[发明专利]降低暗电流的影响的全局快门装置

说明书

公开了一种具有连接到位线的多个像素传感器的成像阵列。每个像素传感器包括具有光电二极管、浮动扩散节点、和放大器的第一光电检测器。浮动扩散节点的特征在于具有寄生光电二极管和寄生电容。放大器放大浮动扩散节点上的电压，从而在放大器输出上生成信号。第一光电探测器还包括：位线栅极，其响应于行选择信号而将放大器输出连接到位线；以及分压电容器，其具有连接到浮动扩散节点的第一端子和连接到驱动源的第二端子，驱动源响应于驱动控制信号而在地与地之间不同的驱动电位之间切换第二端子上的电压。

技术领域

本发明涉及降低暗电流的影响的全局快门方案。

背景技术

基于CMOS图像传感器的相机通常使用电子快门来设置曝光时间，而不使用在胶片相机上使用的机械快门。该相机包括镜头系统，该镜头系统将感兴趣的场景成像到图像传感器上，该图像传感器包括布置为多个列和行的像素传感器阵列。每个像素传感器包括光电二极管，该光电二极管集成由该光电二极管在一段时期内接收的光，该时期将被称为曝光时间。任何给定像素传感器的曝光时间是像素传感器中光电二极管的两次连续复位之间的时间。也就是说，首先通过清空包括在像素传感器中的光电二极管来复位传感器。在经过曝光时间之后，通过将电荷转移到像素传感器中的存储节点再次去除光电二极管所累积的电荷，然后将光电二极管与存储节点隔离。然后读出存储节点处的电荷。读数一次执行一行。

存在两种主要的快门方案，称为滚动快门和全局快门。在滚动快门方案中，每行被读出、复位、然后开始收集下一图像的电荷。读数进入下一行，依此类推。当控制成像传感器的处理器返回到先前复位的行时，该行将已经收集曝光时间的电荷。然后将读出该行并重复该过程。在该方案中，在传输到存储节点的电荷位于该节点上的时间与传输到每个其它存储节点的电荷相同的情

为了最小化这种运动伪影，使用全局快门方案；然而，这些方案也具有不期望的伪影。在全局快门方案中，每个像素传感器在曝光开始时同时复位，并且在曝光结束的同时将累积在每个光电二极管中的电荷传送到存储节点。然后一次读出一行。因此，存储在任何给定行中的电荷驻留在与该行上的像素传感器相关联的存储节点上不同的时间段，该时间段取决于行在读出序列中的位置。存储节点包括寄生光电二极管，其特征在于从像素传感器到像素传感器变化的暗电流。存储节点从存储节点复位到再次读出(通常是帧时间)时集成该暗电流。长的存储时间导致额外的电荷被添加到存储节点。额外电荷取决于该阵列中每个像素传感器中与温度相关的暗电流。暗电流从像素传感器到像素传感器以在制造之后不能从各个阵列的校准研究预测的方式而变化，因此不能被校正。此外，存储在存储节点上的电荷通过隧道机制从存储节点泄漏。因此，需要改进一种减少这些伪影的全局快门系统。

发明内容

本发明包括成像阵列，其具有连接到位线的多个像素传感器。每个像素传感器包括第一光电检测器，第一光电检测器具有光电二极管、浮动扩散节点、和放大器。浮动扩散节点的特征在于具有寄生光电二极管和寄生电容。放大器放大浮动扩散节点上的电压，从而在放大器输出上生成信号。第一光电探测器还包括：位线栅极，其响应于行选择信号将放大器输出连接到位线；以及分压电容器，其具有连接到浮动扩散节点的第一端子和连接到驱动源的第二端子，驱动源响应于驱动控制信号而在地与地之间不同的驱动电位之间切换第二端子上的电压。第一光电检测器还包括：复位栅极，其响应于复位信号而将浮动扩散节点连接到第一复位电压源极；以及第一传输栅极，其响应于第一传输信号而将光电二极管连接到浮动扩散节点。

在本发明的一个方面中，每个像素传感器还包括第二传输栅极，其响应于第二传输信号而将光电二极管连接到第二复位源极。

在本发明的另一方面，放大器包括源极跟随器，其具有连接到浮动扩散节点的栅极。

在本发明的另一方面，源极跟随器的特征在于具有漏极端子，并且其中成像阵列还包括开关电路，当驱动分压电容器的第二端子接地时，该开关电路将漏极端子从电源轨切换到地。