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含CMOS图像传感器像素和动态视觉传感器像素的图像传感器

阅读:270发布:2021-12-01

专利汇可以提供含CMOS图像传感器像素和动态视觉传感器像素的图像传感器专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种图像 传感器 包括CIS(CMOS图像传感器) 像素 、DVS(动态视觉传感器)和图像 信号 处理器。CIS像素包括:光电转换器件,其生成与入射光对应的电荷;和读出 电路 ,其生成与生成的电荷对应的 输出 电压 。DVS像素基于生成的电荷来检测入射光的强度的变化,并输出事件信号,并且不包括单独的光电转换器件。图像 信号处理 器使光电转换器件能够连接到读出电路或DVS像素。,下面是含CMOS图像传感器像素和动态视觉传感器像素的图像传感器专利的具体信息内容。

1.一种图像传感器,包括:
CMOS图像传感器像素,所述CMOS图像传感器像素包括:
光电转换器件,其被配置为生成与入射在所述CMOS图像传感器像素上的入射光对应的电荷,和
读出电路,其被配置为生成与所述电荷对应的输出电压
动态视觉传感器像素,其被配置为基于由所述光电转换器件生成的电荷来检测所述入射光的强度的变化,并且基于所述强度的变化输出事件信号;和
图像信号处理器,其被配置为选择性地控制所述图像传感器以基于由所述CMOS图像传感器像素生成的输出电压生成所述图像传感器的第一图像数据,并基于由所述动态视觉传感器像素生成的事件信号生成所述图像传感器的第二图像数据。
2.如权利要求1所述的图像传感器,其中,所述CMOS图像传感器像素还包括:
传输晶体管,其被配置为将由所述光电转换器件生成的电荷传输到浮置扩散节点;和复位晶体管,其被配置为在第一模式下将所述浮置扩散节点的电压复位,以基于由所述CMOS图像传感器像素生成的输出电压生成所述图像传感器的所述第一图像数据,并在第二模式下将所述浮置扩散节点连接到所述动态视觉传感器像素,以基于由所述动态视觉传感器像素生成的事件信号生成所述图像传感器的所述第二图像数据,并且其中,所述读出电路包括:
驱动晶体管,其被配置为在所述第一模式下输出所述浮置扩散节点的电压作为所述输出电压,和
选择晶体管,其被配置为在所述第一模式下选择所述CMOS图像传感器像素。
3.如权利要求1所述的图像传感器,其中,所述CMOS图像传感器像素还包括:
传输晶体管,其被配置为在第一模式下将由所述光电转换器件生成的电荷传输到浮置扩散节点,以基于由所述CMOS图像传感器像素生成的输出电压来生成所述图像传感器的所述第一图像数据;
复位晶体管,其被配置为在所述第一模式下将所述浮置扩散节点的电压复位;和开关晶体管,其被配置为在第二模式下将所述电荷传输到所述动态视觉传感器像素,以基于由所述动态视觉传感器像素生成的事件信号生成所述图像传感器的所述第二图像数据,并且
其中,所述读出电路包括:
驱动晶体管,其被配置为在所述第一模式下输出所述浮置扩散节点的电压作为所述输出电压,和
选择晶体管,其被配置为在所述第一模式下选择所述CMOS图像传感器像素。
4.如权利要求1所述的图像传感器,其中,所述CMOS图像传感器像素还包括:
传输晶体管,其被配置为将由所述光电转换器件生成的电荷传输到浮置扩散节点;
复位晶体管,其被配置为在第一模式下将所述浮置扩散节点的电压复位,以基于由所述CMOS图像传感器像素生成的输出电压生成所述图像传感器的所述第一图像数据;和开关晶体管,其被配置为在第二模式下将传输到所述浮置扩散节点的电荷传输到所述动态视觉传感器像素,以基于由所述动态视觉传感器像素生成的事件信号生成所述图像传感器的所述第二图像数据,并且
其中,所述读出电路包括:
驱动晶体管,其被配置为在所述第一模式下输出所述浮置扩散节点的电压作为所述输出电压,和
选择晶体管,其被配置为在所述第一模式下选择所述CMOS图像传感器像素。
5.如权利要求1所述的图像传感器,其中,所述CMOS图像传感器像素还包括:
复位晶体管,其被配置为在第一模式下将浮置扩散节点的电压复位,以基于由所述CMOS图像传感器像素生成的输出电压生成所述图像传感器的所述第一图像数据,并在第二模式下将所述浮置扩散节点的电压传输至所述动态视觉传感器像素,以基于由所述动态视觉传感器像素生成的事件信号生成所述图像传感器的所述第二图像数据,并且其中,所述读出电路包括:
驱动晶体管,其被配置为在所述第一模式下输出所述浮置扩散节点的电压作为所述输出电压,和
选择晶体管,其被配置为在所述第一模式下选择所述CMOS图像传感器像素。
6.如权利要求1所述的图像传感器,其中,所述CMOS图像传感器像素还包括:
传输晶体管,其被配置为将所述电荷传输到浮置扩散节点;和
复位晶体管,其被配置为在第一模式下将所述浮置扩散节点的电压复位,以基于由所述CMOS图像传感器像素生成的输出电压生成所述图像传感器的所述第一图像数据,并在第二模式下将所述浮置扩散节点连接到所述动态视觉传感器像素,以基于由所述动态视觉传感器像素生成的事件信号生成所述图像传感器的所述第二图像数据,并且其中,所述读出电路包括:
驱动晶体管,其被配置为在所述第一模式下输出所述浮置扩散节点的电压作为所述输出电压,
第一选择晶体管,其被配置为在所述第一模式下选择所述CMOS图像传感器像素,以及第二选择晶体管,其被配置为在所述第一模式和所述第二模式下,控制所述传输晶体管的激活。
7.如权利要求1所述的图像传感器,其中,所述光电转换器件是第一光电转换器件,其中,所述CMOS图像传感器像素还包括:
第二光电转换器件,其被配置为生成与入射在所述CMOS图像传感器像素上的入射光对应的第二电荷,
第一传输晶体管,其被配置为将由所述第一光电转换器件生成的电荷传输到浮置扩散节点,
第二传输晶体管,其被配置为将由所述第二光电转换器件生成的第二电荷传输至所述浮置扩散节点,和
复位晶体管,其被配置为在第一模式下将所述浮置扩散节点的电压复位,以基于由所述CMOS图像传感器像素生成的输出电压生成所述图像传感器的所述第一图像数据,并在第二模式下将所述浮置扩散节点连接到所述动态视觉传感器像素,以基于由所述动态视觉传感器像素生成的事件信号生成所述图像传感器的所述第二图像数据,并且其中,所述读出电路包括:
驱动晶体管,其被配置为在所述第一模式下输出所述浮置扩散节点的电压作为所述输出电压,和
选择晶体管,其被配置为在所述第一模式下选择所述CMOS图像传感器像素。
8.如权利要求1所述的图像传感器,其中,所述动态视觉传感器像素包括:
感光器,其被配置为基于与由所述光电转换器件生成的电荷对应的光电流输出对数电压;和
动态视觉传感器像素后端电路,其被配置为对所述对数电压进行放大,将经过放大的对数电压与比较电压进行比较,基于将所述经过放大的对数电压与所述比较电压进行比较的结果来确定所述强度的变化,并基于所述强度的变化输出所述事件信号。
9.如权利要求1所述的图像传感器,其中,所述CMOS图像传感器像素包括多个CMOS图像传感器像素,并且
其中,当所述动态视觉传感器像素工作时,所述动态视觉传感器像素被配置为从所述多个CMOS图像传感器像素的多个光电转换器件接收所述电荷。
10.如权利要求1所述的图像传感器,还包括:
第一基板,在所述第一基板上形成包括所述CMOS图像传感器像素的CMOS图像传感器像素阵列;和
第二基板,在所述第二基板上形成包括所述动态视觉传感器像素的动态视觉传感器像素阵列,
其中,所述第一基板和所述第二基板以Cu对Cu键合方式连接。
11.如权利要求1所述的图像传感器,其中,所述动态视觉传感器像素不包括任何光电转换器件。
12.一种图像传感器,包括:
CMOS图像传感器像素,所述CMOS图像传感器像素包括:
光电转换器件,其被配置为生成与入射在所述CMOS图像传感器像素上的入射光对应的电荷,
驱动晶体管,所述驱动晶体管包括连接到浮置扩散节点的栅电极,由所述光电转换器件生成的电荷被传输到所述浮置扩散节点,和
复位晶体管,其被配置为将所述浮置扩散节点的电压复位;
动态视觉传感器像素,所述动态视觉传感器像素包括对数电流源,所述动态视觉传感器像素被配置为基于由所述光电转换器件生成的电荷检测所述入射光的强度的变化,并基于所述强度的变化输出事件信号;和
图像信号处理器,其被配置为将所述复位晶体管的栅电极和所述驱动晶体管的一端连接到所述对数电流源。
13.如权利要求12所述的图像传感器,还包括:
开关电路,其被配置为:
在第一模式下,将复位信号选择性地施加到所述复位晶体管的栅电极并且将电源电压施加到所述驱动晶体管的所述一端,以基于由所述CMOS图像传感器像素生成的输出电压生成所述图像传感器的第一图像数据,以及
在第二模式下,将所述复位晶体管的栅电极和所述驱动晶体管的所述一端连接到所述对数电流源,以基于由所述动态视觉传感器像素生成的事件信号生成所述图像传感器的第二图像数据。
14.如权利要求13所述的图像传感器,其中,所述CMOS图像传感器像素还包括:
传输晶体管,其被配置为将由所述光电转换器件生成的电荷传输到所述浮置扩散节点;和
选择晶体管,其被配置为在所述第一模式下选择所述CMOS图像传感器像素,其中,所述输出电压从所述驱动晶体管的与所述驱动晶体管的所述一端相对的相对端输出。
15.如权利要求12所述的图像传感器,其中,所述动态视觉传感器像素不包括任何光电转换器件。
16.一种图像传感器,包括:
第一基板,在所述第一基板上形成包括多个CMOS图像传感器像素的CMOS图像传感器像素阵列,所述CMOS图像传感器像素阵列的每个CMOS图像传感器像素包括:
光电转换器件,其被配置为生成与入射在所述CMOS图像传感器像素上的入射光对应的电荷,和
读出电路,其被配置为生成与由所述光电转换器件生成的电荷对应的输出电压;
第二基板,在所述第二基板上形成包括多个动态视觉传感器像素的动态视觉传感器像素阵列,所述动态视觉传感器像素阵列的每个动态视觉传感器像素被配置为基于由所述CMOS图像传感器像素阵列生成的电荷检测所述入射光的强度的变化,以基于所述强度的变化输出事件信号;和
图像信号处理器,其被配置为选择性地控制所述图像传感器以基于所述输出电压生成所述图像传感器的第一图像数据,并基于由所述动态视觉传感器像素阵列生成的事件信号生成所述图像传感器的第二图像数据。
17.如权利要求16所述的图像传感器,其中,所述CMOS图像传感器像素阵列的每个CMOS图像传感器像素还包括:
传输晶体管,其被配置为将由所述光电转换器件生成的电荷传输到浮置扩散节点;和复位晶体管,其被配置为在第一模式下将所述浮置扩散节点的电压复位,以基于由所述CMOS图像传感器像素阵列输出的各个输出电压产生所述图像传感器的所述第一图像数据,并在第二模式下将所述浮置扩散节点连接到所述动态视觉传感器像素阵列中的所述多个动态视觉传感器像素,以基于由所述动态视觉传感器像素阵列产生的事件信号产生所述图像传感器的所述第二图像数据,并且
其中,所述读出电路包括:
驱动晶体管,其被配置为在所述第一模式下输出所述浮置扩散节点的电压作为所述输出电压,和
选择晶体管,其被配置为在所述第一模式下选择所述CMOS图像传感器像素。
18.如权利要求16所述的图像传感器,其中,所述动态视觉传感器像素阵列的每个动态视觉传感器像素包括:
感光器,其被配置为基于与由所述光电转换器件生成的电荷对应的光电流输出对数电压;和
动态视觉传感器像素后端电路,其被配置为对所述对数电压进行放大,将经过放大的对数电压与比较电压进行比较,基于将所述经过放大的对数电压与所述比较电压进行比较的结果来确定所述强度的变化,并基于所述强度的变化输出所述事件信号。
19.如权利要求16所述的图像传感器,其中,所述动态视觉传感器像素阵列的每个动态视觉传感器像素不包括任何光电转换器件。
20.如权利要求16所述的图像传感器,其中,所述第一基板和所述第二基板以Cu对Cu键合方式连接。

说明书全文

含CMOS图像传感器像素和动态视觉传感器像素的图像传感器

[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2018年9月7日提交到韩国知识产权局的韩国专利申请No.10-2018-0107280以及于2019年3月13日提交到韩国知识产权局的韩国专利申请No.10-2019-
0028938的优先权,其公开内容通过引用整体合并于此。

技术领域

[0003] 本公开涉及图像传感器,并且更具体地,涉及包括两种不同种类的像素的图像传感器。

背景技术

[0004] 传统类型的图像传感器包括互补金属化物半导体(CMOS)图像传感器和动态视觉传感器。CMOS图像传感器的优点可以在于捕获的图像在没有修改的情况下被提供给用户,但CMOS图像传感器的缺点可以在于要处理的数据量高。因为动态视觉传感器仅检测光的强度改变的事件并且提供检测到的事件的输出,所以动态视觉传感器的优点可以在于要处理的数据量低,但是缺点可以在于动态视觉传感器的尺寸大于CMOS图像传感器的尺寸。
[0005] 然而,CMOS图像传感器和动态视觉传感器二者可能都需要用于检测光的光电转换器件。通常,因为光电转换器件占据图像传感器的大部分尺寸,所以当CMOS图像传感器和动态视觉传感器一起实现在一个装置中时,装置的尺寸会增加。因此,存在对用于减小图像传感器尺寸并降低图像传感器制造成本的图像传感器的结构的需求。发明内容
[0006] 本公开的实施例的各方面提供了用于CMOS图像传感器和动态视觉传感器共享光电转换器件的结构。
[0007] 实施例的各方面提供了一种其中动态视觉传感器使用包括在CMOS图像传感器中的光电转换器件的结构。
[0008] 根据实施例,一种图像传感器包括:CIS像素,其包括光电转换器件和读出电路,光电转换器件被配置为生成与入射在CIS像素上的入射光对应的电荷,读出电路被配置为生成与电荷对应的输出电压;动态视觉传感器(DVS)像素,其被配置为基于由所述光电转换器件生成的电荷来检测入射光的强度的变化,并且基于强度的变化输出事件信号;和图像信号处理器,其被配置为选择性地控制图像传感器以基于由CIS像素生成的输出电压生成图像传感器的第一图像数据,并基于由DVS像素生成的事件信号生成第二图像数据。
[0009] 根据实施例,一种图像传感器包括:CIS像素,其包括:光电转换器件、驱动晶体管和复位晶体管,光电转换器件被配置为生成与入射在CIS像素上的入射光对应的电荷,驱动晶体管包括连接到浮置扩散节点的栅电极,光电转换器件生成的电荷被传输到浮置扩散节点,复位晶体管被配置为将浮置扩散节点的电压复位;动态视觉传感器(DVS)像素,DVS像素包括对数电流源,DVS像素被配置为基于光电转换器件生成的电荷检测入射光的强度的变化,并基于强度的变化输出事件信号;和图像信号处理器,其被配置为将复位晶体管的栅电极和驱动晶体管的一端连接到对数电流源。
[0010] 根据实施例,一种图像传感器包括:第一基板,在第一基板上形成包括多个CMOS图像传感器(CIS)像素的CIS像素阵列,CIS像素阵列的每个CIS像素包括光电转换器件和读出电路,光电转换器件被配置为生成与入射在CIS像素上的入射光对应的电荷,读出电路被配置为生成与由光电转换器件生成的电荷对应的输出电压;第二基板,在第二基板上形成包括多个动态视觉传感器(DVS)像素的DVS像素阵列,DVS像素阵列的每个DVS像素被配置为基于由CIS像素阵列生成的电荷检测入射光的强度的变化,以基于强度的变化输出事件信号;和图像信号处理器,其被配置为选择性地控制图像传感器以基于输出电压生成图像传感器的图像数据,并基于由DVS像素阵列生成的事件信号生成图像数据。
附图说明
[0011] 通过参照附图详细描述本公开的实施例,本公开的上述和其它目的和特征将变得清楚,在附图中:
[0012] 图1示出了根据本公开的实施例的图像传感器;
[0013] 图2示出了图1的CMOS图像传感器的构造;
[0014] 图3示出了图2的CIS像素的构造的电路图;
[0015] 图4示出了图1的动态视觉传感器的构造;
[0016] 图5示出了图4的DVS像素阵列的DVS像素的构造的电路图;
[0017] 图6示出了图5的DVS像素后端电路的构造;
[0018] 图7示出了根据本公开的实施例的共享光电转换器件的CIS像素和DVS像素;
[0019] 图8示出了根据本公开的实施例的图像传感器的截面图;
[0020] 图9示出了根据本公开的实施例的图像传感器的电路图;
[0021] 图10是示出图9的图像传感器在第一模式下操作的示图;
[0022] 图11是示出图9的图像传感器在第二模式下操作的示图;
[0023] 图12示出了根据本公开的实施例的图像传感器的电路图;
[0024] 图13示出了根据本公开的实施例的图像传感器的电路图;
[0025] 图14示出了根据本公开的实施例的图像传感器的电路图;
[0026] 图15示出了根据本公开的实施例的图像传感器的电路图;
[0027] 图16示出了图2的CIS像素的构造的电路图;
[0028] 图17示出了根据本公开的实施例的图像传感器的电路图;
[0029] 图18示出了根据本公开的实施例的图像传感器的电路图;
[0030] 图19示出了根据本公开的实施例的图像传感器的电路图;
[0031] 图20是示出图19的图像传感器在第一模式下操作的示图;
[0032] 图21是示出图19的图像传感器在第二模式下操作的示图;
[0033] 图22示出了根据本公开的实施例的图像传感器的电路图;
[0034] 图23示出了根据本公开的实施例的图像传感器的电路图;和
[0035] 图24示出了根据本公开的实施例的图像传感器的电路图。

具体实施方式

[0036] 在下文详细并且清楚地描述本公开的实施例,达到本公开所属领域的普通技术人员可以容易地实现这些实施例的程度。
[0037] 将用软件硬件或它们的组合来实现参照术语“单元”、“模”、“……者”或“……器”等在详细描述中描述的组件和附图中所示的功能块。在实施例中,软件可以是机器代码、固件、嵌入式代码和应用软件。例如,硬件可以包括电气电路、电子电路、处理器、计算机、集成电路、集成电路芯、传感器、惯性传感器、微机电系统(MEMS)、无源元件或它们的组合。此外,除非在本说明书中另有说明,否则表述“第一组件被连接到第二组件”包括其中两个组件用插入在它们之间的第三组件间接地连接的构造。
[0038] 图1示出了根据本公开的实施例的图像传感器1000。图像传感器1000包括图像信号处理器1100、互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器1200和动态视觉传感器(DVS)1300。
[0039] 图像信号处理器1100可以对从CMOS图像传感器1200和/或动态视觉传感器1300输出的信号进行处理,并且可以生成并输出图像IMG。在实施例中,图像信号处理器1100可以对从CMOS图像传感器1200接收的基于的图像数据进行处理,并且可以基于基于帧的图像数据生成图像IMG。可替换地,图像信号处理器1100可以对从动态视觉传感器1300接收的基于分组(packet)或基于帧的图像数据进行处理,并且可以基于基于分组或基于帧的图像数据生成图像IMG。
[0040] 图像信号处理器1100可以对从CMOS图像传感器1200接收的图像数据执行各种处理。例如,图像信号处理器1100可以执行各种处理,诸如颜色插值、颜色校正、自动白平衡、伽校正、色彩饱和度校正、格式化、坏像素校正和色度校正。
[0041] 图像信号处理器1100可以对从动态视觉传感器1300接收的图像数据执行各种处理。例如,图像信号处理器1100可以通过使用动态视觉传感器1300的相邻像素的时间戳值之间的时间相关性来校正(或校准)噪声像素、热像素或死像素的时间戳值。
[0042] CMOS图像传感器1200包括多个CMOS图像传感器(CIS)像素,多个CIS像素中的每个CIS像素包括光电转换器件(PSD)。相反,动态视觉传感器1300的多个DVS像素中的每个DVS像素不包括光电转换器件。动态视觉传感器1300反而可以利用CMOS图像传感器1200的光电转换器件PSD。即,CMOS图像传感器1200和动态视觉传感器1300可以共享光电转换器件PSD。
[0043] 在实施例中,当CMOS图像传感器1200正在进行操作以生成基于帧的图像数据时,将光电转换器件PSD和DVS 1300电连接的路径可以被阻挡、断开或不可访问DVS 1300。相反,当CMOS图像传感器1200没有为了生成基于帧的图像数据而进行操作时,光电转换器件PSD和DVS 1300可以电连接。因此,当CMOS图像传感器1200没有为了生成基于帧的图像数据而进行操作并且不使用光电转换器件PSD时,DVS 1300可以改为利用光电转换器件PSD来生成基于分组或基于帧的图像数据。在实施例中,图像信号处理器1100可以控制图像传感器1000的操作模式。例如,图像信号处理器1100可以生成用于改变操作模式的至少一个控制信号,以控制各种操作模式之间的切换。CMOS图像传感器1200和动态视觉传感器1300共享光电转换器件的构造可以减小图像传感器1000的尺寸和制造成本。下面将更详细地描述详细构造。
[0044] 这里,将描述共享光电转换器件的CMOS图像传感器1200的CIS像素和DVS 1300的DVS像素,但是这样的构思可以被应用于除了CMOS传感器与像素以及DVS传感器与像素之外的不同类型的传感器与像素以及它们的组合。例如,本构思可以被应用于电荷耦合装置(CCD)型像素和CIS像素的组合。此外,本构思可以被应用于CCD型像素和DVS像素的组合。此外,本构思可以被应用于包括CCD型像素、CIS像素和DVS像素的图像传感器。传感器和像素的类型以及它们的组合不限于上述类型和组合。
[0045] 图2示出了图1的CMOS图像传感器1200的构造。
[0046] CMOS图像传感器1200被配置为生成通过透镜1201入射的对象10的图像数据。CMOS图像传感器1200包括CIS像素阵列1210、行解码器1220、相关双采样器(CDS)1230、模数转换器(ADC)1240、输出缓冲器1250、时序控制器1260和斜坡生成器1270。
[0047] CIS像素阵列1210可以包括以行和列布置的多个CIS像素(PX)1211。在实施例中,多个CIS像素1211中的每个CIS像素可以具有其中用三个晶体管实现像素的三晶体管(3TR)像素结构、其中用四个晶体管实现像素的四晶体管(4TR)像素结构或其中用五个晶体管实现像素的五晶体管(5TR)像素结构。可替换地,构成CIS像素阵列1210的多个CIS像素中的至少两个CIS像素可以共享相同的浮置扩散区域FD(或浮置扩散节点)。然而,CIS像素的结构不限于上述构造。
[0048] 行解码器1220可以选择并驱动CIS像素阵列1210的行。在实施例中,行解码器1220对从时序控制器1260输出的行地址和/或控制信号进行解码,并生成用于选择并驱动由行地址和/或控制信号指示的CIS像素阵列1210的行的控制信号。例如,行解码器1220可以生成选择信号VSEL、复位信号VRST和传输信号VTG,并且可以将生成的信号VSEL、VRST和VTG发送到与选择的行对应的像素。
[0049] 相关双采样器1230可以通过列线CL1至CLn顺序地采样并保持从CIS像素阵列1210提供的参考信号和图像信号的集合。换句话说,相关双采样器1230可以采样并保持对应于每列的参考信号和图像信号的电平。相关双采样器1230可以在时序控制器1260的控制下将针对每个列采样的参考信号和图像信号的集合提供给模数转换器1240。
[0050] 模数转换器1240可以将从相关双采样器1230输出的每列的相关双采样信号转换为数字信号。在实施例中,模数转换器1240可以对相关双采样信号和从斜坡生成器1270输出的斜坡信号进行比较,并且可以生成与比较结果对应的数字信号。
[0051] 输出缓冲器1250可以临时地存储从模数转换器1240提供的数字信号。
[0052] 时序控制器1260可以控制CIS像素阵列1210、行解码器1220、相关双采样器1230、模数转换器1240、输出缓冲器1250和斜坡生成器1270中的至少一个的操作。
[0053] 斜坡生成器1270可以生成斜坡信号,并且可以将斜坡信号提供给模数转换器1240。
[0054] 例如,行解码器1220、相关双采样器1230、模数转换器1240、输出缓冲器1250、时序控制器1260和斜坡生成器1270中的至少一部分可以被称为“CIS外围电路”。
[0055] 图3示出了图2的CIS像素1211的示例性构造。在实施例中,CIS像素1211可以具有包括四个晶体管的四晶体管(4TR)结构。CIS像素1211可以包括光电转换器件PSD、传输晶体管TG、复位晶体管RT、驱动晶体管DT和选择晶体管ST。
[0056] 光电转换器件PSD可以响应于入射光生成光电子(下文中称为“电荷”)。也就是说,光电转换器件PSD可以将光信号转换为电信号以生成光电流IP。例如,光电转换器件PSD可以包括光电二极管、光电晶体管、钉扎光电二极管或任何其它类似器件。
[0057] 传输晶体管TG可以将由光电转换器件PSD生成的电荷传输到浮置扩散区域FD。例如,传输晶体管TG的源极端可以连接到光电转换器件PSD,并且传输晶体管TG的漏极端可以连接到浮置扩散区域FD。响应于在传输晶体管TG的栅极处从行解码器1220(参考图2)接收的传输信号VTG,传输晶体管TG可以导通或截止。
[0058] 浮置扩散区域FD可以具有检测与入射光的量对应的电荷的功能。在传输信号VTG被激活的时间期间,从光电转换器件PSD提供的电荷可以累积在浮置扩散区域FD中。浮置扩散区域FD可以与作为源极跟随放大器操作的驱动晶体管DT的栅极端连接。浮置扩散区域FD可以被复位到当复位晶体管RT导通时提供的电源电压VDD。
[0059] 复位晶体管RT可以通过复位信号VRST复位,并且可以将电源电压VDD提供给浮置扩散区域FD。在这种情况下,在浮置扩散区域FD中累积的电荷可以移动到电源电压VDD的端子,并且可以复位浮置扩散区域FD的电压。即使给出电源电压VDD被用作要施加到浮置扩散区域FD的电压的描述,也可以使用各种电平的电压(即,复位电压)来复位浮置扩散区域FD。
[0060] 驱动晶体管DT可以用作源极跟随器放大器。驱动晶体管DT可以对浮置扩散区域FD的电位的变化进行放大,并且可以通过第一列线CL1输出与放大结果对应的输出电压VOUT。图3中示出了CIS像素1211连接到第一列线CL1的实施例。
[0061] 选择晶体管ST可以由选择信号VSEL驱动,并且可以以行为单位选择要读取的像素。当选择晶体管ST导通时,浮置扩散区域FD的电位可以通过驱动晶体管DT放大,并且可以被传输到选择晶体管ST的漏电极。
[0062] 在实施例中,驱动晶体管DT和选择晶体管ST可以被称为“读出电路”。也就是说,读出电路可以生成与在浮置扩散区域FD中累积的电荷对应的输出电压VOUT。
[0063] 图4示出了图1的动态视觉传感器1300的示例性构造。
[0064] 动态视觉传感器1300可以包括DVS像素阵列1310、列地址事件表示(AER)电路1320、行AER电路1330和输出缓冲器1340。动态视觉传感器1300可以检测到入射在DVS像素上的光的强度改变的事件,可以确定检测到的事件的类型(即,检测到的事件是光的强度增加的事件还是光的强度减小的事件),并且可以输出与事件对应的值。例如,事件可以主要发生在移动对象的轮廓中。与CMOS图像传感器1200(参照图1)不同,动态视觉传感器1300可以仅输出与其强度改变的光对应的值,从而显著减少由动态视觉传感器1300和/或图像信号处理器1100(参照图1)要处理的数据量。
[0065] DVS像素阵列1310可以包括以矩阵形式沿多个行和多个列布置的多个DVS像素。DVS像素阵列1310的多个DVS像素中检测到事件的DVS像素可以向列AER电路1320输出指示发生光的强度增加或减小的事件的信号(即,列请求)CR。
[0066] 列AER电路1320可以响应于从检测到事件的DVS像素接收的列请求CR,向DVS像素输出确认信号ACK。接收到确认信号ACK的DVS像素可以将事件的极性信息PoI输出到行AER电路1330。列AER电路1320可以基于从检测到事件的像素接收到的列请求CR生成检测到事件的DVS像素的列地址C_ADDR。
[0067] 行AER电路1330可以从检测到事件的DVS像素接收极性信息PoI。行AER电路1330可以基于极性信息PoI生成包括关于事件发生的时间的信息的时间戳。在实施例中,时间戳可以由行AER电路1330中提供的时间戳生成器1332生成。例如,时间戳生成器1332可以通过使用以几微秒到几十微秒为单位生成的时间段来实现。行AER电路1330可以响应于极性信息PoI将复位信号RST输出到检测到事件的DVS像素。检测到事件的DVS像素可以由复位信号RST复位。此外,行AER电路1330可以生成检测到事件的DVS像素的行地址R_ADDR。
[0068] 行AER电路1330可以控制生成复位信号RST的时段。例如,为了防止工作负荷由于发生大量事件而增加,行AER电路1330可以控制生成复位信号RST的时段,使得在特定时段期间不发生事件。也就是说,行AER电路1330可以控制事件发生的不应期。
[0069] 输出缓冲器1340可以基于时间戳、列地址C_ADDR、行地址R_ADDR和极性信息PoI生成分组。输出缓冲器1340可以在分组的前面添加指示分组的开始的头部,并在分组的末尾添加指示分组的结束的尾部。
[0070] 例如,列AER电路1320、行AER电路1330和输出缓冲器1340中的至少一部分可以被称为“DVS外围电路”。
[0071] 图5示出了图4的DVS像素阵列的DVS像素的构造的电路图。DVS像素1311可以包括感光器1313和DVS像素后端电路1315。
[0072] 感光器1313可以包括对数放大器LA和反馈晶体管FB。然而,与一般DVS像素不同,感光器1313可以不包括光电转换器件PSD。图5所示的光电转换器件PSD可以是CIS像素1211(参照图3)的组件。对数放大器LA对与由CIS像素1211的光电转换器件PSD生成的光电流IP对应的电压进行放大。对数放大器LA可以输出对数标度的对数电压VLOG。反馈晶体管FB可以将感光器1313与下面参照图6描述的微分器1316分离。
[0073] DVS像素后端电路1315可以对对数电压VLOG执行各种处理。在实施例中,DVS像素后端电路1315可以对对数电压VLOG进行放大,将经过放大的电压和参考电压进行比较,以确定入射在光电转换器件PSD上的光是否是其强度增大或减小的光,并输出与确定结果对应的事件信号(即,导通事件(on-event)或截止事件(off-event)。在DVS像素后端电路1315输出导通事件或截止事件之后,可以通过复位信号RST复位DVS像素后端电路1315。
[0074] 图6示出了图5的DVS像素后端电路的构造。DVS像素后端电路1315可以包括微分器1316、比较器1317和读出电路1318。
[0075] 微分器1316可以对电压VLOG进行放大以生成电压VDIFF。例如,微分器1316可以包括电容器C1和C2、差分放大器DA和开关SW,并且开关SW可以响应于复位信号RST进行操作。例如,电容器C1和C2可以存储由至少一个光电转换器件PSD生成的电能。例如,可以考虑到能够在一个像素处连续发生的两个事件之间的最短时间(例如,不应期)而适当地选择电容器C1和C2的电容。当通过复位信号RST闭合开关SW时,可以将像素初始化(或复位)。可以从行AER电路1330(参考图3)接收复位信号RST。
[0076] 比较器1317可以对差分放大器DA的输出电压VDIFF的电平和参考电压Vref的电平进行比较,并且可以确定像素检测到的事件是导通事件还是截止事件。当检测到光的强度增加的事件时,比较器1317可以输出指示检测到的事件是导通事件的信号ON;当检测到光的强度减小的事件时,比较器1317可以输出指示检测到的事件是截止事件的信号OFF。
[0077] 读出电路1318可以输出关于在像素处发生的事件的信息。关于从读出电路1318输出的事件的信息可以包括指示发生的事件是导通事件还是截止事件的信息(例如,比特)。指示从读出电路1318输出的事件的信息可以被称为“极性信息PoI”(参考图4)。极性信息PoI可以被提供给行AER电路1330(参考图4)。
[0078] 同时,图5和图6的实施例中所示的像素的构造是示例性的,并且事件检测可以应用于配置为基于检测光强度的结果确定事件类型的DVS像素的各种构造。
[0079] 图7示出了根据本公开的实施例的共享光电转换器件PSD的CIS像素和DVS像素。
[0080] 在实施例中,在平面图中(即,在Z轴方向上观察像素),四个CIS像素可以对应于一个DVS像素。原因是DVS像素的尺寸大于CIS像素的尺寸。然而,对应于一个DVS像素的CIS像素的数量可以根据各个像素的尺寸而变化,并且不限于图7的比率。
[0081] 每个CIS像素1211的光电转换器件PSD可以通过互连器IC连接到DVS像素1311。在实施例中,当图像传感器1000(参照图1)在DVS模式下操作时,DVS像素1311和仅CIS像素1211的组件的光电转换器件PSD可以工作。由光电转换器件PSD生成的电荷通过互连器IC传输到DVS像素1311。在实施例中,互连器IC可以表示用于将CIS像素1211和DVS像素1311电连接的各种构造。例如,互连器IC可以包括电线、导线、焊球、凸块通孔(TSV)中的至少一个。
[0082] 图8示出了根据本公开的实施例的图像传感器的截面图。将参照图3和图5一起描述图像传感器1000在DVS模式下操作的情况。
[0083] 图像传感器1000包括CIS像素阵列1210和DVS像素阵列1310,其中,CIS像素阵列1210包括CIS像素1211,DVS像素阵列1310包括DVS像素1311。透镜1201可以设置在CIS像素阵列1210上。DVS像素可以通过深沟槽隔离结构DTI彼此隔离。深沟槽隔离结构DTI可以包括绝缘材料层,诸如氧化硅层、氮化硅层、氧氮化硅层或它们的组合。此外,深沟槽隔离结构DTI可以包括设置在其中的多晶硅图案。CIS像素阵列1210和DVS像素阵列1310可以分别形成在不同的基板上。
[0084] 在实施例中,包括CIS像素阵列1210的第一基板和包括DVS像素阵列1310的第二基板可以以倒装芯片的方式通过焊球5电连接。可替换地,包括CIS像素阵列1210的第一基板和包括DVS像素阵列1310的第二基板可以通过导线电连接。可替换地,包括CIS像素阵列1210的第一基板和包括DVS像素阵列1310的第二基板可以通过TSV电连接。可替换地,包括CIS像素阵列1210的第一基板和包括DVS像素阵列1310的第二基板可以通过Cu对Cu键合(bonding)而电连接。然而,上述耦接方式是示例性的,并且电连接不限于上述耦接方式。
[0085] CIS像素1211包括光电转换器件PSD,其包括第一杂质注入区域2和第二杂质注入区域3。第一杂质注入区域2和第二杂质注入区域3可以掺杂有不同的杂质。在实施例中,第一杂质注入区域2可以掺杂有p型杂质,第二杂质注入区域3可以掺杂有n型杂质。当光通过透镜1201入射在光电转换器件PSD上时,生成与吸收的光的强度对应的电子-空穴对EHP。
[0086] CIS像素1211包括传输晶体管TG和浮置扩散区域FD,例如,如上关于图3所述。CIS像素1211还可以包括复位晶体管RT、驱动晶体管DT和选择晶体管ST,例如,也如上面关于图3所述。当传输晶体管TG响应于施加到传输晶体管TG的栅电极的传输信号VTG而导通时,在第一杂质注入区域2和第二杂质注入区域3中生成的电荷可以移动到浮置扩散区域FD。浮置扩散区域FD的电荷通过内部导线4、焊球5和内部导线6传输到DVS像素1311。
[0087] DVS像素1311可以包括感光器1313和DVS像素后端电路1315。在实施例中,一个DVS像素1311可以基于从多个光电转换器件PSD接收的电荷确定检测到的事件是光的强度减小的事件还是光的强度增加的事件。关于确定的事件的信息可以通过内部导线7输出为信号(例如,输出到CIS外围电路、DVS外围电路或图1的图像信号处理器1100)。
[0088] 同时,图8中示出了CIS像素阵列1210和DVS像素阵列1310作为上层和下层直接电连接的示例,但是构造不限于此。例如,图像信号处理器1100、CIS外围电路和DVS外围电路中的至少一个可以插入在CIS像素阵列1210和DVS像素阵列1310之间。然而,在任何情况下,用于将浮置扩散区域FD的电荷传输到DVS像素1311的组件(即,诸如内部导线4、内部导线5和内部导线6的内部导线)可以如同图8的构造那样被提供。
[0089] 如图8所示,利用第一杂质注入区域2和第二杂质注入区域3实现的光电转换器件PSD的尺寸相当大,从而导致芯片尺寸的增加。然而,根据本公开的实施例,DVS像素1311共享多个CIS像素1211的光电转换器件。因此,因为DVS像素1311不实现额外的光电转换器件,所以图像传感器的尺寸可以减小,并且制造成本可以降低。
[0090] 图9示出了根据本公开的实施例的图像传感器的电路图。图像传感器1000包括CIS像素1211和DVS像素1311。在图9中,四个CIS像素1211共同连接到一个DVS像素1311。然而,如上所述,可以根据其尺寸不同地设置CIS像素和DVS像素之间的连接比。
[0091] CIS像素1211被配置为输出与在浮置扩散区域FD中累积的电荷对应的输出电压VOUT。参照图3描述了CIS像素1211的构造和操作。然而,与图3不同的是,CIS像素1211的浮置扩散区域FD可以通过复位晶体管RT连接到DVS像素1311。详细地,浮置扩散区域FD可以通过复位晶体管RT连接到用于改变图像传感器1000的操作模式的组件(例如,SW1和/或SW2)。也就是说,根据与开关SW1和开关SW2的断开或闭合状态对应的操作模式,CIS像素1211可以选择性地连接到电源电压VDD或反馈晶体管FB。
[0092] DVS像素1311被配置为通过由CIS像素1211的光电转换器件PSD生成的电荷来确定检测到的事件是导通事件还是截止事件。参考图5描述了DVS像素1311的构造和操作。然而,与图5和图6中所示的DVS像素1311不同,DVS像素1311还可以包括用于改变图像传感器1000的操作模式的组件(例如,第一开关SW1和第二开关SW2)。第一开关SW1和第二开关SW2可以通过由图像信号处理器1100或行AER电路1330(参见图4)生成的开关控制信号SWC来控制。
[0093] 在实施例中,第一开关SW1和第二开关SW2可以不在同一时段内同时闭合或断开。例如,在第一开关SW1用NMOS晶体管实现的情况下,第二开关SW2可以用PMOS晶体管实现(反之亦然)。在这种情况下,第一开关SW1和第二开关SW2可以由一个开关控制信号SWC来控制。
[0094] 在实施例中,第一开关SW1和第二开关SW2可以用相同类型的开关实现。例如,第一开关SW1和第二开关SW2中的每一个可以用NMOS晶体管实现。在这种情况下,可以进一步设置用于将开关控制信号SWC反相的组件(例如,反相器),使得第一开关SW1和第二开关SW2不在同一时段内同时闭合或断开。例如,开关控制信号SWC可以被施加到第一开关SW1,并且反相的开关控制信号SWC可以被施加到第二开关SW2。
[0095] 在实施例中,第一开关SW1和第二开关SW2可以用相同类型的开关实现。例如,用于控制第一开关SW1和第二开关SW2的控制信号可以被分别施加到第一开关SW1和第二开关SW2。
[0096] 同时,第一开关SW1和第二开关SW2是示例性的。也就是说,在其它实施例中,可以采用将CIS像素1211选择性地连接到电源电压VDD或反馈晶体管FB的各种组件。在其它实施例中,第一开关SW1和第二开关SW2可以设置在DVS像素1311的外部,或者可以设置在CIS像素1211内。也就是说,图9所示的第一开关SW1和第二开关SW2的构造和布局不旨在限制构造。上述第一开关SW1和第二开关SW2的构造和操作可以应用于下面描述的实施例。
[0097] 图10是示出图9的图像传感器在第一模式下操作的示图。
[0098] 在第一模式下,图像传感器1000可以在CIS模式下操作。第一开关SW1由开关控制信号SWC闭合,第二开关SW2由开关控制信号SWC断开。在这种情况下,电源电压VDD通过互连器IC被施加到复位晶体管RT的漏电极。在CIS像素1211被复位的时段中,当复位晶体管RT由复位信号VRST导通时,浮置扩散区域FD可以被复位到电源电压VDD。相反,在第一模式下,DVS像素1311的除了第一开关SW1和第二开关SW2之外的其余组件不工作。
[0099] 图11是示出图9的图像传感器在第二模式下操作的示图。
[0100] 在第二模式下,图像传感器1000可以在DVS模式下操作。第一开关SW1由开关控制信号SWC断开,第二开关SW2由开关控制信号SWC闭合。当传输晶体管TG导通时,由光电转换器件PSD生成的电荷移动到浮置扩散区域FD。当复位晶体管RT通过复位信号VRST导通时,在浮置扩散区域FD中累积的电荷被输入到对数放大器LA。也就是说,在第二模式下,CIS像素1211的除了光电转换器件PSD、传输晶体管TG和复位晶体管RT之外的其余组件不工作。当通过电荷的移动生成光电流IP时,DVS像素1311可以工作。
[0101] 图12示出了根据本公开的实施例的图像传感器的电路图。
[0102] 图像传感器1000的构造和操作类似于参照图9至图11描述的那些。然而,与图9至图11的实施例不同,CIS像素1211还可以包括开关晶体管SWT。DVS像素1311可以仅包括第一开关SW1。在实施例中,图像信号处理器1100(参照图1)或行解码器1220(参照图2)可以生成用于控制开关晶体管SWT的DVS使能信号EN_DVS。
[0103] 在第一模式下,图像传感器1000可以在CIS模式下操作。开关晶体管SWT通过DVS使能信号EN_DVS截止,并且CIS像素1211的其余组件如在一般CIS像素中那样操作。DVS像素1311不工作。
[0104] 在第二模式下,图像传感器1000可以在DVS模式下操作。开关晶体管SWT由DVS使能信号EN_DVS导通。CIS像素1211的除了光电转换器件PSD和开关晶体管SWT之外的其余组件不工作。第一开关SW1也由开关控制信号SWC闭合。随着光电转换器件PSD生成的电荷移动,生成光电流IP。当光电流IP被输入到对数放大器LA时,DVS像素1311可以工作。
[0105] 图13示出了根据本公开的实施例的图像传感器的电路图。图13的实施例与图12的实施例的类似之处在于,DVS像素1311包括第一开关SW1,CIS像素1211包括开关晶体管SWT。然而,开关晶体管SWT可以连接到浮置扩散区域FD。
[0106] 在第一模式下,图像传感器1000可以在CIS模式下操作。开关晶体管SWT由DVS使能信号EN_DVS截止,并且CIS像素1211的其余组件如在一般CIS像素中那样操作。DVS像素1311不工作。也就是说,在第一模式下,CIS像素1211的操作与图12的实施例的操作相同。
[0107] 在第二模式下,图像传感器1000可以在DVS模式下操作。开关晶体管SWT由DVS使能信号EN_DVS导通。CIS像素1211的除了光电转换器件PSD、传输晶体管TG和开关晶体管SWT之外的其余组件不工作。也就是说,图13的实施例与图12的实施例的不同之处在于传输晶体管TG工作。第一开关SW1也由开关控制信号SWC导通。随着通过由光电转换器件PSD生成的电荷的移动而生成光电流IP,DVS像素1311可以工作。
[0108] 图14示出了根据本公开的实施例的图像传感器的电路图。
[0109] CIS像素1211可以包括光电转换器件PSD、复位晶体管RT、驱动晶体管DT和选择晶体管ST。也就是说,与上述实施例不同,CIS像素1211包括三个晶体管,并且不包括传输晶体管(例如,图9的TG)。
[0110] 在第一模式下,图像传感器1000可以在CIS模式下操作。第一开关SW1由开关控制信号SWC闭合,第二开关SW2由开关控制信号SWC断开。由光电转换器件PSD生成的电荷可以直接传输到浮置扩散区域FD。在选择晶体管ST由选择信号VSEL导通时输出与浮置扩散区域FD的电荷对应的输出电压VOUT的处理类似于参照图3的实施例描述的处理。
[0111] 在第二模式下,图像传感器1000可以在DVS模式下操作。第一开关SW1由开关控制信号SWC断开,第二开关SW2由开关控制信号SWC闭合。复位晶体管RT由复位信号VRST导通。随着通过由光电转换器件PSD生成的电荷的移动而生成光电流IP,DVS像素1311可以工作。
[0112] 图15示出了根据本公开的实施例的图像传感器的电路图。
[0113] CIS像素1211可以包括光电转换器件PSD、传输晶体管TG、复位晶体管RT、驱动晶体管DT、第一选择晶体管ST1和第二选择晶体管ST2。也就是说,CIS像素1211可以具有五晶体管(5TR)结构。第二选择晶体管ST2由选择信号VSEL导通,并将传输信号VTG传输到传输晶体管TG的栅电极。第一选择晶体管ST1和第二选择晶体管ST2的栅电极可以互连以接收选择信号VSEL。
[0114] 在第一模式下,图像传感器1000可以在CIS模式下操作。第一开关SW1由开关控制信号SWC闭合,第二开关SW2由开关控制信号SWC断开。为了将由光电转换器件PSD生成的电荷传输到浮置扩散区域FD,可以将选择信号VSEL施加到第一选择晶体管ST1和第二选择晶体管ST2。当第二选择晶体管ST2导通时,传输信号VTG被施加到传输晶体管TG,并且传输晶体管TG导通。在这种情况下,电荷被传输到浮置扩散区域FD。除了添加第二选择晶体管ST2之外,CIS像素1211的操作类似于参照图9至图11的实施例描述的操作。
[0115] 在第二模式下,图像传感器1000可以在DVS模式下操作。第二选择晶体管ST2由选择信号VSEL导通。当传输信号VTG被施加到传输晶体管TG的栅电极时,传输晶体管TG导通。复位晶体管RT由复位信号VRST导通。第一开关SW1由开关控制信号SWC断开,第二开关SW2由开关控制信号SWC闭合。随着通过由光电转换器件PSD生成的电荷的移动而生成光电流IP,DVS像素1311可以基于光电流IP操作。
[0116] 图16示出了图2的CIS像素的构造的电路图。
[0117] CIS像素1211可以包括光电转换器件PSD1至PSD4、传输晶体管TG1至TG4、复位晶体管RT、驱动晶体管DT和选择晶体管ST。第一光电转换器件PSD1、第一传输晶体管TG1、复位晶体管RT、驱动晶体管DT和选择晶体管ST可以构成第一子CIS像素1211a。图16示出第一子CIS像素1211a仅包围第一光电转换器件PSD1和第一传输晶体管TG1的示例,但这是为了简化说明。如上文描述,第二光电转换器件PSD2、第二传输晶体管TG2、复位晶体管RT、驱动晶体管DT和选择晶体管ST可以构成第二子CIS像素1211b。第三子CIS像素1211c和第四子CIS像素1211d的构造与上述构造相同。
[0118] 第一子CIS像素1211a至第四子CIS像素1211d可以共享浮置扩散区域FD。在实施例中,第一子CIS像素1211a可以包括绿色滤光器,第二子CIS像素1211b可以包括蓝色滤光器,第三子CIS像素1211c可以包括红色滤光器,第四子CIS像素1211d可以包括绿色滤光器。红色滤光器可以透射红色波长带中的光,绿色滤光器可以透射绿色波长带中的光,蓝色滤光器可以透射蓝色波长带中的光。
[0119] 在实施例中,第一子CIS像素1211a至第四子CIS像素1211d可以顺序操作。例如,在第一子CIS像素1211a的操作中,当第一传输晶体管TG1由第一传输信号VTG1导通时,由第一光电转换器件PSD1生成的电荷被传输到浮置扩散区域FD。当选择晶体管ST由选择信号VSEL导通时,输出与浮置扩散区域FD的电荷对应的输出电压VOUT。当复位晶体管RT由复位信号VRST导通时,浮置扩散区域FD被复位。
[0120] 在第一子CIS像素1211a的操作之后,第二子CIS像素1211b可以与第一子CIS像素1211a类似地操作。第三子CIS像素1211c和第四子CIS像素1211d可以与第一子CIS像素
1211a类似地操作。
[0121] 然而,像素组中的滤色器的布局、与浮置扩散区域FD共同连接的CIS像素的数量、像素组的构造以及像素组的操作是示例性的。构造不限于此。例如,该构造可以被应用于其中多个光电转换器件共享浮置扩散区域FD的各种构造的CIS图像传感器。
[0122] 图17示出了根据本公开的实施例的图像传感器的电路图。
[0123] 图17中所示的CIS像素1211与图16的CIS像素1211实质上相同。因此,图17的组件可以类似于图16的组件而被称为第一子CIS像素1211a、第二子CIS像素1211b第三子CIS像素1211c和第四子CIS像素1211d。例如,第一光电转换器件PSD1、第一传输晶体管TG1、复位晶体管RT、驱动晶体管DT和选择晶体管ST被称为“第一子CIS像素1211a”。第二子CIS像素1211b至第四子CIS像素1211d也类似于以上描述。为了清楚说明,省略了图16中所示的附图标记1211a、1211b、1211c和1211d。
[0124] 在第一模式下,图像传感器1000可以在CIS模式下操作。第一开关SW1由开关控制信号SWC闭合,第二开关SW2由开关控制信号SWC断开。已参照图16描述了构成CIS像素1211的子CIS像素在CIS模式下的操作,因此,省略多余的描述。
[0125] 在第二模式下,图像传感器1000可以在DVS模式下操作。传输晶体管TG1至TG4响应于被施加到传输晶体管TG1至TG4的栅电极的传输信号VTG1至VTG4而导通。复位晶体管RT由复位信号VRST导通。第一开关SW1由开关控制信号SWC断开,第二开关SW2由开关控制信号SWC闭合。随着通过由光电转换器件PSD1至PSD4生成的电荷的移动而生成光电流IP,DVS像素1311可以基于光电流IP操作。
[0126] 在实施例中,可以仅导通传输晶体管TG1至TG4的一部分以调整接收的光的灵敏度(或强度)。与上述实施例不同,在图17的实施例中,16个CIS像素可以连接到一个DVS像素。因此,可以仅导通16个传输晶体管的一部分以调整接收的光的灵敏度(或强度)或者降低图像传感器1000的功耗。
[0127] 图18示出了根据本公开的实施例的图像传感器。
[0128] 图像传感器1000包括多个光电转换器件PSD、第一晶体管T1、第二晶体管T2、对数电流源ILOG和DVS像素后端电路1315。在实施例中,图18仅示出了图像传感器的所有组件中的与生成事件信号相关联的组件。也就是说,图18中所示的组件对应于图像传感器的组件当中在DVS模式下操作的组件,并且CIS像素的一些组件没有被示出。
[0129] 下面,将描述所示组件的操作。第二晶体管T2可以通过由多个光电转换器件PSD的电荷生成的光电流IP导通。第一晶体管T1可以通过基于对数电流源ILOG的对数电压VLOG导通。这里,对数电压VLOG的幅度可以具有对数标度的值。例如,输出对数电流源ILOG的电流的节点被称为“对数电压节点”。
[0130] 在实施例中,对数电流源ILOG可以是DVS像素的组件。第一晶体管T1和第二晶体管T2以及光电转换器件PSD可以是CIS像素的组件。根据图18的实施例,DVS像素可以不包括任何其它组件(例如,第一晶体管T1和第二晶体管T2)以及光电转换器件PSD。因此,可以进一步减小一般DVS像素的尺寸。下面,将参照图19描述其中DVS像素共享CIS像素的一些组件的图像传感器的结构。
[0131] 图19示出了根据本公开的实施例的图像传感器的电路图。在实施例中,图19示出了用于实现图18的电路结构的图像传感器1000。图像传感器1000包括CIS像素1211和DVS像素1311。图19中示出四个CIS像素1211共同连接到一个DVS像素1311的实施例。
[0132] CIS像素1211被配置为输出与在浮置扩散区域FD中累积的电荷对应的输出电压VOUT。CIS像素1211的构造和操作与参照图9描述CIS像素1211的构造和操作实质上相同。然而,CIS像素1211和DVS像素1311之间的连接可能存在差异。详细地,复位晶体管RT的栅电极可以通过第一互连器IC1连接到用于改变图像传感器1000的操作模式的组件(例如,SW1和/或SW2)。详细地,驱动晶体管DT的一端可以通过第二互连器IC2连接到用于改变图像传感器1000的操作模式的组件(例如,SW2和/或开关SW3)。
[0133] DVS像素1311被配置为通过CIS像素1211的光电转换器件PSD生成的电荷来确定检测到的事件是导通事件还是截止事件。然而,根据以上实施例的DVS像素1311不包括光电转换器件PSD;此外,根据图19的实施例的DVS像素1311不包括晶体管(例如,图18的T1和T2)。相反,DVS像素1311还可以包括用于改变图像传感器1000的操作模式的组件(例如,第一开关SW1至第三开关SW3)。可以通过图像信号处理器1100或行AER电路1330(参照图4)生成的开关控制信号SWC来控制第一开关SW1至第三开关SW3。
[0134] 同时,图像传感器1000可以包括第四开关SW4,用于选择性地提供将在CIS模式下被施加到驱动晶体管DT的电源电压VDD。例如,第四开关SW4可以连接到第二互连器IC2,并且可以选择性地向驱动晶体管DT提供电源电压VDD。例如,第一开关SW1至第四开关SW4可以被称为“开关电路”。
[0135] 图20是示出图19的图像传感器在第一模式下操作的示图。
[0136] 在第一模式下,图像传感器1000可以在CIS模式下操作。第一开关SW1可以通过开关控制信号SWC闭合或断开。详细地,可以闭合第一开关SW1以复位浮置扩散区域FD。第二开关SW2和第三开关SW3断开。在这种情况下,第四开关SW4可以闭合。
[0137] 图21是示出图19的图像传感器在第二模式下操作的示图。
[0138] 在第二模式下,图像传感器1000可以在DVS模式下操作。第一开关SW1和第四开关SW4通过开关控制信号SWC断开,第二开关SW2和第三开关SW3通过开关控制信号SWC闭合。也就是说,复位晶体管RT的栅电极和驱动晶体管DT的漏电极可以连接到对数电压节点。传输晶体管TG通过传输信号VTG导通。
[0139] 从其输出输出电压VOUT的选择晶体管ST的源电极可以接地。尽管为了清楚说明而没有示出,但是可以包括用于将选择晶体管ST的源电极选择性地连接到接地端子或列线(例如,图3的CL1)的组件(例如,开关)。
[0140] 将对应于图21的切换状态的电路图与图18的电路图相比,可以理解的是,图18的图像传感器1000与图21的图像传感器1000类似。也就是说,图18的第一晶体管T1和第二晶体管T2分别与图21的复位晶体管RT和驱动晶体管DT对应。
[0141] 图22示出了根据本公开的实施例的图像传感器的电路图。
[0142] 图22的实施例类似于图19至图21的实施例。然而,与图19至图21的实施例相比,图22的实施例可以在开关SW1至开关SW3的构造和布局上有所不同。在实施例中,根据操作模式,第三开关SW3可以选择性地连接到电源电压VDD或对数电流源ILOG。例如,第三开关SW3可以在第一模式下连接到电源电压VDD,并且可以在第二模式下连接到对数电流源ILOG。
[0143] 然而,用于在第一模式下将复位信号VRST施加到复位晶体管RT的栅电极、将电源电压VDD施加到驱动晶体管DT、在第二模式下将对数电流源ILOG连接到驱动晶体管DT和复位晶体管RT的栅电极的构造不限于此。也就是说,也可以采用除了图19至图22的实施例之外的用于实现图18的电路结构的各种开关构造。
[0144] 图23示出了根据本公开的实施例的图像传感器的电路图。
[0145] 图像传感器1000包括多个光电转换器件PSD、第一晶体管T1、第二晶体管T2、对数电流源ILOG和DVS像素后端电路1315。在实施例中,图23仅示出了图像传感器的所有组件中与生成事件信号相关联的组件。也就是说,图23中所示的组件与图像传感器的组件当中在DVS模式下操作的组件对应,并且未示出CIS像素的一些组件。
[0146] 图23的电路图与图18的电路图类似。然而,第一晶体管T1可以用PMOS晶体管代替,并且第一晶体管T1的一端连接到输出对数电流源ILOG的电流的对数电压节点。对数电流源ILOG可以是DVS像素的组件,并且第一晶体管T1和第二晶体管T2以及光电转换器件PSD可以是CIS像素的组件。第二晶体管T2可以通过由光电转换器件PSD生成的电荷生成的光电流IP而导通。第一晶体管T1可以通过单独的电压“V”导通。对数电压节点可以具有对数标度的电压值。
[0147] 图24示出了根据本公开的实施例的图像传感器的电路图。在实施例中,图24示出了用于实现图23的电路结构的图像传感器1000。图像传感器1000包括CIS像素1211和DVS像素1311。
[0148] CIS像素1211的构造类似于图19的构造。然而,复位晶体管RT可以用PMOS晶体管实现。复位晶体管RT的一端可以通过第一互连器IC1连接到用于改变图像传感器1000的操作模式的组件(例如,SW1和/或SW2)。驱动晶体管DT的一端可以通过第二互连器IC2连接到用于改变图像传感器1000的操作模式的组件(例如,SW2和/或SW3)。
[0149] 除了通过第一开关SW1向CIS像素1211提供电源电压VDD之外,图24的DVS像素1311的构造与图19的构造相同。因此,将省略多余的描述。
[0150] 在第一模式下,图像传感器1000可以在CIS模式下操作。在用于复位浮置扩散区域FD的时段中,第一开关SW1可以通过开关控制信号SWC闭合,并且第一开关SW1可以在其余的时段中断开。第二开关SW2和第三开关SW3断开。在这种情况下,第四开关SW4可以闭合。
[0151] 在第二模式下,图像传感器1000可以在DVS模式下操作。第一开关SW1和第四开关SW4通过开关控制信号SWC断开,第二开关SW2和第三开关SW3通过开关控制信号SWC闭合。也就是说,复位晶体管RT的一端和驱动晶体管DT的一端可以连接到对数电压节点。传输晶体管TG由传输信号VTG导通。复位晶体管RT由复位信号VRST导通。
[0152] 根据以上实施例,本公开的DVS像素不包括光电转换器件。相反,DVS像素通过使用CIS像素的光电转换器件PSD来确定事件的类型。此外,在一些实施例中,无PSD的DVS像素不包括一些晶体管并使用CIS像素的晶体管。因此,所提出的结构可以减小图像传感器的尺寸并降低制造成本。
[0153] 根据本公开的实施例,动态视觉传感器使用包括在CMOS图像传感器中的光电转换器件。
[0154] 因此,可以减小图像传感器的尺寸,并且可以降低制造成本。
[0155] 虽然已经参照本公开的实施例描述了本公开,但是对于本领域普通技术人员来说显而易见的是,在不脱离在在所附权利要求中阐述的本公开的精神和范围的情况下,可以对其进行各种改变和修改。
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