[发明专利]使用光电二极管的CMOS图像传感器像素

权利要求书

1.一种图像传感器，所述图像传感器包括多个像素和多个模拟 到数字转换器，其中所述多个像素中的每个包括：

(a)积累对应于接收的入射光的电荷的光敏区域；

(b)具有被施加到传输门的电压的电压供给，其中当“高”被 施加到所述行选择晶体管的栅极时，所述电压开始从初始电压斜升到 参考电压；

(c)用于接收来自所述光敏区域的电荷的至少一部分并将所述 电荷转换成电压的浮动扩散；

(d)用于放大从所述浮动扩散接收的所述电压的放大器；

(e)用于检测来自所述放大器的电压脉冲的脉冲检测器；

(f)用于对到所述传输门的所述电压的初始施加与来自所述脉 冲检测器的信号的接收之间的时钟周期进行计数的计数器，其中来自 所述脉冲检测器的所述信号指示在所述浮动扩散处的电压改变，所述 电压改变指示从所述光敏区域到所述浮动扩散的电荷转移的开始；

(g)脉冲电压被施加给复位晶体管的栅极以从浮动扩散电容器清除 所述电荷，以将所述浮动扩散复位到参考电压；以及

其中，所述传输门将电荷从光电二极管传送到所述浮动扩散，其 中行选择晶体管选择用于输出到像素输出列总线的像素的特定行，其 中所述行选择晶体管的一端被连接到所述放大器并且所述行选择晶 体管的另一端被连接到所述像素输出列总线，其中所述脉冲检测器通 过开关被连接到所述像素输出列总线，并且其中所述计数器被连接到 所述脉冲检测器。

2.如权利要求1所述的图像传感器，其中所述光敏区域是光电 二极管。

3.如权利要求1所述的图像传感器，还包括：(h)被电连接到 所述放大器的行选择晶体管，用于启动读出。

4.如权利要求1所述的图像传感器，其中所述图像传感器被设 置在图像捕获装置中。

5.一种操作图像传感器的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)通过光敏区域积累对应于接收的入射光的电荷，其中所述 光敏区域包括电荷势阱；

(b)将电压施加到传输门，其中当“高”被施加到所述行选择 晶体管的栅极用于选择所述特定行的像素时，所述电压开始从初始电 压斜升到参考电压；

(c)一旦将所述电压初始施加到所述传输门(70)，则开始时 钟周期的计数；

(d)检测浮动扩散处的电压改变，其中所述电压改变指示从所 述光敏区域到所述浮动扩散的电荷转移的开始；

(e)一旦检测到所述电压改变，则停止时钟周期的所述计数； (f)输出代表已计数的时钟周期的数目的信号；

其中，所述方法进一步包括：

(g)将电荷从所述光电二极管传送到所述浮动扩散；

(h)选择用于输出到像素输出列总线的像素的特定行；以及

其中脉冲检测器通过开关被连接到所述像素输出列总线，并且用 于计数所述时钟周期的计数器被连接到所述脉冲检测器。