电二极管PD、第一电荷转移控制晶体管M1、复位晶体管M3、开关晶体管M2、缓冲放大器M4、行选晶体管M5、第二电荷转移控制晶体管M6、源跟随器晶体管M8、行选开关M9;光电二极管H)负极通过图像传感器的全局栅晶体管M7与复位电压VD3相连，并通过第一电荷转移控制晶体管Ml与浮置扩散区FD连接;光电二极管H)负极通过第二电荷转移控制晶体管M6与存储电容Cl的正极连接，浮置扩散区H)通过开关晶体管M2与存储电容CI的正极连接，存储电容CI的负极接电源地或任意稳定电源电位；同时浮置扩散区ro通过缓冲放大器M4与行选晶体管M5连接;复位晶体管M3的漏极接电源电压，源极接存储电容Cl的正极;源跟随器晶体管M8的栅极接存储电容Cl的正极，漏极接电源电压VD4，源极接行选开关M9。
[0044]在片外进行相关双采样数据处理，低增益复位电压与低增益信号电压相减，高增益复位电压与高增益信号电压相减，得到两帧不同增益的有效信号。通过相关双采样，消除了复位噪声，降低了传统全局快门图像传感器较高的暗噪声。
[0045]上述像素有两个电压输出端，在曝光结束之前可以同时闭合行选晶体管和行选开关，同时读取高低增益复位电压;在帧转移结束后同时闭合行选晶体管和行选开关，同时读取高低增益信号电压，提高了数据读取速度和图像传感器帧率。
[0046]本发明所有像素同时开始曝光，同时截止曝光。曝光结束之后，经过一次信号转移，在浮置扩散区和存储电容中得到不同增益信号，两个信号在像素内进行存储，等待被逐行读取，完成全局快门。使用该控制方法，所有像素起止曝光时间相同，在拍摄高速移动物体时，画面不会失真。
【附图说明】
[0047]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0048]图1是典型双转移栅高动态范围图像传感器像素结构示意图。
[0049]图2是现有技术的典型双转移栅高动态范围图像传感器像素工作时序示意图。
[0050]图3a?图3d是现有技术的典型双转移栅高动态范围图像传感器像素曝光过程电势示意图。
[0051]图4是卷帘快门工作示意图。
[0052]图5是全局快门工作示意图。
[0053]图6是实现本发明方法的装置实施例1、2结构图。
[0054]图7是本发明双转移栅高动态图像传感器像素的全局快门控制方法工作原理示意图。
[0055]图8是本发明双转移栅高动态图像传感器像素的全局快门控制方法实施例1的时序不意图O
[0056]图9是本发明双转移栅高动态图像传感器像素的全局快门控制方法实施例2的时序不意图O
[0057]图10是实现本发明方法的装置实施例2示意图。
[0058]图11是本发明双转移栅高动态图像传感器像素的全局快门控制方法实施例2的时序不意图O
[0059]图12是实现本发明方法的装置实施例3示意图。
【具体实施方式】
[0060]实施例1
[0061]如图6所示，本发明的双转移栅高动态图像传感器像素包括全局栅晶体管M7、光电二极管H)、第一电荷转移控制晶体管M1、复位晶体管M3、开关晶体管M2、缓冲放大器M4、行选晶体管M5、第二电荷转移控制晶体管M6。图像传感器各像素的全局栅晶体管M7的栅极TX3由同一个信号控制。全局栅晶体管M7的漏极接复位电压VD3，源极接光电二极管H)的负极，光电二极管H)的负极同时接第一电荷转移控制晶体管Ml和第二电荷转移控制晶体管M6的源极;第一电荷转移控制晶体管Ml的漏极接浮置扩散区H)，第二电荷转移控制晶体管M6的漏极接存储电容Cl的正极;浮置扩散区FD同时连接到开关晶体管M2的源极和作为缓冲放大器的晶体管M4的栅极;开关晶体管M2的漏极连接到复位晶体管M3的源极和存储电容Cl的正极，存储电容CI的负极接电源地;复位晶体管M3的漏极接电源电压VDI;晶体管M4的漏极接电源电压VD2，源极接行选晶体管M5的漏极。
[0062]如图7、8所示，上述高动态范围图像传感器像素的全局快门控制方法如下:
[0063]1.开始曝光前闭合各像素复位晶体管M3和开关晶体管M2，使浮置扩散区H)接电源电压VDl，然后控制全局栅晶体管M7闭合再断开使所有像素的光电二极管ro同时复位并开始曝光(复位过程)；
[0064]2.经过一段曝光时间后，闭合第一行行选晶体管M5，断开第一行复位晶体管M3，在t2时刻读取该行低增益复位电压，之后断开该行行选晶体管M5。
[0065]3.闭合第二行行选晶体管M5，断开第二行复位晶体管M3，在t2时刻读取该行低增益复位电压，之后断开该行行选晶体管M5。
[0066]4.重复以上过程，逐行读取整帧的低增益复位电压。
[0067]5.闭合第一行行选晶体管M5，断开第一行开关晶体管M2，在t3时刻读取该行高增益复位电压，之后断开该行行选晶体管M5。
[0068]6.重复以上过程，逐行读取整帧的高增益复位电压。
[0069]7.控制所有像素的第一电荷转移控制晶体管Ml闭合，将光电二极管H)中的积分电荷转移至浮置扩散区ro中，然后闭合所有像素的第二电荷转移控制晶体管M6，将光电二极管PD中剩余的电荷转移至存储电容Cl中，曝光结束，然后断开第一电荷转移控制晶体管Ml和第二电荷转移控制晶体管M6，积分电荷在两个存储区中存储，等待被逐行读出。
[0070]8.闭合第一行行选晶体管M5，在t4时刻读取该行高增益信号电压，闭合开关晶体管M2，断开该行行选晶体管M5。
[0071]9.重复以上过程，逐行读取整帧的高增益信号电压。
[0072]10.闭合第一行行选晶体管M5，在t5时刻读取该行低增益信号电压，闭合复位晶体管M3，断开该行行选晶体管M5。
[0073]11.重复以上过程，逐行读取整帧的低增益信号电压。
[0074]12.在片外进行相关双采样数据处理，低增益复位电压与低增益信号电压相减，高增益复位电压与高增益信号电压相减，得到两帧不同增益的有效信号。通过相关双采样，消除了复位噪声，降低了传统全局快门图像传感器较高的暗噪声。
[0075]存储电容Cl可以有多种形式，包括PN结电容，金属板电容，或者MOS管栅电容。其中采用PN结电容时，电荷存储在PN结内的最高电势区;采用金属板电容时，电荷存储在一侧的金属极板上;采用MOS管栅电容时，电荷存储在栅极板上。该电容也可以是以上几种电容的组合形式。
[0076]实施例2
[0077]本实施例的双转移栅高动态图像传感器像素架构与实施例1相同。
[0078]如图9所示，本实施例的高动态范围图像传感器像素的全局快门控制方法与实施例I的区别，在于在帧转移时刻，先控制第一电荷转移控制晶体管Ml闭合再关断，然后控制第二电荷转移控制晶体管M6闭合再关断，其工作原理和信号读取方式与实施例1相同。
[0079]实施例3
[0080]如图10所示，本实施例的双转移栅高动态图像传感器像素架构与实施例1的区别在于，还包括源跟随器晶体管M8和行选开关M9;源跟随器晶体管M8的栅极接存储电容的正极，漏极接电源电压VD4，源极接行选开关M9。[0081 ]如图11所示，本实施例的高动态范围图像传感器像素的全局快门控制方法如下:
[0082]1.开始曝光前闭合各像素复位晶体管M3和开关晶体管M2，使浮置扩散区H)接电源电压VDl，然后控制全局栅晶体管M7闭合再断开使所有像素的光电二极管ro同时复位并开始曝光(复位过程)；
[0083]2.经过一段曝光时间后，首先闭合第一行行选晶体管M5和行选开关M9，断开第一行复位晶体管M3，然后断开第一行开关晶体管M2;在t2时刻同时读取高低增益复位电压(行选晶体管M5的输出电压I为高增益复位电压，行选开关M9的输出电压2为低增益复位电压)；然后断开第一行行选晶体管M5和行选开关M9。
[0084]3.重复以上过程，逐行读取整帧的高低增益复位电压。
[0085]4.控制所有像素的第一电荷转移控制晶体管Ml闭合，将光电二极管H)中的积分电荷转移至浮置扩散区ro中，然后闭合所有像素的第二电荷转移控制晶体管M6，将光电二极管PD中剩余的电荷转移至存储电容Cl中，曝光结束，然后断开第一电荷转移控制晶体管Ml和第二电荷转移控制晶体管M6，积分电荷在两个存储区中存储，等待被逐行读出。
[0086]