[发明专利]图像传感器及其控制方法

说明书

本发明公开一种图像传感器及其控制方法，图像传感器包括一对像素共享电路、第二重置晶体管、放大晶体管、读出晶体管及控制电路。该对像素共享电路连接到浮置扩散节点，每个像素共享电路各包括光子器件、第一重置晶体管、捕获晶体管、保持晶体管、电容器和共享晶体管。控制电路经配置以控制该对共享像素电路中的每一个的第一重置晶体管、第一捕获晶体管、第一保持晶体管及共享晶体管开启或关闭。

技术领域

本申请涉及一种图像传感器及其控制方法，特别是涉及一种能够针对不同的光强度与应用以正常模式及共享像素模式操作的图像传感器及其控制方法。

背景技术

通常，低亮度图像传感器的性能可通过设置片上透镜来改善，片上透镜各对应于多个光电转换器件的其中之一，且用于聚光以照射各光电转换组件。当光照射在半导体衬底的背面产生多个信号时，背面照明图像传感器借此截取图像。多个所述信号在设置在半导体衬底上的光电转换组件处接收，并通过形成在半导体衬底的正面的读取电路输出。为了高效地接收具有重要波长的红色光，在背面受光成像传感器上设置有确保厚度约为10微米的光电转换组件(光电二极管)。每个光电转换组件的表面和对应的芯片上透镜彼此以短距设置，并且穿过芯片上透镜的光会聚在光电转换组件中。

在背面照明传感器工艺中，可以显着提高图像传感器的量子效率。然而，由于在芯片的背面上缺乏可用于阻挡光的金属，信号临时存储点容易受到环境光的影响，并且快门效率降低。因此，不适用于需要临时存储信号的应用，例如全局快门。

现有的图像传感器使用信号减法来获得正确的值。另外，在打开和关闭光源以进行预测试的应用中，提出了使用减法来提高帧速率和准确性。然而，该方法要求在打开和关闭光源时拍摄每张照片，从而增加了时间成本。

此外，在上述减法中，由于减去了其他像素产生的环境光或其他像素接收的光源，因此光学环境和光学角度与原始像素不完全相同。

针对上述缺点，现有的图像传感器还针对多个像素采用单个光电二极管。然而，尽管对于减法方法而言统一了光学角度，但是减少的光电二极管的数量增加了冗余区域，且降低了空间利用率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种图像传感器及其控制方法。

为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案是，提供一种图像传感器，所述图像传感器包括：一对像素共享电路，连接到一浮置扩散节点，所述对像素共享电路中的每个所述像素共享电路各包括：一光子器件，经配置以接收光能并产生相应的电荷；一第一重置晶体管，耦接在一公共电压源及所述光子器件之间；一捕获晶体管，具有连接到一第一节点的一端，所述第一节点位于所述光子二极管及所述第一重置晶体管之间；一保持晶体管，具有连接到所述捕获晶体管的另一端的一端及连接到所述浮置扩散节点的另一端；一电容器，具有连接到一第二节点的一端，所述第二节点位于所述捕获晶体管及所述保持晶体管之间；及一共享晶体管，连接在所述第一节点及所述对像素共享电路中的另一个像素共享电路的所述第二节点之间；一第二重置晶体管，连接在一参考电压源及所述浮置扩散节点之间；一放大晶体管，具有连接到所述浮置扩散节点的控制端及连接到所述公共电压源的一第一端；一读出晶体管，连接在一读出总线及所述放大晶体管之间，且所述读出晶体管具有用于接收一选择信号的一控制端；以及一控制电路，经配置以控制所述对共享像素电路中的每一个的所述第一复位晶体管(所述第一重置晶体管)、所述第一捕获晶体管(所述捕获晶体管)、所述第一保持晶体管(所述保持晶体管)及所述共享晶体管开启或关闭。

优选地，所述控制电路被配置为以一第一模式操作，以及在所述第一模式下，所述控制电路经配置以开启所述对像素共享电路中的一个所述像素共享电路的所述第一重置晶体管、所述捕获晶体管、所述保持晶体管及所述共享晶体管，且关闭所述对像素共享电路中的另一个所述像素共享电路的所述第一重置晶体管、所述捕获晶体管及所述共享晶体管。