[发明专利]利用用于大动态范围的双电荷传输的图像传感器以及读取方法

摘要

本发明涉及具有有源像素的图像传感器。为了获得宽的动态操作范围，在具有不同值的时段(Ti1，Ti2)期间通过执行双电荷累积来读取所述像素。在采样电容器中对所述第一累积(时段Ti1)的结果进行采样(命令SHS1)，并且在相同的电容器中对所述第二累积(时段Ti2)的结果进行有条件的采样(命令SHS2)。所述第二采样取决于在与较长时段相对应的所述电荷的累积之后对所述列导体的电势的观察；将所述电势与阈值进行比较。如果所述比较表明饱和风险，则收集在较短时段期间收集的信息并且将其保持在所述采样电容器中，以将其与代表所述较长时段和所述较短时段之间的比值的系数相乘。如果所述比较表明不存在饱和风险，则收集在所述较长时段期间收集的信息并且将其保持在所述采样电容器中。所述较短时段原则上是所述第一时段。

主权项

一种用于读取从图像捕获矩阵的像素获取的电荷的方法，其中对于同一行的所述像素中的每一个像素进行同时寻址，以在链接到读取电路的相应列导体(CC)上建立代表通过该像素的光照生成的电荷的电势电平，并且其中像素包括至少一个光电二极管(PD)、电荷存储节点(ND)、位于所述光电二极管与所述存储节点之间的传输晶体管(T1)、以及用于将所述存储节点链接到所述列导体或者将所述存储节点与所述列导体隔离的行选择晶体管(T5)，根据下面的操作顺序进行所述光电二极管中电荷的累积以及所述电荷的读取：在第一累积时段Ti1期间在所述光电二极管中进行电荷的累积，在将脉冲施加在所述传输晶体管的控制栅极后，在所述第一累积时段结束时进行将这样累积的电荷从所述光电二极管传输到所述存储节点的第一电荷传输，在比所述第一累积时段长的第二累积时段Ti2期间在所述光电二极管中进行电荷的累积，使所述行选择晶体管导通以将所述存储节点(ND)的电势引导到所述列导体(CC)上，在所述读取电路的电容器(C1)中对在此时存在于所述列导体上并且由所述第一电荷传输产生的、并且表示在所述第一累积时段期间所述像素的亮度的第一电势电平进行第一采样，在将脉冲施加在所述传输晶体管的所述控制栅极后，在所述第二累积时段结束时进行从所述光电二极管到所述存储节点的第二电荷传输，并且随后，对所述电容器中的所采样的电势电平进行模拟‑数字转换，所述方法的特征在于，在所述模拟‑数字转换之前，在相同的电容器中，对存在于所述列导体上并且由所述第二电荷传输产生的第二电势电平有条件地进行第二采样，所述第二采样以存在于所述列导体上的所述第二电势电平与预定阈值电平之间的比较的结果为条件进行，传输所述比较的结果以确定要应用到所述模拟‑数字转换的结果上的乘法因数。