[发明专利]用于检测不闪烁发光二极管的系统及方法

说明书

本发明涉及用于检测不闪烁发光二极管的系统及方法。一种用于检测不闪烁发光二极管LED的图像传感器包含具有像素的像素阵列。每一像素包含：包含第一及第二子像素的子像素、双浮动扩散DFD晶体管及耦合到所述DFD晶体管的电容器。第一子像素包含用于获取第一图像电荷的第一光敏元件及用于选择性地将所述第一图像电荷从所述第一光敏元件转移到第一浮动扩散FD节点的第一转移栅极晶体管。第二子像素包含用于获取第二图像电荷的第二光敏元件及用于选择性地将所述第二图像电荷从所述第二光敏元件转移到第二FD节点的第二转移栅极晶体管。DFD晶体管耦合到所述第一及所述第二FD节点。还描述其它实施例。

技术领域

本发明的实例大体上涉及图像传感器。更具体来说，本发明的实例涉及检测不闪烁高照明元件(例如，发光二极管(LED))的图像传感器及实施图像传感器的方法。

背景技术

高速图像传感器已广泛用于包含汽车领域、机器视觉领域及专业视频摄影领域的不同领域中的许多应用中。这些领域中的一些应用需要检测及捕获LED光，这被证明是困难的。举例来说，汽车图像传感器面临LED闪烁的问题。未来汽车灯、交通灯及标志将包含以90到300Hz脉冲的具有高峰值光强度的LED。这需要被保持在10ms内的最小曝光时间。因此，需要很高的满井容量(FWC)或很低的光强度来避免像素变得饱和及丢失有用信息。

解决有用信息从饱和像素溢流及丢失的当前解决方案包含使用横向溢流积分电容器(LOFIC)增强FWC。当光电二极管在到达对应FWC之后被填充时，额外电荷将泄漏到浮动漏极中。接着，连接到浮动漏极的较大电容器可存储额外电荷。然而，最大FWC因此受浮动漏极电容器限制而非受光电二极管FWC限制。其它解决方案涉及使用非线性传感器(例如，对数传感器)以放大FWC，或使用分裂二极管像素或子像素传感器以通过最小化小光电二极管的灵敏度来维持最小曝光时间。此外，对于高动态范围(HDR)应用，现存图像传感器由于有限的电荷存储及有限的FWC而具竞争性。

发明内容

本发明的一方面涉及一种检测不闪烁高照明元件的图像传感器，其包括：像素阵列，其包含多个像素，所述像素中的每一者包含：(i)多个子像素，其包含第一及第二子像素，所述第一子像素包含用于获取第一图像电荷的第一光敏元件及用于选择性地将所述第一图像电荷从所述第一光敏元件转移到第一浮动扩散(FD)节点的第一转移栅极晶体管，且所述第二子像素包含用于获取第二图像电荷的第二光敏元件及用于选择性地将所述第二图像电荷从所述第二光敏元件转移到第二FD节点的第二转移栅极晶体管，(ii)双浮动扩散(DFD)晶体管，其耦合到所述第一及所述第二FD节点，以及(iii)电容器，其耦合到所述DFD晶体管。

在本发明的另一方面中，一种检测不闪烁高照明元件的图像传感器包括：像素阵列，其包含多个像素，所述像素中的每一者包含：多个子像素，其安置于第一半导体裸片上、包含第一子像素，所述第一子像素包含用于获取第一图像电荷的第一光敏元件及用于选择性地将所述第一图像电荷从所述第一光敏元件转移到第一浮动扩散(FD)节点的第一转移栅极晶体管，第一双浮动扩散(DFD)晶体管，其耦合到所述FD节点，其中所述第一DFD晶体管安置于所述第一半导体裸片上，第一电容器，其耦合到所述第一DFD晶体管及第二DFD晶体管，以及第二电容器，其耦合到所述第二DFD晶体管，其中所述第一电容器、所述第二电容器及所述第二DFD晶体管安置于第二半导体裸片上，其中所述第一及所述第二半导体裸片经堆叠以形成堆叠式图像传感器。