[发明专利]具有多个光电二极管的高动态范围成像像素

权利要求书

1.一种成像像素，包括：

第一光电二极管；

第二光电二极管；

第一晶体管，所述第一晶体管耦接在所述第一光电二极管和所述第二光电二极管之间；

浮动扩散区；

第二晶体管，所述第二晶体管耦接在所述浮动扩散区和所述第二光电二极管之间；

电容器；

第三晶体管，所述第三晶体管耦接在所述第一光电二极管和所述电容器之间；和

第四晶体管，所述第四晶体管耦接在所述浮动扩散区和所述电容器之间。

2.根据权利要求1所述的成像像素，其中所述第一光电二极管具有与所述第二光电二极管不同的灵敏度。

3.根据权利要求1所述的成像像素，其中所述第一光电二极管具有第一灵敏度，所述第二光电二极管具有第二灵敏度，并且所述第二灵敏度是所述第一灵敏度的至少两倍。

4.根据权利要求1所述的成像像素，其中所述第一光电二极管被配置为响应于入射光而生成第一电荷，其中所述第二光电二极管被配置为响应于入射光而生成第二电荷，并且其中所述第一电荷的第一子组被配置为通过所述第三晶体管从所述第一光电二极管溢出到所述电容器。

5.根据权利要求4所述的成像像素，其中所述第一电荷的第二子组保留在所述第一光电二极管中直到积分时间结束，并且其中在读出时段期间，所述第一晶体管和所述第二晶体管被配置为生效以将所述第一电荷的所述第二子组和所述第二电荷转移到所述浮动扩散区。

6.根据权利要求4所述的成像像素，还包括：

读出电路，所述读出电路被配置为：

对所述第一电荷的所述第一子组进行采样；

在对所述第一电荷的所述第一子组进行采样之后，对与所述浮动扩散区相关联的第一重置电平进行采样；

在对与所述浮动扩散区相关联的所述第一重置电平进行采样之后，对与所述浮动扩散区相关联的第二重置电平进行采样；以及

在对与所述浮动扩散区相关联的所述第二重置电平进行采样之后，对所述第一电荷的第二子组和所述第二电荷进行采样。

7.根据权利要求1所述的成像像素，还包括：

重置晶体管，所述重置晶体管耦接在所述电容器和偏压电压源端子之间；

源极跟随器晶体管，所述源极跟随器晶体管具有耦接到所述浮动扩散区的栅极；

列输出线；和

行选择晶体管，所述行选择晶体管耦接在所述列输出线和所述源极跟随器晶体管之间。

8.一种成像像素，包括：

第一光电二极管，所述第一光电二极管具有第一灵敏度；

第二光电二极管，所述第二光电二极管具有大于所述第一灵敏度的第二灵敏度；

第一晶体管，所述第一晶体管耦接在所述第一光电二极管和所述第二光电二极管之间；

浮动扩散区；

第二晶体管，所述第二晶体管耦接在所述浮动扩散区和所述第一光电二极管之间；

电容器；和

转换增益晶体管，所述转换增益晶体管耦接在所述浮动扩散区和所述电容器之间。

9.一种包括成像像素阵列的图像传感器，所述成像像素阵列包括给定行中的第一成像像素，所述第一成像像素包括：

第一光电二极管；

第二光电二极管；

第一晶体管，所述第一晶体管耦接在所述第一光电二极管和所述第二光电二极管之间；

浮动扩散区；

第二晶体管，所述第二晶体管耦接在所述浮动扩散区和所述第二光电二极管之间；和

第三晶体管，所述第三晶体管耦接在所述第一光电二极管和第二成像像素的电容器之间，其中所述第二成像像素在所述给定行之后的行中。

10.根据权利要求9所述的图像传感器，其中所述第一成像像素包括：

附加电容器；和

第四晶体管，所述第四晶体管耦接在所述附加电容器和所述浮动扩散区之间，其中所述附加电容器通过第五晶体管耦接到第三成像像素的附加光电二极管，并且其中所述第三成像像素在所述给定行之前的行中。