[发明专利]图像传感器

说明书

本发明提供了一种图像传感器，该图像传感器可以包括由行控制电路控制的像素阵列。每个像素可以包括用于生成图像信号的光电二极管，以及耦接到浮动扩散区并被配置成生成并存储寄生光噪声电平信号的电荷存储结构。可以使用共享或单独的读出电路以相同读出周期来读出图像信号和寄生光噪声电平信号。处理电路可以基于寄生光噪声电平信号选择性地处理图像信号以生成具有减小的噪声的图像信号。

技术领域

本发明整体涉及成像系统，更具体地涉及具有全局快门功能的成像系统， 尤其涉及图像传感器。

背景技术

现代电子设备(诸如移动电话、相机和计算机)通常使用数字图像传感器。 成像器(即，图像传感器)常常包括图像感测像素的二维阵列。每个像素通常 包括光传感器，诸如光电二极管，所述光传感器接收入射光子(入射光)并把 光子转变为电信号。

常规图像传感器是通过使用互补金属氧化物半导体(CMOS)技术或电荷耦 接器件(CCD)技术在半导体衬底上制造而成。在CMOS图像传感器中，可使用 卷帘快门或全局快门。在具有全局快门的CMOS图像传感器中，存储节点区通 常被并入每个像素以存储来自光电二极管的电荷以进行读出。此外，没有独立 电荷存储区的全局快门像素可以使用浮动扩散以用于电荷存储。存储区可收集 破坏光来自电二极管的电荷的不期望杂散光。这可增加像素中的噪声(例如， 增加浮动扩散区处的对寄生光的灵敏度并降低全局快门效率)，由此降低图像质 量。

因此，可能期望的是能够提供改善的具有全局快门功能的图像传感器。

发明内容

本发明的一方面提供了一种图像传感器，包括：图像像素的阵列，其中所 述阵列中的图像像素包括经由第一路径耦接到浮动扩散区并且可操作以使用全 局快门操作来生成图像电平信号的光敏元件，以及经由第二路径耦接到所述浮 动扩散区并且可操作以使用全局快门操作来生成寄生光噪声电平信号的电荷存 储结构，其中所述第一路径与所述第二路径分开；以及控制电路，所述控制电 路可操作以对所述图像电平信号执行读出操作并且对所述寄生光噪声电平信号 执行读出操作。

本发明的另一方面提供了一种图像传感器，包括：布置成行和列的图像像 素，其中所述图像像素中的每个图像像素包括经由第一路径耦接到读出电路并 且可操作以生成图像信号的光敏元件，以及经由第二路径耦接到所述读出电路 并且可操作以生成寄生光信号的电荷存储结构，其中所述第一路径与所述第二 路径分开；以及控制电路，所述控制电路可操作以断言针对所述图像像素的第 一全局控制信号以便开始生成所述图像信号，控制所述图像像素以开始生成所 述寄生光信号，并且以逐行方式对多组的所述图像信号和所述寄生光信号执行 读出操作，每组对应于所述行中的一行的所述图像信号和所述寄生光信号。

本发明的又一方面提供了一种图像传感器，包括：图像像素的阵列，其中 所述阵列中的图像像素包括耦接到浮动扩散区并且可操作以生成图像电平信号 的光敏元件，耦接到所述浮动扩散区并且可操作以生成寄生光噪声电平信号的 电荷存储结构，以及插置在所述光敏元件和所述浮动扩散区之间的附加电荷存 储结构；以及控制电路，所述控制电路可操作以在所述阵列上断言控制信号以 便开始生成所述图像电平信号并开始生成所述寄生光噪声电平信号，并且在所 述阵列上以逐行方式对所述图像电平信号和所述寄生光噪声电平信号执行读出 操作。

附图说明

图1是根据一些实施方案的例示性成像系统的示意图，该成像系统可以包 括具有可在全局快门模式下操作的图像像素的图像传感器。

图2是根据一些实施方案的例示性像素阵列以及用于从该像素阵列读出图 像信号的相关联读出电路的示意图。

图3是根据实施方案的可在全局快门模式下操作的例示性图像像素的示意 图。

图4是根据一些实施方案的具有电荷存储区的例示性图像像素的示意图， 该电荷存储区存储寄生光参考电压，也称为噪声。