[发明专利]具有提供高动态范围的双重转换增益的小像素

说明书

本申请涉及具有提供高动态范围的双重转换增益的小像素。一种共享像素的群组，其包括：第一共享像素，其包括第一光电二极管和第一转移栅极；第二共享像素，其包括第二光电二极管和第二转移栅极；第三共享像素，其包括第三光电二极管和第三转移栅极；第四共享像素，其包括第四光电二极管和第四转移栅极；第一浮动扩散，其由所述第一共享像素和所述第二共享像素共享；第二浮动扩散，其由所述第三共享像素和所述第四共享像素共享；电容器，其通过第一双重转换增益晶体管耦合到所述第一浮动扩散，并且通过第二双重转换增益晶体管耦合到所述第二浮动扩散；其中所述电容器形成在覆盖所述第一共享像素、所述第二共享像素、所述第三共享像素和所述第四共享像素的大部分的区域中。

技术领域

本发明涉及双重转换增益(DCG)，且更确切地说涉及具有提供高动态范围(HDR)的双重转换增益(DCG)的小像素。

背景技术

近年来，相机模块安装在智能电话、汽车、医疗装置等等上。随着技术的发展，相机的分辨率增大，同时相机的大小显著减小。通过使用典型地互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器制造相机模块。CMOS图像传感器包括多个像素。

标准图像传感器具有近似地60到70dB的有限的动态范围。然而，现实世界的亮度动态范围要大的多。自然场景通常跨越90dB和之上的范围。为了同时俘获高光和阴影，高动态范围(HDR)技术已经在图像传感器中使用以增大所俘获的动态范围。用于增大动态范围的技术是将通过标准(低动态范围)图像传感器俘获的两个曝光合并到单个线性HDR图像中，其具有与单个曝光图像相比大的多的动态范围。

两个曝光可以使用已知为双重转换增益(DCG)的两个不同的增益俘获。DCG包含高转换增益(HCG)和低转换增益(LCG)。LCG可以通过像素电路中的添加的电容器提供。电容器的区域由于小像素大小受到限制。因此其电容也是有限的。这继而限制了动态范围。相应地，需要较高动态范围，同时电容器的大小不变。

发明内容

根据本发明的实施例，本申请提供一种共享像素的群组，其包括：第一共享像素，其包括第一光电二极管和第一转移栅极；第二共享像素，其包括第二光电二极管和第二转移栅极；第三共享像素，其包括第三光电二极管和第三转移栅极；第四共享像素，其包括第四光电二极管和第四转移栅极；第一浮动扩散，其由所述第一共享像素和所述第二共享像素共享；第二浮动扩散，其由所述第三共享像素和所述第四共享像素共享；电容器，其通过第一双重转换增益晶体管耦合到所述第一浮动扩散，并且通过第二双重转换增益晶体管耦合到所述第二浮动扩散。

根据本发明的另一个实施例，本申请提供一种共享像素的群组，其包括：N对共享像素，每对共享像素包括第一共享像素和第二共享像素；第一共享像素，其包括第一光电二极管和第一转移栅极；第二共享像素，其包括第二光电二极管和第二转移栅极；浮动扩散，其由所述第一共享像素和所述第二共享像素共享；双重转换增益晶体管，其耦合到所述浮动扩散；共用电容器，其通过每对共享像素的所述双重转换增益晶体管耦合到每对共享像素的所述浮动扩散；其中N是整数。

根据本发明的另一个实施例，本申请提供一种CMOS图像传感器，其包括像素阵列，所述像素阵列包括共享像素的多个群组，共享像素的每个群组包括：N对共享像素，每对共享像素包括第一共享像素和第二共享像素；第一共享像素，其包括第一光电二极管和第一转移栅极；第二共享像素，其包括第二光电二极管和第二转移栅极；浮动扩散，其由所述第一共享像素和所述第二共享像素共享；双重转换增益晶体管，其耦合到所述浮动扩散；共用电容器，其通过每对共享像素的所述双重转换增益晶体管耦合到每对共享像素的所述浮动扩散；其中N是整数。

附图说明

参见以下图式描述本发明的非限制性和非穷尽性的实施例，其中除非另外规定，否则贯穿各视图中相同的参考标号指代相同的部分。

图1示出了2x2共享像素的HDR群组。

图2示出了根据本发明的实施例的两个1x2共享像素的HDR群组。