成像裝置制造方法及圖紙

本實(shí)用新型專利技術(shù)涉及成像裝置。成像裝置，包括：像素陣列，其包括排列成行和列的多個(gè)像素；所述像素陣列包括至少一組分裂像素；所述分裂像素具有相同顏色且彼此相鄰；以及控制電路，控制所述像素陣列，且所述控制電路控制所述至少一組分裂像素中每個(gè)分裂像素的曝光時(shí)間。本實(shí)用新型專利技術(shù)的成像裝置可以獲得的圖像具有比成像裝置本身更高的光動(dòng)態(tài)范圍。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及成像領(lǐng)域，特別地涉及一種成像裝置。
技術(shù)介紹
對(duì)于圖像質(zhì)量的要求一直以來(lái)不斷地提高。獲得高質(zhì)量的圖像離不開好的成像裝置。一般而言，從兩個(gè)方面進(jìn)行考察可以成像裝置的好壞一個(gè)是像素集成度，也就是獲得圖像的分辨率；另一個(gè)是獲得圖像的表現(xiàn)力。目前，圖像表現(xiàn)力方面得到了更多的關(guān)注。特別是不借助結(jié)構(gòu)復(fù)雜的硬件而獲取高分辨率高質(zhì)量的圖像更是成為目前成像領(lǐng)域研發(fā)工作的努力方向。例如，在如卡片式相機(jī)的便攜式成像裝置上獲取高分辨率高質(zhì)量的照片。成像裝置一般具有像素陣列。像素陣列中的每一個(gè)像素包括感光器件，例如光電二極管、光開關(guān)等。每個(gè)感光器件接收光的能力不同。這種能力的不同反映到成像裝置上·使成像裝置具有不同的光動(dòng)態(tài)范圍，即成像裝置可接收光的范圍。當(dāng)成像裝置的光動(dòng)態(tài)范圍小于外界光強(qiáng)度的變化時(shí)，外界的景象就無(wú)法完全反映到所獲取的圖像中。本領(lǐng)域中一直希望能夠有一種簡(jiǎn)便的方式能夠解決這一問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)方面，提出一種成像裝置，包括像素陣列，其包括排列成行和列的多個(gè)像素；所述像素陣列包括至少一組分裂像素；所述分裂像素具有相同顏色且彼此相鄰；以及控制電路，控制所述像素陣列，且所述控制電路控制所述至少一組分裂像素中每個(gè)分裂像素的曝光時(shí)間。如上所述的成像裝置，其中所述分裂像素是矩形的。如上所述的成像裝置，其中所述像素陣列包括相鄰的第一組分裂像素和第二組分裂像素，其中兩個(gè)相鄰的所述分裂像素之間的距離小于所述第一組分裂像素和所述第二組分裂像素之間的距離。如上所述的成像裝置，其中所述分裂像素包括微距鏡和光電二極管，所述微距鏡和光電二極管設(shè)置在偏向分裂像素的一側(cè)。如上所述的成像裝置，其中所述分裂像素包括微距鏡層、色彩濾鏡層、互連層和半導(dǎo)體層，其中所述色彩濾鏡層在所述微距鏡層和所述互連層之間，所述半導(dǎo)體層中所述互連層之下。如上所述的成像裝置，其中所述分裂像素包括半導(dǎo)體層中的光電二極管，其中兩個(gè)相鄰的所述分裂像素之間具有P阱和淺溝道隔離。如上所述的成像裝置，其中所述P阱經(jīng)三次P阱注入形成，所述三次P阱注入的能量分別為大約150-260KeV、大約300-400KeV和大約500KeV。如上所述的成像裝置，其中所述淺溝道隔離的寬度為大約O. 1-0. 3um，所述P阱的寬度為大約O. 25-0. 55um，所述P阱的深度為2_5um。根據(jù)本技術(shù)的另一個(gè)方面，提出一種成像裝置，包括像素陣列，其包括排列成行和列的多個(gè)像素；所述像素陣列包括至少一組分裂像素；以及控制電路，控制所述像素陣列；其中，所述控制電路在第一曝光時(shí)間內(nèi)對(duì)所述至少一組分裂像素中的第一分裂像素曝光，得出第一圖像；所述控制電路在第二曝光時(shí)間內(nèi)對(duì)所述至少一組分裂像素中的第二分裂像素曝光，得出第二圖像；其中，所述控制電路進(jìn)一步讀取所述第一圖像和所述第二圖像。根據(jù)本技術(shù)的另一個(gè)方面，提出一種成像裝置，包括像素陣列，其包括排列成行和列的多個(gè)像素；所述像素陣列包括至少一組分裂像素；控制電路，控制所述像素陣列；其中，所述控制電路在第一曝光時(shí)間內(nèi)對(duì)所述至少一組分裂像素中的第一分裂像素曝光，得出第一圖像；所述控制電路在第二曝光時(shí)間內(nèi)對(duì)所述至少一組分裂像素中的第二分裂像素曝光，得出第二圖像；所述第一曝光時(shí)間不同于所述第二曝光時(shí)間；其中，所述控制電路進(jìn)一步讀取所述第一圖像和所述第二圖像；以及圖像處理器，其組合所述第一圖像和所述第二圖像。本技術(shù)的成像裝置可以獲得的圖像具有比成像裝置本身更高的光動(dòng)態(tài)范圍。附圖說明圖I是表示了一種成像裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2是表示了一種代表性像素結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3是表示了一種代表性像素結(jié)構(gòu)的示意版圖；圖4是根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的成像裝置的像素陣列的示意圖圖5是根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的成像方法的流程圖；圖6是根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的像素區(qū)域結(jié)構(gòu)的示意圖；圖7是根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的分裂像素的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的像素結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的像素陣列的電路示意圖；圖10是根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的高分辨率模式下的時(shí)序圖；圖11是根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的高感光度模式下的時(shí)序圖；圖12是根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的高光動(dòng)態(tài)范圍模式下的時(shí)序圖；圖13是根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例，組合分裂像素兩次曝光的圖像的方法流程圖；圖14a-圖14c是根據(jù)圖13所示的實(shí)施例的組合算法的示意圖；圖15是根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的像素陣列的電路示意圖；圖16是根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例，組合分裂像素4次曝光的圖像的方法流程圖；圖17a-圖17c是根據(jù)圖16所示的實(shí)施例的組合算法的示意圖；以及圖18是根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)的示意圖。具體實(shí)施方式在以下的詳細(xì)描述中，可以參看作為本申請(qǐng)一部分用來(lái)說明本申請(qǐng)的特定實(shí)施例的各個(gè)說明書附圖。在附圖中，相似的附圖標(biāo)記在不同圖式中描述大體上類似的組件。本申請(qǐng)的各個(gè)特定實(shí)施例在以下進(jìn)行了足夠詳細(xì)的描述，使得具備本領(lǐng)域相關(guān)知識(shí)和技術(shù)的普通技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍旧暾?qǐng)的技術(shù)方案。應(yīng)當(dāng)理解，還可以利用其它實(shí)施例或者對(duì)本申請(qǐng)的實(shí)施例進(jìn)行結(jié)構(gòu)、邏輯或者電性的改變。術(shù)語(yǔ)“像素”一詞指含有感光器件或用于將電磁信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的其他器件的電子元件。為了說明的目的，圖I描述了一種代表性成像裝置，其包含一個(gè)像素陣列。圖2中描述一種代表性的像素，并且像素陣列中的所有像素通常都將以類似的方式制造。圖I表示了一種成像裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖I所示的成像裝置100，例如CMOS成像裝置，包括像素陣列110。像素陣列110包含排列成行和列的多個(gè)像素。像素陣列110中每一行像素由行選擇線全部同時(shí)接通，且每一列像素分別由列選擇線選擇性地輸出。每一像素具有行地址和列地址。像素的行地址對(duì)應(yīng)于由行解碼和驅(qū)動(dòng)電路120驅(qū)動(dòng)的行選擇線，而像素的列地址對(duì)應(yīng)于由列解碼和驅(qū)動(dòng)電路130驅(qū)動(dòng)的列選擇線。控制電路140控制行解碼和驅(qū)動(dòng)電路120和列解碼和驅(qū)動(dòng)電路130以選擇地讀出像素陣列中適當(dāng)?shù)男泻土袑?duì)應(yīng)的像素輸出信號(hào)。 像素輸出信號(hào)包括像素重設(shè)信號(hào)Vrst和像素圖像信號(hào)Vsig。像素重設(shè)信號(hào)Vrst代表重設(shè)感光器件(如光電二極管)的浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域時(shí)從浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域獲得的信號(hào)。像素圖像信號(hào)Vsig代表由感光器件所獲取的代表圖像的電荷轉(zhuǎn)移到浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域后所獲得的信號(hào)。像素重設(shè)信號(hào)Vrst和像素圖像信號(hào)Vsig均由列采樣和保持電路150讀取，并經(jīng)過差動(dòng)放大器160相減。差動(dòng)放大器160所輸出的Vrst-Vsig信號(hào)即表不感光器件所獲取的圖像信號(hào)。該圖像信號(hào)經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC170后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后由圖像處理器180進(jìn)行進(jìn)一步處理，以輸出數(shù)字化的圖像。圖2是表示了一種代表性像素結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2的像素200包括光電二極管202，轉(zhuǎn)移晶體管204，重設(shè)晶體管206，源極跟隨晶體管208和行選擇晶體管210。光電二極管202連接到轉(zhuǎn)移晶體管204的源極。轉(zhuǎn)移晶體管204由信號(hào)TX控制。當(dāng)TX控制轉(zhuǎn)移晶體管至“on”狀態(tài)時(shí)，光電二極管中積累的電荷被轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)區(qū)域21中。同時(shí)，光電二極管202被重設(shè)。源極跟隨晶體管208的柵極連接到存儲(chǔ)區(qū)域21。源極跟隨晶體管208放大從存儲(chǔ)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種成像裝置，其特征是，包括：像素陣列，其包括排列成行和列的多個(gè)像素；所述像素陣列包括至少一組分裂像素；所述分裂像素具有相同顏色且彼此相鄰；以及控制電路，控制所述像素陣列，且所述控制電路控制所述至少一組分裂像素中每個(gè)分裂像素的曝光時(shí)間。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種成像裝置，其特征是，包括 像素陣列，其包括排列成行和列的多個(gè)像素；所述像素陣列包括至少一組分裂像素；所述分裂像素具有相同顏色且彼此相鄰；以及 控制電路，控制所述像素陣列，且所述控制電路控制所述至少一組分裂像素中每個(gè)分裂像素的曝光時(shí)間。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的成像裝置，其中所述分裂像素是矩形的。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的成像裝置，其中所述像素陣列包括相鄰的第一組分裂像素和第二組分裂像素，其中兩個(gè)相鄰的所述分裂像素之間的距離小于所述第一組分裂像素和所述第二組分裂像素之間的距離。4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的成像裝置，其中所述分裂像素包括微距鏡和光電二極管，所述微距鏡和光電二極管設(shè)置在偏向分裂像素的一側(cè)。5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的成像裝置，其中所述分裂像素包括微距鏡層、色彩濾鏡層、互連層和半導(dǎo)體層，其中所述色彩濾鏡層在所述微距鏡層和所述互連層之間，所述半導(dǎo)體層中所述互連層之下。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的成像裝置，其中所述分裂像素包括半導(dǎo)體層中的光電二極管，其中兩個(gè)相鄰的所述分裂像素之間具有P阱和淺溝道隔離。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的成像裝置，其中所述P阱經(jīng)三次P阱注入形成，所述三次P阱注入的能量分別為大約150-260KeV、大約300-...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐辰，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：徐辰，
類型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：