图像感测装置及其操作方法制造方法及图纸

本申请涉及图像感测装置及其操作方法。图像感测装置可以包括像素电路和驱动控制电路。像素电路被配置为存储由光电转换元件生成的光电荷作为图像信息。驱动控制电路可以控制像素电路以根据图像感测装置处的入射光的照度来调整信号转换增益比。来调整信号转换增益比。来调整信号转换增益比。

【技术实现步骤摘要】
图像感测装置及其操作方法


[0001]本专利文档中公开的技术和实现方式总体上涉及图像感测装置及其操作方法，并且更具体地，涉及能够通过调整转换增益比来处理图像数据的图像感测装置及其操作方法。

技术介绍

[0002]图像感测装置在电子装置中用于将光学图像转换成数字电信号。随着汽车、医疗、计算机和通信行业的近期发展，在诸如智能电话、数码相机、摄像机、个人通信系统(PSC)、游戏机、安全摄像头、医疗微型摄像头、机器人行业和红外感测装置之类的各种电子装置中对于高性能图像传感器的需求正在增加。
[0003]一种常见类型的图像感测装置是电荷耦合器件(CCD)，其长期主导了图像传感器的领域。另一种常见类型的图像感测装置是互补金属氧化物半导体(CMOS)图像感测装置。
[0004]CMOS图像感测装置是使用CMOS制造技术制造的，因此可以将CMOS图像传感器和其它信号处理电路集成到单个芯片中，使得能够以低成本生产小型化的CMOS图像感测装置、低功耗的图像传感器。

技术实现思路

[0005]在实施方式中，一种图像感测装置包括：像素电路，其被配置为将由光电转换元件生成的光电荷传输到浮置扩散节点并存储图像信息；以及驱动控制电路，其被配置为生成用于控制像素电路的行操作的复位控制信号和传输控制信号，并且生成多个选择控制信号以控制像素电路的列操作，其中，像素电路基于多个选择控制信号来控制浮置扩散节点的电容值。
[0006]在实施方式中，一种图像感测装置的操作方法包括：对包括在图像感测装置的像素电路中的浮置扩散节点进行复位，其中，图像感测装置包括光电转换元件以检测入射光以响应于入射光而生成载送图像的光电荷，浮置扩散节点保持由光电转换元件生成的光电荷；将由光电转换元件生成的光电荷传输到浮置扩散节点；选择性地激活多个选择晶体管中的至少一个，这些选择晶体管被构造为调整浮置扩散节点的电容值；以及基于根据浮置扩散节点的电容值调整的浮置扩散节点的电压来生成输出电压。
[0007]在实施方式中，一种图像感测装置包括：光电转换元件，其被构造为检测入射光以响应于入射光而生成载送图像的光电荷；像素电路，其联接到光电转换元件并且包括：浮置扩散节点，其联接到光电转换元件并被构造为接收和保持由光电转换元件生成的光电荷；以及驱动晶体管，其联接以接收表示浮置扩散节点中的光电荷的信号并被构造为生成与浮置扩散节点的表示浮置扩散节点中的光电荷的电压电平对应的输出电压；以及驱动控制电路，其联接到像素电路并被配置为生成多个控制信号以控制像素电路，多个控制信号包括用于复位浮置扩散节点的复位控制信号和用于控制光电荷从光电转换元件到浮置扩散节点的传输的传输控制信号，其中，像素电路被构造为响应于来自驱动控制电路的控制信号
中的一个或更多个其它控制信号而调整浮置扩散节点的电容值。
附图说明
[0008]图1是例示基于所公开的技术的一些实施方式的图像感测装置的示例配置的框图。
[0009]图2是例示基于所公开的技术的一些实施方式的图像感测装置的一些组件的框图。
[0010]图3是例示图2的像素电路的示例配置的电路图。
[0011]图4例示了图3的第一选择控制信号和第二选择控制信号的波形。
[0012]图5是例示图1的像素阵列的示例的平面图。
[0013]图6是例示图2的像素电路的另一示例配置的电路图。
[0014]图7是例示图1的图像感测装置的示例操作的流程图。
具体实施方式
[0015]下面将参照附图讨论所公开的技术的优点和特性以及用于实现这些优点和特性的方法。
[0016]所公开的技术可以在一些实施方式中实现以提供一种能够调整浮置扩散节点的电容的图像感测装置及其操作方法。
[0017]在所公开的技术的一些实施方式中，图像感测装置可以通过调整浮置扩散节点的电容值来调整转换增益比。
[0018]在一些实现方式中，CMOS图像感测装置包括大量的成像像素，每个成像像素包括光电二极管、复位晶体管、传输晶体管、转换增益晶体管、驱动晶体管和选择晶体管。
[0019]图1是例示基于所公开的技术的一些实施方式的图像感测装置100和图像处理器1000的示例配置的框图。
[0020]参照图1，图像感测装置100可以被配置为使用透镜或透镜模块(未例示)来捕获载送图像的入射光。在一些实现方式中，图像处理器1000可以控制图像感测装置100的操作。图像处理器1000还可以被配置为处理由图像感测装置100提供的图像数据。
[0021]图像感测装置100可以包括像素阵列110、相关双采样器(CDS)120、模数转换器(ADC)130、缓冲器140、驱动器/控制器150、定时发生器160、控制寄存器170和斜坡信号发生器180。像素阵列110可以包括在阵列中按行和列布置的多个像素10。尽管图1通过示例的方式将图像感测装置100例示为包括上述组件，但是在其它实现方式中可以添加附加组件并且可以省略这些组件中的一些组件。
[0022]像素阵列110可以包括按行和列布置的多个像素10。每个像素10可以将载送光学图像的入射光转换成表示光学图像的电信号，并且将电信号发送到CDS 120。像素阵列110包括光电转换元件。例如，多个像素中的每一个可以包括光电转换元件，因此像素阵列110可以捕获入射光并将所捕获的光转换成电信号。
[0023]在一些实现方式中，图像感测装置100可以使用CDS 120以通过对像素信号采样两次以去除这两次采样之间的差异来去除不期望的像素偏移值。在一个示例中，CDS 120可以通过比较在光信号入射到像素上之前和之后获得的像素输出电压来去除不期望的像素偏
移值，使得能够测量到仅基于入射光的像素输出电压。在一些实现方式中，CDS 120可以对由像素阵列110的多个像素10捕获并且从像素阵列110的多个像素10接收的表示图像的电信号(在下文中，“电图像信号”)进行采样。CDS120可以基于从定时发生器160提供的定时控制信号来对电图像信号进行采样。CDS120可以生成对应于两个电图像信号之间的差异的模拟值，并且输出所生成的模拟值。
[0024]ADC 130可以将模拟信号转换为数字信号。例如，ADC 130可以将模拟CDS信号转换为数字信号。ADC 130的示例可以包括斜坡比较型ADC，在斜坡比较型ADC中模拟信号与诸如斜坡上升或下降的斜坡信号之类的参考信号进行比较并且定时器计数直到斜坡信号的电压与模拟信号匹配。在所公开的技术的一些实施方式中，ADC130可以将对应于电图像信号的电压电平与对应于由斜坡信号发生器180提供的斜坡电压信号的电压电平进行比较。在一个示例中，ADC 130可以通过将由CDS 120生成的模拟值与斜坡电压信号进行比较来将由CDS 120生成的模拟值转换成数字值。数字值可以被提供给缓冲器140。
[0025]缓冲器140可以保持或“锁存”从ADC 130输出的数字值，并且将锁存的数字值顺序地传送到图像处理器1000本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像感测装置，所述图像感测装置包括：像素电路，所述像素电路将由光电转换元件生成的光电荷传输到浮置扩散节点并存储图像信息；以及驱动控制电路，所述驱动控制电路生成用于控制所述像素电路的行操作的复位控制信号和传输控制信号，并且生成多个选择控制信号以控制所述像素电路的列操作，其中，所述像素电路基于所述多个选择控制信号来控制所述浮置扩散节点的电容值。2.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述行操作包括所述像素电路的复位操作和传输操作，并且所述列操作包括所述像素电路的电容控制操作、选择输出操作和驱动操作。3.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，在所述列操作期间，所述驱动控制电路基于驱动信息和照度信息来选择性地激活所述多个选择控制信号。4.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述像素电路包括：复位晶体管，所述复位晶体管基于所述复位控制信号来对所述浮置扩散节点进行复位；传输晶体管，所述传输晶体管基于所述传输控制信号将由所述光电转换元件生成的所述光电荷传输到所述浮置扩散节点；控制电路，所述控制电路基于所述多个选择控制信号来控制所述浮置扩散节点的所述电容值；以及驱动晶体管，所述驱动晶体管生成与所述浮置扩散节点的电压电平对应的输出电压。5.根据权利要求4所述的图像感测装置，其中，所述多个选择控制信号包括第一选择控制信号和第二选择控制信号，并且其中，所述控制电路包括：第一选择晶体管，所述第一选择晶体管基于所述第一选择控制信号将所述电容值调整为第一电容值；以及第二选择晶体管，所述第二选择晶体管基于所述第二选择控制信号将所述电容值调整为第二电容值。6.根据权利要求5所述的图像感测装置，其中，所述第一选择晶体管和所述第二选择晶体管并联联接到所述浮置扩散节点。7.根据权利要求5所述的图像感测装置，其中，所述第一选择晶体管的沟道长度、沟道宽度、栅极介电层的厚度、沟道区域的杂质掺杂浓度中的至少一个与所述第二选择晶体管的沟道长度、沟道宽度、栅极介电层的厚度、沟道区域的杂质掺杂浓度中的对应的一个不同。8.根据权利要求5所述的图像感测装置，其中，所述第一选择晶体管和所述第二选择晶体管基于所述第一选择控制信号和所述第二选择控制信号将所述电容值调整为与所述第一电容值和所述第二电容值中的每一个不同的第三电容值。9.根据权利要求5所述的图像感测装置，其中，所述第一选择晶体管和所述第二选择晶体管被设置为基于像素区域面向所述驱动晶体管和所述复位晶体管。10.根据权利要求4所述的图像感测装置，其中，所述控制电路包括分别生成所述多个选择控制信号的多个选择晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：金时雨，
申请(专利权)人：爱思开海力士有限公司，
类型：发明
国别省市：