[发明专利]一种CMOS图像传感器

说明书

本发明公开了一种图像传感器，包括多个像素单元和控制单元，每一所述像素单元包括多个像素，每一所述像素由多个子像素组成；读出电路，与每一所述像素对应相连，根据所述控制单元发出的控制信号读出所述像素的各子像素的合并输出信号或分别依次读出该像素的各子像素的输出信号。本发明的优点在于图像传感器能够在分裂、合并模式下切换，以满足不同需求，应用范围更广。

技术领域

本发明涉及图像传感器领域，特别涉及一种CMOS图像传感器。

背景技术

图像传感器是组成数字摄像头的重要组成部分。根据元件的不同，可分为CCD（Charge Coupled Device，电荷耦合元件）和CMOS（Complementary Metal-OxideSemiconductor，金属氧化物半导体元件）两大类。CMOS传感器获得广泛应用的一个前提是其所拥有的较高灵敏度、较短曝光时间和日渐缩小的像素尺寸。

其中，CMOS图像传感器重要的性能指标之一的像素灵敏度主要由填充因子（感光面积与整个像素面积之比）与量子效率（由轰击屏幕的光子所生成的电子的数量）的乘积来决定。在CMOS图像传感器中，为了实现堪与CCD转换器相媲美的噪声指标和灵敏度水平，在CMOS图像传感器中应用了有源像素。如何使得有源像素实现更加高的灵敏度和动态范围是CMOS图像传感器领域的一个重要课题。

传统的CMOS图像传感器采用的前感光式（FSI，Front Side Illumination）技术，即前照技术。前照技术的主要特点是在硅片正面按顺序制作感光二极管、金属互联以及光管孔。其优点是：工艺简单，与CMOS工艺完全兼容；成本较低；导光管（Light pipe）填充材料折射率可调；有利于提高入射光的透射率，减少串扰等。

随着像素尺寸的变小，提高填充因子所来越困难，目前另一种技术是从传统的前感光式变为背部感光式（BSI，Back Side Illumination），即背照技术。背照技术的主要特点是首先在硅片正面按顺序制作感光二极管、金属互联，然后对硅片背面进行减薄（通常需要减薄至20um以下），并通过对于背部感光式CMOS传感器最重要的硅通孔技术将感光二极管进行互联引出。由于互联电路置于背部，前部全部留给光电二极管，这样就实现了尽可能大的填充因子。硅通孔技术的优点是照射到感光二极管的入射光不受金属互连影响，灵敏度较高，填充因子较高。然而，硅通孔技术难度较高，对设备的要求较高，其成本也相对较高。而且由于对于超薄硅片的减薄工艺的限制，通常背照技术应用于小像素的图像传感器中（目前应用于智能手机的中小像素摄像头普遍采用背照技术）。

一般来说，对于一个像素单元来说，如果该像素单元的面积越大，则对应更加优秀的灵敏度和动态范围。在目前的单反、微单、高清监控等高端CMOS图像传感器的应用领域中，通常采用具有较大像素的前照技术来实现。另一方面，为了使图像传感器的尺寸变小，设计人员通常希望采用更加小的像素单元。因此，上述两方面的需求就形成了一对矛盾。

为了解决上述矛盾，本专利提出一种基于像素分裂的图像传感器。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种基于像素分裂的CMOS图像传感器，可根据需求控制像素单元的合并与分裂，以切换CMOS图像传感器的分辨率。

为达成上述目的，本发明提供一种图像传感器，包括：

多个像素单元，其中每一所述像素单元包括多个像素，每一所述像素由多个子像素组成；以及多个读出电路，与每一所述像素对应相连，其根据控制信号读出该像素的各个子像素的合并输出信号或分别依次读出该像素的各个子像素的输出信号；以及

控制单元，发出所述控制信号。

优选的，所述控制单元包括条件设定模块，判断模块及执行模块；其中所述判断模块根据所述条件设定模块设定的条件及所述图像传感器获取的实时信息进行判断，所述执行模块相应输出所述控制信号。