[发明专利]具有电子快门的图像传感器

说明书

本发明在各种实施方案中公开了一种图像传感器以及所述图像传感器的相关操作方法。在一个实施方案中，图像传感器包括至少一个像素。所述至少一个像素包括晶体管以将溢流电容器耦接至浮动扩散节点。在低光照条件下，光电荷将被收集在浮动扩散中，但是基本上不进入溢流节点。在高光照条件下，光电荷将溢流到溢流节点中。还公开了其它传感器及相关操作。

优先权要求

本专利申请要求于2016年6月8日提交的名称为“IMAGE SENSORS WITHELECTRONIC SHUTTER”的美国临时专利申请序列号62/347,390的优先权的权益，该申请全文以引用方式并入本文。

技术领域

本专利申请整体涉及光学和电子系统与方法以及制造和使用这些设备和系统的方法等领域。

背景技术

数字图像传感器通常在视频和静态成像两者中提供一段称为曝光或积分周期的时间，在此期间，像素累积电子信号，该电子信号继而与积分或曝光期间照射到该像素上的光子信号相关。

在许多常规的数字图像传感器中，第n行的曝光时间从t_n持续到t_n+t_积分，而第n+1行的曝光时间从t_n+1＝t_n+t_行持续到t_n+1+t_积分。其中，t_行是读取和重置给定行所用的时间。

这被称为滚动快门，其中积分周期的开始和结束时间的位置对于不同的行是不同的。一般来讲，编号较高的行比先前行在时间上较晚采集图像。

在成像过程中，滚动快门导致伪像。例如，如果正方形对象在屏幕上移动，由于滚动快门延迟，该对象的正方形形状被扭曲成梯形。

附图说明

图1示出了示例性设备布局；

图2A示出了用于与光响应膜重叠的CMOS集成电路的3-晶体管(3T)像素的示例；

图2B示出了使用第四晶体管M3的电路的示例，该第四晶体管M3加入感测节点和膜电极之间的像素；

图2C示出了使用第五晶体管的电路的示例，第五晶体管的加入使得晶体管M3和M4形成“差分对”，将光生电流引导至供电节点并远离感测节点；

图2D示出了使用第六晶体管M5的电路的示例，该第六晶体管M5被加入晶体管M4和感测节点之间；

图2E示出了类似的像素实施方式，其中晶体管类型从N型改为P型，并且膜电压的电势高于像素电势；

图3示出了在简单的硬重置模型中图2A的感测节点处以及M0的栅极上的代表性电压波形作为时间的函数；

图4示出了各个行的像素-电压波形；

图5A和图5B示出了根据一个实施方案与量子点像素芯片相关的总体结构和区域；

图6示出了量子点的示例；

图7示出了通常较大的顶部表面电极阵列中的两行三列子区域；

图8示出了用于与量子点材料交互的3T晶体管配置；

图9为可与本文所述的实施方案结合使用的示例性系统配置的框图；

图10示出了单面计算设备的实施方案，该单面计算设备可用于计算、通信、游戏、交互等等；

图11示出了双面计算设备的实施方案，该双面计算设备可用于计算、通信、游戏、交互等等；

图12示出了可与图10或图11的计算设备一起使用的相机模块的实施方案；

图13示出了可与图10或图11的计算设备一起使用的光传感器的实施方案；

图14和图15示出了手势识别方法的实施方案；