[发明专利]像素阵列及图像传感器

说明书

本发明公开了一种像素阵列及图像传感器，所述一种像素阵列包含排成行和列的多个像素单元，每个像素单元包括：多个光电二极管；多个传输晶体管，源极分别连接至各自的光电二极管，漏极共同连接至浮动扩散节点；复位晶体管，连接于固定电源和所述浮动扩散节点之间；读取电路，连接至所述浮动扩散节点。本发明像素单元中的多个光电二极管共用复位电路和读取电路，提高了填充因子，增大了灵敏度和信噪比；在采用上述像素阵列的图像传感器中，通过像素阵列内多个像素单元的组合或像素单元内光电二极管的读取控制，能适当提高图像传感器的动态范围、灵敏度与帧率，同时能满足黑白或彩色多种模式的图像应用需求，增强了该像素阵列的实用性和可移植性。

技术领域

本发明涉及图像传感器技术领域，尤其是涉及一种像素阵列及图像传感器。

背景技术

相较于CCD图像传感器，CMOS图像传感器具有同样或更好的图像性能、更低的成本、更高的集成度、更低的功耗和更快的速度，因而其在网络摄像头中的应用不断增加，有逐步取代CCD图像传感器的趋势。

在监控安防领域，CMOS图像传感器的出色技术可以实现许多新特点和新功能，并可为OEM厂商的监控系统提供关键的差异化特性，因此，CMOS图像传感器在监控方面的应用越来越广。

随着CMOS图像传感器在监控安防领域的大规模普及应用，对CMOS图像传感器的灵敏度、信噪比、动态范围、分辨率、功耗及集成度等要求不断提高，尤其是灵敏度和动态范围性能。

因此，找到一种高灵敏度、高动态范围的图像传感器是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种像素结构，以提高图像传感器的灵敏度和动态范围。

为了达到上述目的，本发明提供了一种像素阵列，包含排成行和列的多个像素单元，每个所述像素单元包括：

多个光电二极管，用于累积光电效应产生的电荷以响应入射光；

多个传输晶体管，漏极分别连接至各自的光电二极管，源极共同连接至浮动扩散节点，根据各自的传输控制信号将各自光电二极管的电荷转移至所述浮动扩散节点；

复位晶体管，连接于固定电源和所述浮动扩散节点之间，根据复位控制信号重置所述浮动扩散节点的电位；

读取电路，连接至所述浮动扩散节点，读取所述浮动扩散节点的图像信号并输出至列线；

其中，每个所述像素单元中的所述多个传输晶体管分别对应各自的传输控制信号，处于同一行的多个所述像素单元共用所述传输控制信号。

可选的，每个所述像素单元包括四个所述光电二极管和四个所述传输晶体管，四个所述光电二极管以2×2排列方式对称设置。

可选的，处于同一列的多个所述像素单元的图像信号输出至一条所述列线或两条所述列线。

可选的，若处于同一列的多个所述像素单元的图像信号输出至一条所述列线，则所述像素阵列的读出方式为半行读出。

可选的，若处于同一列的多个所述像素单元的图像信号输出至两条所述列线，则所述像素阵列的读出方式为双半行读出。

可选的，所述读取电路包括输出放大器和行选择晶体管。

可选的，所述输出放大器为多级放大器或单级放大器。

可选的，所述单级放大器为源极跟随晶体管，所述源极跟随晶体管的栅极连接到所述浮动扩散节点，漏极连接到所述固定电源，源极连接到所述行选择晶体管的漏极，所述行选择晶体管的源极连接到所述列线。

可选的，所述像素单元还包括电容，所述电容的一端连接在所述浮动扩散节点与所述读取电路的输入端之间，另一端接地。