图像像素阵列及其系统技术方案

本公开涉及图像像素阵列及其系统。根据一个实施例，提供一种成行和列排列并且具有边界的图像像素阵列，所述图像像素阵列包括：图像传感器像素，在所述图像像素阵列的所述边界内形成，其中所述图像传感器像素配置为响应于图像光而生成图像数据；以及温度传感器像素，沿着所述图像像素阵列的所述边界在所述图像像素阵列的多个行和多个列中形成，其中所述温度传感器像素配置为生成温度估计值，以用于减轻由所述图像传感器像素生成的所述图像数据中的暗电流影响。本公开的一个实施例解决的一个问题是提供具有用于检测阵列温度和补偿阵列中的暗电流的改进的系统的成像设备。根据本公开的一个实施例的一个用途是提供具有用于检测阵列温度和补偿阵列中的暗电流的改进的系统的成像设备。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及固态图像传感器阵列并且更具体地涉及具有用于执行暗电流补偿的温度传感器像素的图像传感器。
技术介绍
图像传感器通常用于诸如蜂窝电话、相机和计算机的电子设备中以捕获图像。在典型布置中，电子设备设置有图像像素阵列。图像像素在多个颜色通道中生成图像信号。读出电路(诸如模拟-数字转换器电路)通常耦合至图像像素以用于从图像像素读出图像信号。在图像传感器中，图像传感器衬底的温度典型地影响由图像像素生成的图像信号。在典型的像素光电二极管中，即使当没有光入射到光电二极管上时，光电二极管中也有一些电流(即，暗电流)(由于电子穿过对应半导体结的固有移动)。随着光电二极管的温度增大，该电子流动增大，并且因此暗电流增大。图像传感器中增大的暗电流可以弓I起最终图像信号中过多并且不雅的噪声。由于由光电二极管生成的暗电流的电平是温度相关的，因此能够检测图像传感器阵列的温度是有用的，使得可以补偿暗电流对最终图像信号的影响。在一些常规图像传感器中，结传感器放置在与像素阵列分离的图像传感器衬底上。然而，结传感器仅可以测量放置结传感器的位置处的图像传感器阵列衬底的温度，产生表示图像传感器上的一个位置的单个温度读数。图像传感器随后使用该温度读数生成校正值，用于校正所捕获图像信号中基于温度的暗电流。然而，在该情形中，校正值将不精确地估算温度和对应暗电流信号对衬底上远离结传感器的位置处的像素的影响。因此，提供具有用于检测阵列温度和补偿阵列中的暗电流的改进的系统和方法的成像设备是合乎需要的。
技术实现思路
本公开的一个实施例的一个目的是提供具有用于检测阵列温度和补偿阵列中的暗电流的改进的系统的成像设备。根据一个实施例，提供一种成行和列排列并且具有边界的图像像素阵列，所述图像像素阵列包括:图像传感器像素，在所述图像像素阵列的所述边界内形成，其中所述图像传感器像素配置为响应于图像光而生成图像数据；以及温度传感器像素，沿着所述图像像素阵列的所述边界在所述图像像素阵列的多个行和多个列中形成，其中所述温度传感器像素配置为生成温度估计值，以用于减轻由所述图像传感器像素生成的所述图像数据中的暗电流影响。在一个实施例中，在半导体衬底上形成所述图像像素阵列以及所述温度传感器像素还包括:在所述半导体衬底上形成的光阻挡构件，配置为阻止所述温度传感器像素接收所述图像光。在一个实施例中，所述光阻挡构件包括铝。在一个实施例中，所述图像传感器像素包括至少第一光电二极管，配置为产生第一暗电流量，其中所述温度传感器像素包括至少第二光电二极管，产生第二暗电流量，以及其中所述第二暗电流量大于所述第一暗电流量。 在一个实施例中，所述至少第一光电二极管包括掩埋式η型掺杂层，配置为产生所述第一暗电流量。在一个实施例中，所述第二光电二极管包括重掺杂η+型层，所述重掺杂η+型层产生所述第二暗电流量，使得相比所述图像传感器像素，所述温度传感器像素对跨越所述阵列的温度波动更敏感。根据另一个实施例，提供一种系统，包括:中央处理单元；存储器；输入-输出电路；成像设备，其中所述成像设备包括:图像传感器像素和温度传感器像素的像素阵列；将图像聚焦在所述像素阵列上的透镜，其中所述图像传感器像素配置为响应于所述图像而生成图像信号，以及其中所述温度传感器像素配置为响应于所述像素阵列的至少一个温度生成热估计信号；模拟-数字转换器电路，配置为基于所述图像信号生成数字图像像素值并且配置为基于所述热估计信号生成数字热估计值；热梯度处理电路，配置为基于所述数字热估计值生成暗电流补偿值；以及暗电流减法电路，配置为从所述数字图像像素值减去所述暗电流补偿值。在一个实施例中，所述温度传感器像素包括配置为生成第一暗电流量的第一光电二极管，以及其中所述图像传感器像素包括配置为生成第二暗电流量的第二光电二极管，所述第二暗电流量小于所述第一暗电流量。在一个实施例中，所述暗电流补偿值配置为补偿由所述图像传感器像素产生的所述第二暗电流量。根据本公开的一个实施例的一个技术效果是提供具有用于检测阵列温度和补偿阵列中的暗电流的改进的系统的成像设备。【附图说明】图1是根据本技术实施例具有有图像传感器和处理电路的成像系统的示例性电子设备的图。图2是根据本技术实施例具有用于补偿阵列中的暗电流影响的图像传感器像素和温度传感器像素的示例性像素阵列的图。图3Α是根据本技术实施例供具有η型掺杂层的图像传感器像素使用的掩埋式图像传感器像素光电二极管的横截面图，该η型掺杂层由减少半导体结处生成的暗电流的P+型掺杂层掩埋。图3Β是根据本技术实施例在使得光电二极管生成增大的暗电流的高掺杂η+型层中形成的温度传感器像素光电二极管的横截面图。图4是示出了根据本技术实施例可以如何使用成像系统中的像素读出和处理电路以使用暗电流补偿值对数字图像像素值执行暗电流减法运算的图，已经使用由图2和图3Β所示类型的温度传感器像素生成的数字热估计值计算了该暗电流补偿值。图5Α是根据本技术实施例有具有没有补偿暗电流的关联图像像素值的图像像素的示例性像素阵列的图。图5B是根据本技术实施例有具有基于由温度传感器像素生成的数字热估计值计算的关联暗电流补偿值的图像像素的示例性像素阵列的图。图5C是根据本技术实施例有具有通过从图像像素值减去关联暗电流补偿值生成的暗电流校正的像素值的图像像素的示例性像素阵列的图。图6是示出了根据本技术实施例可以由成像系统中的像素读出和处理电路执行以使用暗电流补偿值对数字图像像素值执行暗电流减法运算的示例性步骤的流程图，已经使用由温度传感器像素生成的数字热估计值计算了该暗电流补偿值。图7是根据本技术实施例采用图1-6的实施例的处理器系统的框图。【具体实施方式】电子设备(诸如数字相机、计算机、蜂窝电话以及其它电子设备)包括聚集入射光以捕获图像的图像传感器。图像传感器可以包括图像传感器像素阵列(此处有时称为图像像素)。图像传感器中的图像像素可以包括将入射光转换成图像信号的光敏元件(诸如光电二极管)。图像传感器可以具有任何数量的像素(例如，数百、数千、数百万或者更多)。例如，典型的图像传感器可以具有数十万或者数百万像素(例如，兆像素)。图像传感器可以包括控制电路(诸如用于操作图像像素的电路)、读出电路(用于读出与由光敏元件生成的电荷相对应的图像信号)以及(如果需要)其它处理电路(诸如模拟处理电路和数字处理电路)。图像传感器可以耦合至另外的处理电路，诸如图像传感器的伙伴芯片上的电路、由一个或者多个电缆或者其它导电线路耦合至图像传感器的设备中的电路或者外部处理电路。图1是使用图像传感器捕获图像的示例性成像系统的图。图1的电子设备10可以是便携式电子设备，诸如相机、蜂窝电话、摄影机或者捕获数字图像数据的其它成像设备。相机模块12可以用于将入射光转换为数字图像数据。相机模块12可以包括一个或者多个透镜14以及图像传感器电路16 (例如，一个或者多个对应图像传感器)。图像传感器电路16 (此处有时称为图像传感器16)可以包括图像传感器像素阵列18(此处有时称为阵列18或者像素阵列18)以及像素控制和读出电路20 (此处有时称为像素读出电路20或者像素读出和处理电路20)。在图像捕获操作期间，可以由透镜14将来自本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成行和列排列并且具有边界的图像像素阵列，其特征在于，所述图像像素阵列包括：图像传感器像素，在所述图像像素阵列的所述边界内形成，其中所述图像传感器像素配置为响应于图像光而生成图像数据；以及温度传感器像素，沿着所述图像像素阵列的所述边界在所述图像像素阵列的多个行和多个列中形成，其中所述温度传感器像素配置为生成温度估计值，以用于减轻由所述图像传感器像素生成的所述图像数据中的暗电流影响。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J·贝克，C·麦考德，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：美国;US