[实用新型]图像传感器

说明书

本实用新型涉及图像传感器。本实用新型公开了一种图像传感器，该图像传感器可包括形成为行和列的图像像素阵列。该阵列中的每个图像像素可包括光电二极管以及连接到该光电二极管的多个信号读出路径。每个读出路径可包括单独的浮动扩散节点和源极跟随器晶体管。在图像捕获操作期间同时启用的信号读出路径的数量可由曝光水平确定，使得该像素以高转换增益或低转换增益进行操作。该像素阵列中相同颜色的若干此类图像像素可经由共享光电二极管互连线连接，使得来自互连像素的图像信号可在单个读出路径上合并和读出或者在分开的读出路径上单独读出。

技术领域

本实用新型整体涉及成像设备，具体地讲，涉及包括具有不同转换增益的多个读出路径的光电二极管的成像设备，更具体地讲，涉及一种图像传感器。

背景技术

图像传感器常在电子设备，诸如，移动电话、相机和计算机中用来捕获图像。在典型布置中，电子设备设置有被布置成像素行和像素列的图像像素阵列。每个图像像素包含光电二极管用于响应于入射光以产生电荷。在一些类型的像素(即，有源CMOS像素)中，图像像素所产生的电荷存储在耦接到光电二极管的浮动扩散节点处。通常将电路耦接到各个像素列以读出来自图像像素的图像信号。

常规图像像素具有将通过光电二极管所产生的电荷转移到浮动扩散节点的单个读出路径。在此类布置中，像素的转换增益由浮动扩散区的固定充电容量(即，电容)确定。通常，可针对高曝光或低曝光图像捕获任一者而非两者的性能对具有固定转换增益的图像像素进行优化。因此具有可调转换增益的图像像素是所需的。

实用新型内容

本文所述的实施方案就是在这种背景下出现的。

根据一个方面，提供一种图像传感器，包括：光电二极管；以及耦接到所述光电二极管的第一图像信号读出路径和第二图像信号读出路径，其中所述第一图像信号读出路径和所述第二图像信号读出路径中的至少一者基于曝光水平来选择性地切换为使用状态。

在一个示例中，所述图像传感器还包括：插置在所述第一图像信号读出路径中的第一电荷转移栅极；以及插置在所述第二图像信号读出路径中的第二电荷转移栅极。

在一个示例中，所述图像传感器还包括：所述第一图像信号读出路径中的第一浮动扩散节点，其中所述第一浮动扩散节点具有第一电容；以及所述第二图像信号读出路径中的第二浮动扩散节点，其中所述第二浮动扩散节点具有等于所述第一电容的第二电容，其中在所述曝光水平较低时仅启用所述第一图像信号读出路径，并且其中在所述曝光水平较高时启用所述第一图像信号读出路径和所述第二图像信号读出路径两者。

在一个示例中，所述图像传感器还包括：所述第一图像信号读出路径中的第一浮动扩散节点，其中所述第一浮动扩散节点具有第一电容；以及所述第二图像信号读出路径中的第二浮动扩散节点，其中所述第二浮动扩散节点具有大于所述第一电容的第二电容，其中在所述曝光水平较低时仅启用所述第一图像信号读出路径，并且其中在所述曝光水平较高时仅启用所述第二图像信号读出路径。

在一个示例中，使用可调电源电压选择性地禁用所述第一图像信号读出路径。

在一个示例中，所述图像传感器还包括：多路复用器，所述多路复用器向所述第一图像信号读出路径提供所述可调电源电压。

根据另一方面，提供一种图像传感器，包括：多个图像传感器像素，所述多个图像传感器像素中的每个图像传感器像素包括：光电二极管；以及第一图像信号读出路径，其中所述多个图像传感器像素耦接到共享图像传感器读出路径，其中所述多个图像传感器像素在高曝光模式期间单独地使用所述第一图像信号读出路径来读出信号，并且其中所述多个图像传感器像素在低曝光模式期间使用所述共享图像传感器读出路径来读出信号。

在一个示例中，所述多个图像传感器像素全部与相同的颜色相关联。