图像传感器制造技术

本实用新型专利技术提供一种图像传感器，包括像素电路及控制电路；像素电路包括增益控制单元、高增益存储控制单元和低增益存储控制单元，增益控制单元接收增益控制信号，使像素电路工作于不同转换增益模式下；高增益存储控制单元和低增益存储控制单元并联设置且均连接至浮动扩散点；高增益存储控制单元用于分别存储所述高转换增益模式下的高增益复位电压信号和高增益图像电压信号，低增益存储控制单元用于分别存储所述低转换增益模式下的低增益复位电压信号和低增益图像电压信号；控制电路至少用于向像素电路提供像素电路控制信号，像素电路控制信号包括所述增益控制信号。通过本实用新型专利技术提供的图像传感器，解决了现有图像传感器存在动态范围低的问题。在动态范围低的问题。在动态范围低的问题。

image sensor

【技术实现步骤摘要】
图像传感器


[0001]本技术涉及CMOS图像传感器
，特别是涉及一种CMOS图像传感器。

技术介绍

[0002]全局曝光(global shuter)的实现原理是每个曝光像素都伴随一个存储电容，感光阵列上所有像素同时曝光，然后光电子被转移到存储电容上并锁定，等待后续电路读出。相比于卷帘曝光(rolling shutter)，全局曝光的优点是获得图像每一行的曝光时间比较一致，在拍摄运动物体时图像不会出现偏移和歪斜。
[0003]在某些光差很大的环境中，动态范围是影响图像传感器成像质量的关键因素；它决定了图像传感器能接受的最暗的阴影部分到最亮的高光部分的光亮强度分布范围，也即决定了所拍摄出来的图像的细节、层次、特征。因此，如何提高图像传感器的动态范围是本领域技术人员迫切需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种图像传感器，用于解决现有图像传感器存在动态范围低的问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供一种图像传感器，包括像素电路及控制电路；其中，
[0006]所述像素电路至少包括增益控制单元、高增益存储控制单元和低增益存储控制单元：
[0007]所述增益控制单元接收增益控制信号，使所述像素电路工作于不同转换增益模式下，所述不同转换增益模式包括高增益转换模式及低增益转换模式；
[0008]所述高增益存储控制单元和所述低增益存储控制单元并联设置且均连接至浮动扩散点；其中，所述高增益存储控制单元用于分别存储所述高转换增益模式下的高增益复位电压信号和高增益图像电压信号，所述低增益存储控制单元用于分别存储所述低转换增益模式下的低增益复位电压信号和低增益图像电压信号；
[0009]所述控制电路至少用于向所述像素电路提供像素电路控制信号，所述像素电路控制信号包括所述增益控制信号。
[0010]可选地，所述高增益存储控制单元包括高增益复位电压信号传输支路及高增益图像电压信号传输支路，所述高增益复位电压信号传输支路用于传输并存储所述高增益复位电压信号，所述高增益图像电压信号传输支路用于传输并存储所述高增益图像电压信号；和/或，所述低增益存储控制单元包括低增益复位电压信号传输支路及低增益图像电压信号传输支路，所述低增益复位电压信号传输支路用于传输并存储所述低增益复位电压信号，所述低增益图像电压信号传输支路用于传输并存储所述低增益图像电压信号。
[0011]可选地，所述高增益复位电压信号传输支路包括第一高增益控制晶体管及第一电容，所述高增益图像电压信号传输支路包括第二高增益控制晶体管及第二电容，所述高增
益存储控制单元还包括第三高增益控制晶体管；其中：
[0012]所述第一高增益控制晶体管的第一连接端和所述第二高增益控制晶体管的第一连接端耦接至所述浮动扩散点；所述第一高增益控制晶体管的栅端接入第一高增益控制信号，第二连接端连接所述第三高增益控制晶体管的第一连接端，并通过所述第一电容接第三参考电位；所述第二高增益控制晶体管的栅端接入第二高增益控制信号，第二连接端通过所述第二电容接第四参考电位；所述第三高增益控制晶体管的栅端接入第三高增益控制信号，第二连接端通过所述第二电容接所述第四参考电位；
[0013]和/或，所述低增益复位电压信号传输支路包括第一低增益控制晶体管及第三电容，所述低增益图像电压信号传输支路包括第二低增益控制晶体管及第四电容，所述低增益存储控制单元还包括第三低增益控制晶体管；其中：
[0014]所述第一低增益控制晶体管的第一连接端和所述第二低增益控制晶体管的第一连接端耦接至所述浮动扩散点；所述第一低增益控制晶体管的栅端接入第一低增益控制信号，第二连接端连接所述第三低增益控制晶体管的第一连接端，并通过所述第三电容接第五参考电位；所述第二低增益控制晶体管的栅端接入第二低增益控制信号，第二连接端通过所述第四电容接第六参考电位；所述第三低增益控制晶体管的栅端接入第三低增益控制信号，第二连接端通过所述第四电容接所述第六参考电位。
[0015]可选地，所述高增益存储控制单元还包括第一高增益源跟随晶体管、第二高增益源跟随晶体管及第一行选择晶体管；其中：
[0016]所述第一高增益源跟随晶体管的栅端连接至所述浮动扩散点，第一连接端接入第一可变电压，第二连接端连接所述第一高增益控制晶体管的第一连接端和所述第二高增益控制晶体管的第一连接端；所述第一高增益控制晶体管的栅端接入第一高增益控制信号，第二连接端连接所述第三高增益控制晶体管的第一连接端，并通过所述第一电容接第三参考电位；所述第二高增益控制晶体管的栅端接入第二高增益控制信号，第二连接端通过所述第二电容接第四参考电位；所述第三高增益控制晶体管的栅端接入第三高增益控制信号，第二连接端通过所述第二电容接所述第四参考电位；所述第二高增益源跟随晶体管的栅端连接所述第三高增益控制晶体管的第一连接端，第一连接端接入第二电源电压，第二连接端连接所述第一行选择晶体管的第一连接端；所述第一行选择晶体管的栅端接入高增益行选择信号，第二连接端作为所述高增益存储控制单元的输出端；
[0017]所述低增益存储控制单元还包括第一低增益源跟随晶体管、第二低增益源跟随晶体管及第二行选择晶体管；其中：
[0018]所述第一低增益源跟随晶体管的栅端连接至所述浮动扩散点，第一连接端接入第二可变电压，第二连接端连接所述第一低增益控制晶体管的第一连接端和所述第二低增益控制晶体管的第一连接端；所述第一低增益控制晶体管的栅端接入第一低增益控制信号，第二连接端连接所述第三低增益控制晶体管的第一连接端，并通过所述第三电容接第五参考电位；所述第二低增益控制晶体管的栅端接入第二低增益控制信号，第二连接端通过所述第四电容接第六参考电位；所述第三低增益控制晶体管的栅端接入第三低增益控制信号，第二连接端通过所述第四电容接第六参考电位；所述第二低增益源跟随晶体管的栅端连接所述第三低增益控制晶体管的第一连接端，第一连接端接入第三电源电压，第二连接端连接所述第二行选择晶体管的第一连接端；所述第二行选择晶体管的栅端接入低增益行
选择信号，第二连接端作为所述低增益存储控制单元的输出端。
[0019]可选地，所述第一高增益源跟随晶体管和所述第一低增益源跟随晶体管为同一源跟随晶体管，共用的所述源跟随晶体管的栅端连接至所述浮动扩散点，第一连接端接入可变电压，第二连接端分别连接所述第一高增益控制晶体管的第一连接端、所述第二高增益控制晶体管的第一连接端、所述第一低增益控制晶体管的第一连接端和所述第二低增益控制晶体管的第一连接端。
[0020]可选地，所述像素电路还包括：感光控制单元、复位单元；其中，
[0021]所述感光控制单元连接于所述浮动扩散点和第一参考电位之间，并受控于传输控制信号，用于根据光电效应产生曝光电荷，并根据所述传输控制信号将所述曝光电荷转移输出；
[0022]所述复位单元包括复位晶体管，所述复位晶体管的栅端接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其特征在于，包括像素电路及控制电路；其中，所述像素电路至少包括增益控制单元、高增益存储控制单元和低增益存储控制单元：所述增益控制单元接收增益控制信号，使所述像素电路工作于不同转换增益模式下，所述不同转换增益模式包括高增益转换模式及低增益转换模式；所述高增益存储控制单元和所述低增益存储控制单元并联设置且均连接至浮动扩散点；其中，所述高增益存储控制单元用于分别存储所述高转换增益模式下的高增益复位电压信号和高增益图像电压信号，所述低增益存储控制单元用于分别存储所述低转换增益模式下的低增益复位电压信号和低增益图像电压信号；所述控制电路至少用于向所述像素电路提供像素电路控制信号，所述像素电路控制信号包括所述增益控制信号。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述高增益存储控制单元包括高增益复位电压信号传输支路及高增益图像电压信号传输支路，所述高增益复位电压信号传输支路用于传输并存储所述高增益复位电压信号，所述高增益图像电压信号传输支路用于传输并存储所述高增益图像电压信号；和/或，所述低增益存储控制单元包括低增益复位电压信号传输支路及低增益图像电压信号传输支路，所述低增益复位电压信号传输支路用于传输并存储所述低增益复位电压信号，所述低增益图像电压信号传输支路用于传输并存储所述低增益图像电压信号。3.根据权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，所述高增益复位电压信号传输支路包括第一高增益控制晶体管及第一电容，所述高增益图像电压信号传输支路包括第二高增益控制晶体管及第二电容，所述高增益存储控制单元还包括第三高增益控制晶体管；其中：所述第一高增益控制晶体管的第一连接端和所述第二高增益控制晶体管的第一连接端耦接至所述浮动扩散点；所述第一高增益控制晶体管的栅端接入第一高增益控制信号，第二连接端连接所述第三高增益控制晶体管的第一连接端，并通过所述第一电容接第三参考电位；所述第二高增益控制晶体管的栅端接入第二高增益控制信号，第二连接端通过所述第二电容接第四参考电位；所述第三高增益控制晶体管的栅端接入第三高增益控制信号，第二连接端通过所述第二电容接所述第四参考电位；和/或，所述低增益复位电压信号传输支路包括第一低增益控制晶体管及第三电容，所述低增益图像电压信号传输支路包括第二低增益控制晶体管及第四电容，所述低增益存储控制单元还包括第三低增益控制晶体管；其中：所述第一低增益控制晶体管的第一连接端和所述第二低增益控制晶体管的第一连接端耦接至所述浮动扩散点；所述第一低增益控制晶体管的栅端接入第一低增益控制信号，第二连接端连接所述第三低增益控制晶体管的第一连接端，并通过所述第三电容接第五参考电位；所述第二低增益控制晶体管的栅端接入第二低增益控制信号，第二连接端通过所述第四电容接第六参考电位；所述第三低增益控制晶体管的栅端接入第三低增益控制信号，第二连接端通过所述第四电容接所述第六参考电位。4.根据权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，所述高增益存储控制单元还包括第一高增益源跟随晶体管、第二高增益源跟随晶体管及第一行选择晶体管；其中：所述第一高增益源跟随晶体管的栅端连接至所述浮动扩散点，第一连接端接入第一可变电压，第二连接端连接所述第一高增益控制晶体管的第一连接端和所述第二高增益控制
晶体管的第一连接端；所述第一高增益控制晶体管的栅端接入第一高增益控制信号，第二连接端连接所述第三高增益控制晶体管的第一连接端，并通过所述第一电容接第三参考电位；所述第二高增益控制晶体管的栅端接入第二高增益控制信号，第二连接端通过所述第二电容接第四参考电位；所述第三高增益控制晶体管的栅端接入第三高增益控制信号，第二连接端通过所述第二电容接所述第四参考电位；所述第二高增益源跟随晶体管的栅端连接所述第三高增益控制晶体管的第一连接端，第一连接端接入第二电源电压，第二连接端连接所述第一行选择晶体管的第一连接端；所述第一行选择晶体管的栅端接入高增益行选择信号，第二连接端作为所述高增益存储控制单元的输出端；所述低增益存储控制单元还包括第一低增益源跟随晶体管、第二低增益源跟随晶体管及第二行选择晶体管；其中：所述第一低增益源跟随晶体管的栅端连接至所述浮动扩散点，第一连接端接入第二可变电压，第二连接端连接所述第一低增益控制晶体管的第一连接端和所述第二低增益控制晶体管的第一连接端；所述第一低增益控制晶体管的栅端接入第一低增益控制信号，第二连接端连接所述第三低增益控制晶体管的第一连接端，并通过所述第三电容接第五参考电位；所述第二低增益控制晶体管的栅端接入第二低增益控制信号，第二连接端通过所述第四电容接第六参考电位；所述第三低增益控制晶体管的栅端接入第三低增益控制信号，第二连接端通...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓兴，侯金剑，任冠京，莫要武，
申请(专利权)人：思特威上海电子科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：