图像传感器的制作方法

本技术涉及图像传感器，特别是涉及一种图像传感器。

背景技术：

1、根据实际应用需求，部分图像传感器需要双增益转换分别量化图像信号，并且用不同增益的转换相互补偿，以得到更高动态范围的图像。

2、为实现这一效果，像素在量化时需要分别对光电二极管进行高增益转换和低增益转换；并且，为实现更好的互相补偿效果，两次增益转换之间不能有实际的信号损失。同时，由于像素读取时需要相关双采样的降噪功能，因此，为实现不同增益转换的相互补偿，通常信号量化顺序为lcg_rst(低增益转换的复位信号)、hcg_rst(高增益转换的复位信号)、hcg_sig(高增益转换的图像信号)、lcg_sig(低增益转换的图像信号)；其中lcg_rst和lcg_sig实际为不完全的相关双采样。

3、在常规卷帘式曝光的图像传感器中，可以通过后级电路设计，暂存lcg_rst以便完成后续与lcg_sig的不完全相关双采样。但在全局曝光的图像传感器中，信号存储部分设置在像素中，这就需要全局曝光的传感器像素有多个存储部(通常≥4)，这大大占据了像素的空间，提高了设计难度。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种图像传感器，用于解决现有图像传感器因过多存储部占据大量像素空间导致电路设计难度大的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种图像传感器，包括：信号生成单元、缓存单元、存储单元和信号输出单元；其中：

3、所述信号生成单元基于不同的转换增益模式生成低增益图像信号、高增益复位信号和高增益图像信号；

4、所述缓存单元与所述信号生成单元耦接，至少用于缓存所述低增益图像信号；

5、所述存储单元与所述信号生成单元和所述缓存单元耦接，用于存储所述低增益图像信号、所述高增益复位信号和所述高增益图像信号；其中，所述低增益图像信号由所述缓存单元提供，其余信号由所述信号生成单元提供；

6、所述信号输出单元与所述存储单元耦接，用于输出所述低增益图像信号、所述高增益复位信号和所述高增益图像信号。

7、可选地，所述信号生成单元还生成低增益复位信号；此时，所述缓存单元用于缓存所述低增益复位信号或所述低增益图像信号；所述存储单元用于存储所述低增益复位信号、所述低增益图像信号、所述高增益复位信号和所述高增益图像信号，其中，所述低增益复位信号或所述低增益图像信号由所述缓存单元提供，其余信号由所述信号生成单元提供；所述信号输出单元用于输出所述低增益复位信号、所述低增益图像信号、所述高增益复位信号和所述高增益图像信号。

8、可选地，所述缓存单元包括：第一控制晶体管、第二控制晶体管和第一存储器件；

9、所述第一控制晶体管的控制端接收第一控制信号，第一端耦接所述信号生成单元的输出端，第二端耦接所述第一存储器件和所述第二控制晶体管的第一端；

10、所述第一存储器件的第二端耦接第一参考电位；

11、所述第二控制晶体管的控制端接收第二控制信号，第二端作为所述缓存单元的输出端。

12、可选地，所述存储单元包括：第三控制晶体管、第四控制晶体管、第二存储器件和第三存储器件；

13、所述第三控制晶体管的控制端接收第三控制信号，第一端耦接所述信号生成单元的输出端，第二端耦接所述第二存储器件和所述第四控制晶体管的第一端；

14、所述第二存储器件的第二端耦接第二参考电位；

15、所述第四控制晶体管的控制端接收第四控制信号，第二端耦接所述第三存储器件的第一端；

16、所述第三存储器件的第一端耦接所述缓存单元的输出端并作为所述存储单元的输出端，第二端耦接第三参考电位。

17、可选地，所述存储单元还包括：第五控制晶体管和/或第六控制晶体管；

18、所述第五控制晶体管的控制端接收第五控制信号，第一端耦接所述信号生成单元的输出端，第二端耦接所述第三存储器件的第一端；

19、所述第六控制晶体管的控制端接收第六控制信号，第一端耦接第一可变电位，第二端耦接所述第三存储器件的第一端。

20、可选地，所述信号生成单元包括：感光单元、浮动扩散节点、复位单元、增益控制单元和放大输出单元；其中：

21、所述感光单元接收光信号并基于所述光信号生成电荷信号转移至所述浮动扩散节点；

22、所述复位单元耦接至所述浮动扩散节点，用于对所述浮动扩散节点复位；

23、所述增益控制单元耦接至所述浮动扩散节点，用于切换不同的转换增益模式，以基于所述浮动扩散节点生成所述低增益图像信号、所述高增益复位信号和所述高增益图像信号；

24、所述放大输出单元耦接至所述浮动扩散节点，用于输出所述低增益图像信号、所述高增益复位信号和所述高增益图像信号。

25、可选地，所述感光单元包括至少一个感光元件和与之对应的传输晶体管；所述传输晶体管的控制端接收传输控制信号，第一端耦接至所述浮动扩散节点，第二端耦接所述感光元件的第一端，所述感光元件的第二端耦接第四参考电位；

26、和/或，所述复位单元包括复位晶体管，控制端接收复位控制信号，第一端耦接第一电源电位，第二端耦接至所述浮动扩散节点；

27、和/或，所述放大输出单元包括第一源跟随晶体管，控制端耦接至所述浮动扩散节点，第一端耦接第二可变电位，第二端作为所述信号生成单元的输出端。

28、可选地，所述增益控制单元包括第一增益晶体管和溢出电容；其中，所述第一增益晶体管耦接于所述复位单元和所述浮动扩散节点之间，所述溢出电容耦接于所述复位单元与所述第一增益晶体管的耦接节点和第五参考电位之间；或者，所述第一增益晶体管和所述溢出电容串联耦接至所述浮动扩散节点。

29、可选地，所述增益控制单元还包括：至少一个第二增益晶体管；在所述第一增益晶体管耦接于所述复位单元和所述浮动扩散节点之间时，所述第二增益晶体管耦接于所述第一增益晶体管和所述浮动扩散节点之间；在所述第一增益晶体管和所述溢出电容串联耦接至所述浮动扩散节点时，所述第二增益晶体管耦接于所述复位单元和所述浮动扩散节点之间。

30、可选地，所述图像传感器还包括：与所述第二增益晶体管配套的存储单元，用于存储相应转换增益模式下的复位信号和图像信号；其中，所述配套的存储单元包括：第七控制晶体管、第八控制晶体管、第九控制晶体管、第四存储器件和第五存储器件；

31、所述第七控制晶体管的控制端接收第七控制信号，第一端耦接所述信号生成单元的输出端，第二端耦接所述第四存储器件和所述第八控制晶体管的第一端；所述第四存储器件的第二端耦接第六参考电位；所述第八控制晶体管的控制端接收第八控制信号，第二端耦接所述第五存储器件和所述第九控制晶体管的第一端；所述第五存储器件的第二端耦接第七参考电位；所述第九控制晶体管的控制端接收第九控制信号，第二端作为所述配套的存储单元的输出端。

32、可选地，所述信号输出单元包括：第二源跟随晶体管和选择晶体管；所述第二源跟随晶体管的控制端耦接所述存储单元的输出端，第一端耦接第二电源电位，第二端耦接所述选择晶体管的第一端；所述选择晶体管的控制端接收选择控制信号，第二端作为所述信号输出单元的输出端以耦接至列线；

33、或者，所述信号输出单元包括两个子单元，分别耦接所述缓存单元和所述存储单元的输出端以输出相应信号，其中，两个所述子单元耦接至相同或不同的列线；此时，所述存储单元不与所述缓存单元耦接，所述存储单元不再存储所述缓存单元中的信号。

34、可选地，所述图像传感器还包括：滚动曝光晶体管，耦接于所述信号生成单元的输出端和列线之间。

35、如上所述，本实用新型的一种图像传感器，缓存单元与存储单元配合使用，利用缓存单元对信号进行缓存，可以实现存储单元中存储器件的复用，以此降低单个像素电路中存储器件的数量需求，最少仅通过三个存储器件即可实现图像传感器在全局曝光下的pghdr操作。