施例的HDR成像系统100的一个实例的框图示意图。HDR成像系统100包含实例性像素阵列102、控制电路108、读出电路104及功能逻辑106。如在所描绘的实例中所展示，HDR成像系统100包含耦合到控制电路108及读出电路104的像素阵列102。读出电路104耦合到功能逻辑106。控制电路108耦合到像素阵列102以控制像素阵列102的操作特性以便捕获由像素阵列102所接收的图像光产生的图像。举例来说，控制电路108可产生用于控制图像获取的快门信号。在一个实例中，所述快门信号为用于同时启用像素阵列102内的所有像素以在单个获取窗期间同时捕获其相应图像数据的全局快门信号。在另一实例中，快门信号为滚动快门信号，使得在连续获取窗期间依序启用每一行、每一列或每一群组的像素。
[0019]在一个实例中，像素阵列102为成像传感器或像素110(例如，像素P1、P2...、Pn)的二维(2D)阵列。在一个实例中，每一像素110是包含用以捕获低光数据的第一光电二极管及用以捕获亮光数据的第二光电二极管的CMOS成像像素。如所图解说明，每一像素110被布置到一行(例如，行Rl到Ry)及列(例如，列Cl到Cx)中以获取人、地点、物体等的图像数据，接着可使用所述图像数据再现所述人、地点、物体等的图像。
[0020]在一个实例中，在每一像素110已获取其图像数据或图像电荷之后，所述图像数据由读出电路104通过读出列112读出且接着转移到功能逻辑106。在各种实施例中，读出电路104可包含放大电路、模/数(ADC)转换电路或其它。功能逻辑106可仅存储所述图像数据或甚至通过应用图像后效果(例如，剪裁、旋转、移除红眼、调整亮度、调整对比度或其它)来操纵所述图像数据。在一个实例中，读出电路104可沿着读出列线一次读出一行图像数据(所图解说明)或可使用多种其它技术(未图解说明)读出所述图像数据，例如串行读出或同时全并行读出所有像素。可在不同时间周期期间单独地读出由像素110的第一光电二极管(用于低光)及第二光电二极管(用于亮光)产生的图像电荷。
[0021]图2是图解说明根据本发明的实施例可实施为HDR成像系统100中的像素110的HDR像素210的一个实例的示意图。像素210包含第一光电二极管235 (PDl)及第二光电二极管245 (PDb)。第一光电二极管235可经配置以测量低光数据且第二光电二极管245可经配置以测量亮光数据。转移晶体管233(T1J耦合于第一光电二极管235与共享浮动扩散部229之间以将第一图像电荷从第一光电二极管235转移到共享浮动扩散部229。转移晶体管243 (TIb)耦合于第一光电二极管235与共享浮动扩散部229之间以将第二图像电荷从第二光电二极管245转移到共享浮动扩散部229。在一个实施例中，转移晶体管233(T1D、转移晶体管243 (TIb)、第一光电二极管235及第二光电二极管245安置于半导体材料(例如,硅)中。
[0022]入射于像素210上的图像光将在光电二极管235及245中的每一者中产生图像电荷。在第一光电二极管235中产生第一图像电荷且在第二光电二极管245中产生第二图像电荷。当转移晶体管233在其转移栅极处接收到第一转移信号T\231时，将第一图像电荷转移到共享浮动扩散区229。当第二转移晶体管243在其转移栅极处接收到第二转移信号ΤΧβ241时，将来自光电二极管245的第二图像电荷转移到共享浮动扩散区229。第一转移晶体管233及第二转移晶体管243的栅极经耦合而单独地被激活(接通)。换句话说，可单独地断言第一转移信号TXJ31及第二转移信号ΤΧβ241。
[0023]为了捕获图像，响应于在转移晶体管233的第一转移栅极上接收到控制信号TXl231而通过转移晶体管233将在第一光电二极管235中积累的第一图像电荷切换到共享浮动扩散区229中。第一图像信号(对应于转移到共享浮动扩散部229的第一电荷)可接着由放大器晶体管T3224放大并通过激活行选择晶体管T4226而读出到读出列212上。在一个实例中，放大器晶体管T3224以如所展示的源极跟随器配置耦合，因此其将放大器晶体管T3224的栅极端子处的图像信号放大为放大器晶体管T3224的源极端子处的输出信号。如所展示，行选择晶体管T4226耦合到放大器晶体管T3224的源极端子以响应于控制信号SEL而将放大器晶体管T3224的输出选择性地切换到读出列212。如在所述实例中所展示，像素210还包含耦合到共享浮动扩散区229的复位晶体管T2222，复位晶体管T2222可用于响应于复位信号RST而复位在像素210中积累的电荷。在一个实例中，根据本发明的实施例，可在像素210的初始化周期期间或(举例来说)每次在已从像素210读出电荷信息之后且在将电荷积累于第一光电二极管235及第二光电二极管245中之后复位共享浮动扩散区229中的电荷以用于新HDR图像的获取。
[0024]可响应于在第二转移晶体管243的第二转移栅极上接收到控制信号TXb241而通过转移晶体管243将在第二光电二极管245中积累的第二图像电荷切换到共享浮动扩散区229中。可以与第一图像信号类似的序列将第二图像信号(对应于转移到共享浮动扩散部229的第二电荷)读出到读出列212上，使得可从第一光电二极管235读出低光图像信号/数据且可从第二光电二极管245读出亮光图像信号/数据。可组合来自像素阵列(例如，像素阵列102)中的多个像素210的亮光图像数据及低光图像数据以产生HDR图像。图像像素210可集成到前侧照明式图像传感器或背侧照明式图像传感器中。
[0025]使用不同设计方案，第一光电二极管235可经配置以捕获低光且第二光电二极管245可经配置以捕获亮光。图3A是根据本发明的实施例可分别用作光电二极管235及245的第一光电二极管335及第二光电二极管345的平面图的图解说明。图解说明第一光电二极管335及第二光电二极管345以便图解说明本发明的实施例的方面，但实际上，光电二极管335及345可布置成较靠近在一起。在图3A中，第一光电二极管335包含六边形第一经P掺杂区319。第二光电二极管345包含第二经P掺杂区339，第二经p掺杂区339也图解说明为六边形，但可能有不同几何形状。图3B是根据本发明的实施例的穿过图3A中的线A-A'的横截面图解说明。第一光电二极管335安置于半导体衬底(未图解说明)中。在一个实例中，所述半导体衬底为硅。第一光电二极管335包含第一经P掺杂区319、第一经较高η掺杂区317及第一经较低η掺杂区315。第一经较高η掺杂区317安置于第一经P掺杂区319与第一经较低η掺杂区315之间。第一经ρ掺杂区319与经η掺杂区317及经η掺杂区315相反地被掺杂以形成第一光电二极管335的二极管。第一经较高η掺杂区317具有比第一经较低η掺杂区315高的掺杂剂浓度。
[0026]在图3Β中，第二光电二极管345与第一光电二极管335安置于相同的半导体衬底(未图解说明)中。第二光电二极管345包含第二经ρ掺杂区339、第二经较高η掺杂区337及第二经较低η掺杂区336。第二经较高η掺杂区337安置于第二经ρ掺杂区339与第二经较低η掺杂