[发明专利]图像传感器像素结构

说明书

一种图像传感器像素结构，适于在同一次曝光过程中，获得目标场景的第一帧图像及第二帧图像，以将所述第一帧图像及第二帧图像融合为一帧图像。所述像素结构包括：信号存储使能电路、第一电荷存储电路及第二电荷存储电路；所述信号存储使能电路，适于启动及停止信号储存过程；所述第一电荷存储电路，与所述浮动扩散节点耦接，适于在信号储存过程启动后，存储所述第二帧图像对应的曝光信号；所述第二电荷存储电路，与所述第一源跟随电路耦接，适于在信号储存过程启动后，存储所述第一帧图像对应的曝光信号及复位信号。应用上述方案，在提高感光灵敏度的同时，使得CMOS图像传感器具有较高的动态范围。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种图像传感器像素结构。

背景技术

图像传感器是一种将光信号转化为电信号的半导体器件。

图像传感器分为互补金属氧化物(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)图像传感器和电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)图像传感器。其中CMOS图像传感器具有工艺简单、易于其它器件集成、体积小、重量轻、功耗小和成本低等优点。因此，随着图像传感技术的发展，CMOS图像传感器越来越多地取代CCD图像传感器应用于各类电子产品中。

为了提高CMOS图像传感器的暗光性能，需要提高图像传感器的感光灵敏度。

然而，现有的CMOS图像传感器，感光灵敏度虽然较高，但动态范围却较小，无法满足全局曝光下高动态范围应用的需求。

发明内容

本发明解决的技术问题是：在提高CMOS图像传感器感光灵敏度的同时，使得CMOS图像传感器具有较高的动态范围。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种图像传感器像素结构，适于在同一次曝光过程中，获得目标场景的第一帧图像及第二帧图像，以将所述第一帧图像及第二帧图像融合为一帧图像；所述第一帧图像的增益，大于所述第二帧图像的增益；所述像素结构包括：光电转换电路、传输电路、第一源跟随电路、信号存储使能电路、第一电荷存储电路、第二电荷存储电路及复位电路；其中：

所述光电转换电路，适于将光信号转换为曝光信号；

所述传输电路，与所述光电转换电路耦接，适于将所述曝光信号传输至浮动扩散节点；

所述第一源跟随电路，与所述浮动扩散节点耦接，适于对所述浮动扩散节点的电压进行跟随；

所述信号存储使能电路，耦接于所述第一源跟随电路及第二电荷存储电路之间，适于启动及停止信号储存过程；

所述第一电荷存储电路，与所述浮动扩散节点耦接，适于在信号储存过程启动后，存储所述第二帧图像对应的曝光信号；

所述第二电荷存储电路，与所述第一源跟随电路耦接，适于在信号储存过程启动后，存储所述第一帧图像对应的曝光信号及复位信号；

所述复位电路，与所述第一电荷存储电路、第二电荷存储电路、浮动扩散节点及光电转换电路耦接，适于信号存储过程中，对所述第一电荷存储电路、第二电荷存储电路、浮动扩散节点及光电转换电路进行复位，以使得第一电荷存储电路及第二电荷存储电路存储相应的信号；以及适于在读取第二帧图像对应的曝光信号后，对所述第一电荷存储电路及浮动扩散节点进行复位，以获得第二帧图像对应的复位信号。

可选地，所述第一电荷存储电路，包括：第一开关子电路及第一电容；其中：

所述第一开关子电路，与所述浮动扩散节点耦接，适于控制所述第一电容与所述浮动扩散节点之间的通断；

所述第一电容，适于存储所述第二帧图像对应的曝光信号。

可选地，所述第一开关子电路，包括：