[发明专利]具有降低驱动要求的全局快门控制信号产生器

说明书

本申请案涉及具有降低驱动要求的全局快门控制信号产生器。像素单元包含安置在半导体材料中的光电二极管以响应于光而积累图像电荷。全局快门晶体管安置在所述半导体材料中且响应于全局快门控制信号而选择性地将所述光电二极管中的所述图像电荷复位。全局快门控制信号产生器电路经耦合以产生所述全局快门控制信号以具有第一值、第二值及第三值。所述全局快门控制信号的所述第一值经耦合以接通所述全局快门晶体管以将所述光电二极管复位。所述全局快门控制信号的所述第三值经耦合以将所述全局快门晶体管控制为低漏电模式。所述全局快门控制信号的所述第二值介于所述第一值与所述第三值之间且关断所述全局快门晶体管。

技术领域

本发明大体上涉及图像传感器。更具体地说，本发明的实例涉及具有全局快门的图像传感器像素单元。

背景技术

对于高速图像传感器，可使用全局快门来捕捉快速移动物体。全局快门通常使得图像传感器中的所有像素单元能够同时捕捉图像。对于较慢移动的物体，使用更常见的滚动快门。滚动快门通常按顺序捕捉图像。例如，可循序启用二维(“2D”)像素单元阵列内的每一行，使得单个行内的每一像素单元同时捕捉图像，但是每一行是以滚动次序启用。因而，像素单元的每一行在不同的图像获取窗期间捕捉图像。对于缓慢移动的物体，每一行之间的时间差可产生图像失真。对于快速移动物体，滚动快门可导致沿物体的移动轴的可感知伸长失真。

在全局快门图像传感器中，在开始正常曝光操作之前利用复位电压(例如，AVDD)初始化所有像素单元。此复位通常是凭借通过全局快门开关将每个像素连接到AVDD电压而实现。在复位之后，关断每一像素中的全局快门开关，这接着使得每一像素能够开始正常曝光操作。

发明内容

本发明提供一种像素单元，其包括：光电二极管，其安置在半导体材料中以响应于引导到所述光电二极管的入射光而积累图像电荷；全局快门晶体管，其安置在所述半导体材料中且耦合到所述光电二极管以响应于全局快门控制信号而选择性地将所述光电二极管中的所述图像电荷复位；及全局快门控制信号产生器电路，其经耦合以产生所述全局快门控制信号以具有第一值、第二值及第三值，其中所述全局快门控制信号的所述第一值经耦合以接通所述全局快门晶体管以将所述光电二极管复位，其中所述全局快门控制信号的所述第三值经耦合以将所述全局快门晶体管控制为低漏电模式，其中所述全局快门控制信号的所述第二值介于所述全局快门控制信号的所述第一值与所述第三值之间，且其中所述全局快门控制信号的所述第二值经耦合以关断所述全局快门晶体管。

本发明还提供一种成像系统，其包括：像素单元的像素阵列，其中所述像素单元中的每一者包含：光电二极管，其安置在半导体材料中以响应于引导到所述光电二极管的入射光而积累图像电荷；全局快门晶体管，其安置在所述半导体材料中且耦合到所述光电二极管以响应于全局快门控制信号而选择性地将所述光电二极管中的所述图像电荷复位；及全局快门控制信号产生器电路，其经耦合以产生所述全局快门控制信号以具有第一值、第二值及第三值，其中所述全局快门控制信号的所述第一值经耦合以接通所述全局快门晶体管以将所述光电二极管复位，其中所述全局快门控制信号的所述第三值经耦合以将所述全局快门晶体管控制为低漏电模式，其中所述全局快门控制信号的所述第二值介于所述全局快门控制信号的所述第一值与所述第三值之间，且其中所述全局快门控制信号的所述第二值经耦合以关断所述全局快门晶体管；控制电路，其耦合到所述像素阵列以控制所述像素阵列的操作；及读出电路，其耦合到所述像素阵列以从所述多个像素读出图像数据。

附图说明

参考以下图式描述本发明的非限制及非详尽实例，其中除非另有规定，否则相同的参考数字是指各个视图中的相同部分。

图1是根据本发明的教示的说明包含向全局快门开关提供全局快门控制信号的全局快门控制信号产生器的像素单元的一个实例的示意图。

图2是根据本发明的教示的说明具有第一值、第二值及第三值以控制全局快门开关的实例全局快门控制信号的时序图。