[发明专利]像素单元及其成像方法和成像装置

权利要求书

1.一种像素单元，包括：

第一光电二极管，

第一转移晶体管，耦合至浮动扩散区域并将所述第一光电二极管产生的电荷转移到所述浮动扩散区域；

第二光电二极管，

第二转移晶体管，耦合至所述浮动扩散区域并将第二光电二极管产生的电荷转移到所述浮动扩散区域，其中所述第二光电二极管的感光面积与所述第一光电二极管的感光面积不同；

电容，其第一极耦合至指定电压，经配置能够分别存储所述第一和第二光电二极管产生的电荷；

增益控制晶体管，其耦合在所述电容第二极和所述浮动扩散区域之间，对所述电容和所述浮动扩散区域进行隔离控制；

复位晶体管，耦合至所述电容的第二极和增益控制晶体管，经复位控制信号重置所述电容第二极和增益控制晶体管的耦合点电位；以及

源极跟随晶体管，耦合至所述浮动扩散区域，其放大输出像素信号。

2.根据权利要求1所述的像素单元，其特征在于，还包括一行选择晶体管，耦合于所述源极跟随晶体管输出端，根据行选择控制信号对像素单元进行行输出控制。

3.根据权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述增益控制晶体管通过控制所述电容是否电耦合到所述浮动扩散区域来改变所述浮动扩散区域的电容。

4.根据权利要求1所述的像素单元，其特征在于，耦合至所述电容第一极的指定电压为固定电压或可变电压。

5.根据权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述电容为器件电容或所述复位晶体管和所述增益控制晶体管的连接点对地产生的寄生电容。

6.一种成像装置，包括排列成行和列的多个像素单元的像素阵列，其中，每个所述像素单元包括：

第一光电二极管，

第一转移晶体管，耦合至浮动扩散区域并将所述第一光电二极管产生的电荷转移到所述浮动扩散区域；

第二光电二极管，

第二转移晶体管，耦合至所述浮动扩散区域并将第二光电二极管产生的电荷转移到所述浮动扩散区域，其中所述第二光电二极管的感光面积与所述第一光电二极管的感光面积不同；

电容，其第一极耦合至指定电压，配置为分别存储所述第一和第二光电二极管产生的电荷；

增益控制晶体管，其耦合在所述电容第二极和所述浮动扩散区域之间，对所述电容和所述浮动扩散区域进行隔离控制；

复位晶体管，耦合至所述电容的第二极和增益控制晶体管，经复位控制信号重置所述电容第二极和增益控制晶体管的耦合点电位；以及

源极跟随晶体管，耦合至所述浮动扩散区域，其放大输出像素信号；以及，

外围电路，其控制所述像素阵列，并对所述像素阵列输出的图像信号进行量化和处理。

7.根据权利要求6所述的成像装置，其特征在于，增益控制晶体管通过控制所述电容是否电耦合到所述浮动扩散区域来改变所述浮动扩散区域的电容。

8.根据权利要求6所述的成像装置，其特征在于，还包括行选择晶体管，耦合至所述源极跟随晶体管输出端，根据行选择控制信号对像素单元进行行输出控制。

9.根据权利要求6所述的成像装置，其特征在于，耦合至所述电容第一极的指定电压为固定电压或可变电压。

10.根据权利要求6所述的成像装置，其特征在于，所述电容为器件电容或所述复位晶体管和所述增益控制晶体管的连接点对地产生的寄生电容。

11.一种如权利要求1~5任一所述的像素单元的成像方法，包括：

在第一转换增益模式中，获得所述浮动扩散区域的第一复位电压；

在第二转换增益模式中，获得所述浮动扩散区域的第二复位电压；

在第二转换增益模式中，获得所述浮动扩散区域的第二信号电压；

在第一转换增益模式中，获得所述浮动扩散区域的第一信号电压；以及

基于所述第一复位电压和第一信号电压通过双相关运算获得第一有效信号；基于所述第二复位电压和第二信号电压通过双相关运算获得第二有效信号。