Dynamic Response Pixel Technology---动态响应像素处理技术
这种方法被Aptina称为动态响应像素技术,或AptinaTM DR-PixTM技术,需要控制打开和关闭连接到像素的FD节点的电容器(图5)。为了执行这个开关,一个晶体管,称为双转换增益(DCG)开关,被添加到像素中。
DCG:
1.当在高光条件下成像时,DCG开关被打开,将物理电容器连接到FD节点。这样,利用FD节点的大电容来实现LCG模式,它可以处理大量的信号电荷。
2.在弱光条件下,DCG信号被关闭,断开FD的盖,并启用一个HCG模式,这可以用作一个额外的模拟增益,在像素内部。在这种情况下,FD电容只是由于FD的pn接面扩散和金属耦合的寄生电容,这比物理帽结构要小得多。更低的FD电容导致更高的转换增益,更高的灵敏度,和更低的读取噪声,但代价是较低的最大电荷处理容量。
该方案需要在像素布局中增加一个晶体管和电容器,这会占用空间,否则可以用来增加光电二极管的尺寸。它还为DCG信号控制增加了金属线路由,这减少了光电二极管上方的孔径尺寸。这些缺点造成了额外的挑战,因为像素缩小超过了不到2微米的标记。此外,当光电二极管(PD)尺寸足够大,足以成为FW容量的决定因素时,该方案最为有用。当PD中的电荷量如此之大以至于不能在像素允许的电压摆动内测量,那么额外的暴露电容必须添加到FD中,以测量PD的所有电荷。在这种情况下,DCG特性可以添加到像素设计中,以添加HCG模式,以改善低光性能。
该方案通过为黑暗场景提供高灵敏度和低读取噪声,以及为光照良好的场景提供大的电荷处理能力,允许非常高的场景内DR——所有这些都在一个像素设计内。在这种方法中,一个场景的DR没有增加,但是通过增加HCG模式,传感器可以使用的照明范围被扩大了(处理更暗的弱的信号)。对于DSLR应用程序,这意味着拍摄高ISO,而不需要外观不自然的 闪光灯。对于必须经常在昏暗