实现思路
在第一方面，提供一种图像传感器，包括：成像像素阵列，其中每个成像像素包括第一子像素和第二子像素，所述第一子像素对入射光具有第一敏感度，所述第二子像素对所述入射光具有第二敏感度，其中所述第一敏感度和所述第二敏感度是不同的；和处理电路，所述处理电路被配置为至少基于来自第一成像像素的所述第二子像素的第二信号来校正来自所述第一成像像素的所述第一子像素的第一信号。在第二方面，提供一种图像传感器，包括：成像像素阵列，其中每个成像像素被配置为生成高感光度信号和低感光度信号；多个暗像素，其中每个暗像素被配置为生成暗像素信号；和处理电路，所述处理电路被配置为对于所述成像像素阵列中的每个成像像素：将基于所述高感光度信号和所述低感光度信号中的至少一者的值与阈值进行比较；当所述值小于所述阈值时，至少基于相应成像像素的所述低感光度信号来修改所述相应成像像素的所述高感光度信号；以及当所述值大于所述阈值时，基于至少一个暗像素信号来修改所述相应成像像素的所述高感光度信号。在第三方面，提供一种操作图像传感器的方法，所述图像传感器包括具有响应于入射光而生成电荷的第一光敏区域和第二光敏区域的成像像素阵列，所述方法包括：确定所述入射光的电平是否低于每个成像像素的阈值；以及当所述入射光的所述电平低于相应成像像素的所述阈值时，至少基于来自所述相应成像像素的所述第二光敏区域的信号来校正来自所述相应成像像素的所述第一光敏区域的信号。附图说明图1是根据一个实施方案的具有图像传感器的示例性电子设备的示意图。图2是根据一个实施方案的用于读出图像传感器中的图像信号的例示性像素阵列以及相关联的读出电路的示意图。图3是根据一个实施方案的包括围绕低感光度子像素的高感光度子像素的示例性成像像素的顶视图。图4是根据一个实施方案的具有带有不同感光度的两个子像素的示例性成像像素的顶视图。图5是根据一个实施方案的包括暗像素和成像像素的示例性图像传感器的示意图，该成像像素具有带有不同感光度的两个子像素。图6是根据一个实施方案的用于操作包括暗像素和成像像素的图像传感器的示例性方法步骤的示意图，该成像像素具有带有不同感光度的两个子像素，诸如图5的图像传感器。具体实施方式本专利技术的实施方案涉及图像传感器。本领域的技术人员应当理解，本专利技术的示例性实施方案可在不具有一些或所有这些具体细节的情况下实践。在其他情况下，为了避免不必要地模糊本专利技术的实施方案，未详细描述众所周知的操作。电子设备诸如数字相机、计算机、移动电话和其他电子设备可包括图像传感器，该图像传感器收集入射光以捕获图像。图像传感器可包括像素阵列。图像传感器中的像素可包括光敏元件，诸如将入射光转换成图像信号的光电二极管。图像传感器可具有任何数量(例如，数百或数千或更多)的像素。典型图像传感器可例如具有数十万或数百万像素(例如，数兆像素)。图像传感器可包括控制电路(诸如用于操作像素的电路)和用于读出图像信号的读出电路，该图像信号与光敏元件生成的电荷相对应。图1是示例性成像和响应系统的示意图，该系统包括使用图像传感器捕获图像的成像系统。图1的系统100可以是电子设备，诸如相机、移动电话、摄像机、或捕获数字图像数据的其他电子设备，可以是车辆安全系统(例如，主动制动系统或其他车辆安全系统)，或者可以是监视系统。如图1所示，系统100可包括成像系统(诸如成像系统10)和主机子系统(诸如主机子系统20)。成像系统10可包括相机模块12。相机模块12可包括一个或多个图像传感器14以及一个或多个透镜。相机模块12中的每个图像传感器可相同，或者，在给定图像传感器阵列集成电路中可以有不同类型的图像传感器。在图像捕获操作期间，每个透镜可以将光聚焦到相关联的图像传感器14(诸如图2的图像传感器)上。图像传感器14可包括将光转换成数字数据的光敏元件(即，像素)。图像传感器可具有任何数量(例如，数百、数千、数百万或更多)的像素。典型图像传感器可例如具有数百万的像素(例如，数兆像素)。例如，图像传感器14可包括偏置电路(例如，源极跟随器负载电路)、采样和保持电路、相关双采样(CDS)电路、放大器电路、模拟-数字转换器电路、数据输出电路、存储器(例如，缓冲电路)、寻址电路等。可以将来自相机传感器14的静态图像数据和视频图像数据经由路径28提供给图像处理和数据格式化电路16。图像处理和数据格式化电路16可用于执行图像处理功能，诸如数据格式化、调节白平衡和曝光、实现视频图像稳定、脸部检测等。图像处理和数据格式化电路16也可用于根据需要压缩原始相机图像文件(例如，压缩成联合图像专家组格式或简称JPEG格式)。在典型布置方式(有时称为片上系统(SOC)布置方式)中，相机传感器14以及图像处理和数据格式化电路16在共用半导体衬底(例如，共用硅图像传感器集成电路管芯)上实现。如果需要，相机传感器14和图像处理电路16可以形成在单独半导体衬底上。例如，相机传感器14和图像处理电路16可以形成在已堆叠的单独衬底上。成像系统10(例如，图像处理和数据格式化电路16)可通过路径18将采集的图像数据传送到主机子系统20。主机子系统20可包括处理软件，该处理软件用于检测图像中的物体、检测物体在图像帧之间的运动、确定图像中物体的距离、过滤或以其他方式处理成像系统10提供的图像。如果需要，系统100可为用户提供许多高级功能。例如，在计算机或高级移动电话中，可为用户提供运行用户应用的能力。为实现这些功能，系统100的主机子系统20可具有输入-输出设备22(诸如小键盘、输入-输出端口、操纵杆和显示器)以及存储和处理电路24。存储和处理电路24可包括易失性存储器和非易失性存储器(例如，随机存取存储器、闪存存储器、硬盘驱动器、固态驱动器等)。存储和处理电路24还可包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、专本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器，包括：/n成像像素阵列，其中每个成像像素包括第一子像素和第二子像素，所述第一子像素对入射光具有第一敏感度，所述第二子像素对所述入射光具有第二敏感度，其中所述第一敏感度和所述第二敏感度是不同的；和/n处理电路，所述处理电路被配置为至少基于来自第一成像像素的所述第二子像素的第二信号来校正来自所述第一成像像素的所述第一子像素的第一信号。/n

【技术特征摘要】
20181127 US 16/200,7891.一种图像传感器，包括：
成像像素阵列，其中每个成像像素包括第一子像素和第二子像素，所述第一子像素对入射光具有第一敏感度，所述第二子像素对所述入射光具有第二敏感度，其中所述第一敏感度和所述第二敏感度是不同的；和
处理电路，所述处理电路被配置为至少基于来自第一成像像素的所述第二子像素的第二信号来校正来自所述第一成像像素的所述第一子像素的第一信号。


2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述第一敏感度高于所述第二敏感度，并且其中所述处理电路被配置为从所述第一信号减去所述第二信号，以至少基于所述第二信号来校正所述第一信号。


3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述处理电路被配置为将所述第一信号和所述第二信号中的至少一者与阈值进行比较，并且其中所述处理电路被配置为响应于确定所述第一信号和所述第二信号中的至少一者小于所述阈值来至少基于所述第二信号校正所述第一信号。


4.根据权利要求3所述的图像传感器，还包括：
多个参考像素，所述多个参考像素被屏蔽以防止所述入射光，其中所述处理电路被配置为基于来自所述多个参考像素中的至少一个参考像素的第四信号来校正来自第二成像像素的所述第一子像素的第三信号，其中所述处理电路被配置为将来自所述第二成像像素的所述第二子像素的所述第三信号和第五信号中的至少一者与所述阈值进行比较，并且其中所述处理电路被配置为响应于确定所述第三信号和所述第五信号中的所述至少一者大于所述阈值来基于所述第四信号校正所述第三信号。


5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述处理电路被配置为基于平均信号值来校正所述第一信号，并且其中所述平均信号值是来自包括所述第一成像像素的多个成像像素的第二子像素的...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·S·约翰森，德巴什里·古鲁阿里巴姆，罗斯·F·杰涂，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US