TWI504258B - 像素中高動態範圍成像 - Google Patents
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Description
本發明之實施例大體係關於影像俘獲裝置，且更特定言之但並不排他地係關於增強影像俘獲裝置之動態範圍。
影像俘獲裝置包括影像感測器及成像透鏡。成像透鏡將光聚焦至影像感測器上以形成影像，且影像感測器將光轉換成電信號。將電信號自影像俘獲裝置輸出至主電子系統之其他組件。該電子系統可為(例如)行動電話、電腦、數位相機或醫療裝置。
隨著像素胞變小，像素胞輸出可易於藉由下游信號處理解密的足夠強度之信號變得更困難。此外，存在對影像感測器在自低光條件變化至亮光條件的大照明條件範圍上執行之需求。此執行性能一般被稱作具有高動態範圍成像(HDRI或者僅HDR)。因此，用於減小像素胞之大小的先前技術解決方案限制像素胞之動態範圍。
圖1為包括於影像感測器陣列內的先前技術四電晶體(4T)像素胞之圖。像素胞100包括光感測元件(亦即，光電二極體)101、轉移電晶體102、重設電晶體103、源極隨耦器電晶體104及列選擇電晶體105。
在操作期間，轉移電晶體102接收轉移信號TX，其將在光電二極體101中所累積之電荷轉移至浮動擴散節點106。重設電晶體103耦接於電力軌VDD與浮動擴散節點106之間以在重設信號RST之控制下重設像素胞100(例如，將浮動擴散節點106及光電二極體101放電或充電至預設定電壓)。
浮動擴散節點106經耦接以控制源極隨耦器電晶體104之閘極端子。源極隨耦器電晶體104耦接於電力軌VDD與列選擇電晶體105之間。列選擇電晶體105在列選擇信號RS之控制下將像素電路之輸出端選擇性耦接至讀出行190。
在常規操作中，藉由臨時確證重設信號RST及轉移信號TX而重設光電二極體101及浮動擴散節點106。藉由撤銷確證轉移信號TX且准許入射光對光電二極體101充電而開始累積窗(亦即，曝露週期)。隨著光產生之電子累積於光電二極體101上，其電壓降低(電子為負電荷載流子)。光電二極體101上之電壓或電荷指示在曝露週期期間入射於光電二極體101上的光之強度。在曝露週期之末尾，重設信號RST經撤銷確證以隔離浮動擴散節點106，且轉移信號TX經確證以將光電二極體101耦接至浮動擴散節點106。電荷轉移使浮動擴散節點106之電壓按與在曝露週期期間累積於光電二極體101上的光產生之電子成比例的量下降。
浮動擴散節點106經設計得相對小，以便達成高轉移或轉換增益；然而，在高照明條件下，藉由光電二極體101所產生的電荷(信號)之量可大於浮動擴散節點106之容量。此將導致浮動擴散節點之飽和，藉此產生減小之動態範圍以及減小之信雜比(SNR)。
本發明之實施例描述藉由將成像像素之浮動擴散節點耦接至複數個金屬氧化物半導體(MOS)電容區域將高動態範圍成像(HDRI或僅HDR)提供至成像像素。應理解，MOS電容區域僅在浮動擴散節點處之電壓(或在閘極節點與浮動擴散節點之間的電壓差)大於MOS電容區域之臨限電壓時「接通」(亦即，改變浮動擴散節點之總電容)；在MOS電容區域「接通」前，其不對成像像素之總電容或轉換增益有影響。
藉由本發明之實施例所利用的複數個MOS電容區域中之每一者可具有不同的臨限電壓，藉此在不同之照明條件下「接通」。此增大成像像素之動態範圍，藉此提供用於主成像系統之HDR，以及增大成像系統之信雜比(SNR)。
接下來為某些細節及實施之描述，包括可描繪下文所描述的實施例中之一些或全部的圖之描述，以及論述本文中所呈現的發明性概念之其他可能實施例或實施。下文提供本發明之實施例之綜述，繼之以參看圖式的更詳細描述。
以下描述包括具有藉由本發明之實施例之實施的實例所給出之說明的圖之論述。該等圖式應藉由實例而非藉由限制來理解。如本文中所使用，應將對一或多個「實施例」之參考理解為描述包括於本發明之至少一實施中的特定特徵、結構或特性。因此，出現於本文中的諸如「在一實施例中」或「在一替代實施例中」之片語描述本發明的各種實施例及實施，且未必皆指代同一實施例。然而，其亦未必相互排斥。
在以下描述中，闡述眾多特定細節以提供對實施例之透徹理解。然而，熟習相關技術者應認識到，可在無特定細節中之一或多者的情況下或藉由其他方法、組件、材料等來實踐本文中所描述之技術。在其他例子中，並未詳細展示或描述熟知結構、材料或操作以避免使某些態樣晦澀難懂。
圖2為說明根據本發明之一實施例的成像系統之方塊圖。所說明之實施例成像系統200包括像素陣列205、讀出電路210、功能邏輯215及控制電路220。
像素陣列205為成像感測器胞或像素胞(例如，像素P1、P2、...、Pn)之二維(2D)陣列。在一實施例中，每一像素胞為互補金屬氧化物半導體(CMOS)成像像素。在另一實施例中，每一像素胞為電荷耦合裝置(CCD)成像像素。像素陣列205可實施為前側照明影像感測器或後側照明影像感測器。如所說明，每一像素胞排列成列(例如，列R1至Ry)及行(例如，行C1至Cx)以獲取人、地點或物體之影像資料，接著可使用該影像資料來呈現人、地點或物體之影像。
在每一像素已獲取其影像資料或影像電荷之後，影像資料係藉由讀出電路210讀出並轉移至功能邏輯215。讀出電路210可包括放大電路、類比至數位(ADC)轉換電路或其他電路。功能邏輯215可僅儲存影像資料或甚至藉由應用後期影像效果(例如，修剪、旋轉、去紅眼、調整亮度、調整對比度或其他操作)來操縱影像資料。在一實施例中，讀出電路210可沿讀出行線(說明為一般位元線)一次讀出一列影像資料，或可使用多種其他技術(未說明)讀出影像資料，諸如串行讀出、沿讀出列線之行讀出或同時對所有像素的全並行讀出。
控制電路220耦接至像素陣列205，且包括用於控制像素陣列205之操作特性的邏輯。舉例而言，重設、列選擇及轉移信號可藉由控制電路220產生。控制電路220亦可產生用於控制影像獲取之快門信號。在一實施例中，快門信號為用於同時使像素陣列205內之所有像素能夠在單一獲取窗期間同時俘獲其各別影像資料的全域快門信號。在一替代實施例中，快門信號為滾動快門信號，藉以在連續獲取窗期間，每一列、每一行或每一群像素經依次啟用。
在一實施例中，成像系統200為包括於電子系統中之子系統。該電子系統可為行動電話、電腦、數位相機或醫療裝置，且可進一步包括操作單元，該操作單元包含與電子系統有關之計算或處理單元。舉例而言，該電子系統可為行動電話，且該操作單元可為負責系統之電話操作的電話單元。
圖3為根據本發明之一實施例的四電晶體(4T)像素胞之圖。像素胞300包括於像素胞陣列中，如上文所述且在圖2之像素陣列205中所說明。像素胞300包括光電二極體301、轉移電晶體302、重設電晶體303、源極隨耦器電晶體304及列選擇電晶體305。此等元件類似於圖1之4T像素胞發揮功能。
在此實施例中，像素胞300亦包括可變電容元件307，可變電容元件307包括複數個MOS電容區域。如下文所述，複數個MOS電容區域之存在允許浮動擴散節點306之電容在某些照明條件下變化-亦即，當閘極端子308與浮動擴散節點306之間的電壓差大於MOS電容區域中之一者的臨限電壓值時。
圖4為根據本發明之一實施例的MOS電容區域之電容值對閘極電壓曲線之曲線圖。曲線圖400展示曲線410，曲線410說明用於具有p+閘極及n-主體之MOS電容區域的電容值。應理解，對於包含在p-主體之上之n+閘極的MOS電容區域，曲線410將為鏡面式(亦即，「翻轉」)。
當施加至MOS電容區域之電壓(亦即，閘極電壓)小於臨限電壓VT
時，高頻率電容CHF
值處於CMIN
，而準靜態電容CQS
處於CMax
。對於本發明之實施例之使用，將僅考慮CHF
，且CQS
將不對包括該MOS電容區域的像素胞之總電容有影響。
當施加至電容器之電壓處於臨限電壓VT
與平坦能帶電壓VFB
之間時，MOS電容區域之電容值為所施加電壓之函數-亦即，所施加電壓超過臨限電壓VT
愈大，則MOS電容區域之電容值愈高。當施加至MOS電容區域之電壓超過平坦能帶電壓VFB
時，MOS電容區域之電容值達到最大值CMAX
。
當MOS電容區域操作性耦接至4T像素胞之浮動擴散節點(例如，圖3之浮動擴散節點306)時，則在高照明光條件下，MOS電容區域可具有在讀出操作期間超過其CMIN
值的電容值。此實際上增大浮動擴散節點之電容；然而，在低光條件下，MOS電容區域可具有處於其CMIN
值之電容值；在本發明之一些實施例中，該CMIN
值為零或接近零，使得浮動擴散節點之電容值將僅包括其本質電容(如上文所述，對於小的浮動擴散節點，其為相對小的電容值)。
圖5A及圖5B為根據本發明之實施例的耦接至浮動擴散節點之複數個MOS電容區域之說明。在圖5A中，複數個MOS電容器(亦即，電容器510、511、...、51n
)經並聯耦接且耦接至浮動擴散節點500。應理解，在其他實施例中，元件510-51n
可為複數個MOS電晶體以提供可變電容。
儘管未展示，但應理解，浮動擴散節點500包括於影像像素胞中，其類似於圖3之像素胞300中的浮動擴散節點306。
在此實施例中，電容器510-51n
中之每一者將具有不同之臨限電壓VT
值，藉此對在不同之電壓位準下的浮動擴散節點500之總電容有影響。在一實施例中，電容器510之平坦能帶電壓VFB
值可為與511之臨限電壓VT
值相同的值，電容器511之平坦能帶電壓VFB
值可為與電容器512(未圖示)之臨限電壓VT
相同的值，對於所有電容器511-51n
，情況皆如此(但在其他實施例中，可存在電容器之VT
-VFB
範圍的某一重疊)。此外，電容器中之每一者可具有接近零之最小電容值CMIN
。因此，對於電容器510之VT
至電容器51n
之VFB
的電壓範圍，在浮動擴散節點500處之總電容將為在浮動擴散節點處所接收的電壓(亦即，在各別影像感測器處所接收的光之強度)之函數，但對於低於電容器510之VT
的電壓，浮動擴散節點之電容將不大於其本質電容。
圖5B說明複數個電容區域之一替代實施例。在此實施例中，並不利用如在圖5A中所展示之複數個不同的電容器，而利用包括複數個相異之摻雜劑區域的單一MOS電容器。MOS電容器550包括接觸件590及595、「金屬」層580、氧化物層570及摻雜劑區域560、561、...、56n
。摻雜劑區域560-56n
中之每一者將具有不同之摻雜程度以影響每一區域之臨限電壓VT
及平坦能帶電壓VFB
值。因此，應理解，電容器550為圖5A之複數個電容器510-51n
的更簡單且有效之功能等效物。
圖6為根據本發明之一實施例的利用具有複數個摻雜劑區域之MOS電容器的像素胞之橫截面圖。在此實施例中，4T像素胞600包括形成於基板610之前側上的光電二極體680。在此實施例中，光電二極體680包含p型鈍化或釘紮層670及n型光敏區域675。p型擴散井620形成於基板610內。浮動擴散件660、MOS電容器690、重設電晶體、源極隨耦器電晶體及列選擇電晶體(未圖示)亦可形成於p型擴散井620或類似建構之擴散井內。在像素600之操作期間，轉移電晶體605接收轉移信號以將在光電二極體680中所累積之電荷轉移至浮動擴散件660。淺渠溝隔離(STI)區域630將像素600與各別像素陣列內之其他像素胞分開。
在此實施例中，在亮光條件下，MOS電容器690增大浮動擴散節點660之電容。如上文所述，使藉由MOS電容器690所提供的電容變化之一方式為使複數個所包括之電容區域的臨限電壓變化。在此實施例中，藉由使在MOS電容器690之閘極640下的區域650之摻雜程度變化而實現該可變電容(例如，區域650可包含矽且閘極640可包含多晶矽)。
在此實施例中，閘極640下之區域650包含摻雜劑區域651、652、653及654。因此，MOS電容器690可被看作將四個可變電容提供至浮動擴散節點660。當施加至MOS電容器690之閘極640的電壓克服藉由摻雜劑區域651所產生之臨限電壓時，將可變電容CMOS1
施加至浮動擴散節點660。當施加至閘極640的電壓克服藉由摻雜劑區域652所產生之臨限電壓(在此實施例中，其「高」於摻雜劑區域651之臨限電壓)時，將可變電容CMOS2
(除了CMOS1
之外)施加至浮動擴散節點660，對於可分別將可變電容CMOS3
及CMOS4
提供至浮動擴散件660之摻雜劑區域653及654，情況皆如此。在其他實施例中，區域650可包含大於兩個之任何量的摻雜劑區域。
在此實施例中，區域650具有一摻雜劑分佈，其中摻雜劑濃度自最接近浮動擴散節點660之摻雜劑區域651增大至最接近STI 630之摻雜劑區域654。藉由摻雜劑濃度自浮動擴散節點660增大至STI 630之摻雜劑分佈，藉由MOS電容器690提供至浮動擴散件660之電容可隨著施加至閘極端子640的增大(或減小)之電壓而增大(或減小)。具有多個摻雜劑區域651-654之MOS電容器690由此將變化之電容提供至浮動擴散件660。應理解，利用本發明之上述實施例的像素及成像陣列將具有增大之動態範圍，藉此啟用用於成像陣列之HDR。
在此實施例中，摻雜劑區域651-654為p型，如為擴散井620。在其他實施例中，摻雜劑區域651-654為n型。在其他實施例中，摻雜劑區域651-654可能並不皆為相同類型(例如，摻雜劑區域651及652可為n型，而摻雜劑區域653及654為p型，等等)。
在所說明之實施例中，光電二極體680及像素胞600之其他元件形成於基板600中。在其他實施例中，像素胞600可形成於安置於基板上之磊晶層中。在其他實施例中，像素胞600可在閘極640與STI 630之間具有擴散區域(圖6中未展示)。
在所說明之實施例中，閘極640可經n摻雜或未摻雜。在本發明之其他實施例中，閘極640可經p摻雜，此可降低MOS電容器690之臨限電壓。閘極640可經n摻雜以增大MOS電容器690之臨限電壓。
在所說明之實施例中，摻雜劑區域651、652、653及654形成於閘極640下之區域中以將可變電容提供至MOS電容器690。在本發明之其他實施例中，摻雜劑區域651、652、653及654可形成於閘極640中。換言之，閘極640之摻雜劑濃度可變化以將可變電容提供至MOS電容器690。
電容區域651-654可具有鄰接(或幾乎鄰接)的非重疊臨限電壓-平坦能帶電壓值範圍，藉此產生電容範圍，其中在浮動擴散節點660處之電容為如下文所述在電壓處於電容區域651之臨限電壓與電容區域654之平坦能帶電壓之間時的電壓之函數。
圖7為展示在根據本發明之一實施例的像素胞之浮動擴散節點處的光強度與電容之間的關係之曲線圖。曲線圖700包括曲線710，曲線710基於藉由光電二極體680所接收之光強度表示圖6之浮動擴散節點660的電容(應理解，像素胞600之動態範圍對應於在浮動擴散節點處之電容，且由此亦藉由曲線710表示)。
在光強度值721處之電容表示浮動擴散節點660之本質電容。在此實施例中，當光強度超過值721時，超過摻雜劑區域651之臨限電壓的電壓將施加至閘極640，藉此提供展示為區段731之可變電容。在此實施例中，當光強度接近值722時，摻雜劑區域651已達到其平坦能帶電壓(亦即，達到其展示為CMax_1
的最大電容)；然而，當光強度值超過值722時，超過摻雜劑區域652之臨限電壓的電壓將施加至閘極640，藉此提供展示為區段732之可變電容(其中該可變電容包括CMax_1
，此係因為摻雜劑區域651已達到其平坦能帶電壓)。
類似地，隨著光強度值超過值723及724，分別超過摻雜劑區域653及654之臨限電壓的電壓將施加至閘極640，藉此分別提供展示為區段733及734之可變電容。
在此實施例中，為了達成相對平滑電容/動態範圍曲線(如在曲線710中所展示)，摻雜劑區域651-654可按面積及/或按摻雜劑分佈變化以便達成不同的CMax
值。因此，摻雜劑區域654之CMax_4
小於摻雜劑區域653之CMax_3
，摻雜劑區域653之CMax_3
小於摻雜劑區域652之CMax_2
，摻雜劑區域652之CMax_2
小於摻雜劑區域651之CMax_1
。此外，在此實施例中，摻雜劑區域651之平坦能帶電壓值為或接近摻雜劑區域652之臨限電壓值，摻雜劑區域652之平坦能帶電壓值為或接近摻雜劑區域653之臨限電壓值，等等。
可藉由任何數目種習知方式監視由光電二極體(及影像感測器)所接收之光強度位準。可對來自影像感測器之輸出針對其亮度程度檢驗。如可由熟習此項技術者瞭解，幾乎每一影像感測器具有用於自動增益控制及曝露控制之電路。藉由判定自像素所輸出的信號之強度，可判定環境光程度。在影像感測器之成像區外部的專用光敏裝置可用以監視由影像感測器所接收之光強度位準。藉由將光強度位準與一(或多個)臨限值(諸如，圖4B之臨限值485、486及487)比較，可判定施加至閘極640之電壓位準。
在上文中被稱作本文中所描述之程序、伺服器或工具的各種組件可為用於執行所描述之功能的構件。本文中所描述之每一組件包括軟體或硬體，或此等之組合。每一及所有組件可實施為軟體模組、硬體模組、特用硬體(例如，特殊應用硬體、ASIC、DSP等)、嵌入式控制器、固線式電路、硬體邏輯等。可經由包括非暫時性有形電腦或機器可讀儲存媒體之製造物件提供軟體內容(例如，資料、指令、組態)，該製造物件提供表示可執行的指令之內容。該內容可引起電腦執行本文中所描述之各種功能/操作。
本發明之所說明實施例的以上描述(包括在摘要中所描述之內容)並不意欲為詳盡的或將本發明限於所揭示的精確形式。如熟習相關技術者將認識到，儘管在本文中出於說明性目的而描述本發明之特定實施例及實例，但各種修改在本發明之範疇內係可能的。
可按照以上詳細描述對本發明進行此等修改。在下列申請專利範圍中所使用之術語不應被解釋為將本發明限於本說明書中所揭示的特定實施例。實情為，本發明之範疇應完全由下列申請專利範圍判定，應根據申請專利範圍解譯之所建立的準則來解釋下列申請專利範圍。
51n．．．電容器/元件
56n．．．摻雜劑區域
100．．．像素胞
101．．．光感測元件(光電二極體)
102．．．轉移電晶體
103．．．重設電晶體
104．．．源極隨耦器電晶體
105．．．列選擇電晶體
106．．．浮動擴散節點
190．．．讀出行
200．．．成像系統
205．．．像素陣列
210．．．讀出電路
215．．．功能邏輯
220．．．控制電路
300．．．像素胞
301．．．光電二極體
302．．．轉移電晶體
303．．．重設電晶體
304．．．源極隨耦器電晶體
305．．．列選擇電晶體
306．．．浮動擴散節點
307．．．可變電容元件
400．．．曲線圖
410．．．曲線
500．．．浮動擴散節點
510．．．電容器/元件
511．．．電容器/元件
550．．．MOS電容器
560．．．摻雜劑區域
561．．．摻雜劑區域
570．．．氧化物層
580．．．「金屬」層
590．．．接觸件
595．．．接觸件
600．．．4T像素胞
605．．．轉移電晶體
610．．．基板
620．．．p型擴散井
630．．．淺渠溝隔離(STI)區域
640．．．閘極/閘極端子
650．．．區域
651．．．摻雜劑區域/電容區域
652．．．摻雜劑區域/電容區域
653．．．摻雜劑區域/電容區域
654．．．摻雜劑區域/電容區域
660．．．浮動擴散件/浮動擴散節點
670．．．p型鈍化或釘紮層
675．．．n型光敏區域
680．．．光電二極體
690．．．MOS電容器
700．．．曲線圖
710．．．曲線
721．．．光強度值
722．．．光強度值
723．．．光強度值
724．．．光強度值
731．．．區段
732．．．區段
733．．．區段
734．．．區段
C1．．．行
C2．．．行
C3．．．行
C4．．．行
C5．．．行
CHF
．．．高頻率電容
CMAX
．．．最大電容
CMax_1
．．．最大電容
CMax_2
．．．最大電容
CMax_3
．．．最大電容
CMax_4
．．．最大電容
CMIN
．．．最小電容
CQS
．．．準靜態電容
Cx．．．行
P1．．．像素
P2．．．像素
P3．．．像素
Pn．．．像素
R1．．．列
R2．．．列
R3．．．列
R4．．．列
R5．．．列
RS．．．列選擇信號
RST．．．重設信號
Ry．．．列
TX．．．轉移信號
VDD．．．電力軌
圖1為先前技術四電晶體(4T)像素胞之圖。
圖2為說明根據本發明之一實施例的成像系統之方塊圖。
圖3為根據本發明之一實施例的4T像素胞之圖。
圖4為根據本發明之一實施例的對於MOS電容區域之電容對閘極電壓曲線的曲線圖。
圖5A及圖5B為根據本發明之實施例的耦接至浮動擴散節點之複數個MOS電容區域之說明。
圖6為根據本發明之一實施例的利用具有複數個摻雜劑區域之MOS電容器的像素胞之橫截面圖。
圖7為展示在根據本發明之一實施例的像素胞之浮動擴散節點處的光強度與電容之間的關係之曲線圖。
300．．．像素胞
301．．．光電二極體
302．．．轉移電晶體
303．．．重設電晶體
304．．．源極隨耦器電晶體
305．．．列選擇電晶體
306．．．浮動擴散節點
307．．．可變電容元件
RS．．．列選擇信號
RST．．．重設信號
TX．．．轉移信號
VDD．．．電力軌
Claims (16)
- 一種成像感測器像素，其包含：一浮動擴散(FD)區域；一光敏元件，其獲取一影像電荷；一單一金屬氧化物半導體(MOS)電容器，其包含複數個金屬氧化物半導體(MOS)電容區域，每一MOS電容區域具有一最小電容值，耦接至該FD區域以增大該FD區域之電容，其中該等MOS電容區域中之每一者包括一不同之摻雜劑程度及基於其摻雜劑程度之一不同之臨限電壓值，及基於每一區域之臨限電壓值之一升序而配置該等MOS電容區域於該單一MOS電容器中；及一轉移閘極，其將該影像電荷自該光敏元件轉移至該FD區域，用於當自該光敏元件轉移至該FD區域之該影像電荷超過該個別MOS電容區域之臨限電壓值時，藉由致使該等MOS電容區域之一或多個區域具有大於其最小電容值之一電容值而控制該單一MOS電容器之一電容。
- 如請求項1之成像感測器像素，其中該複數個MOS電容區域中之一者的一平坦能帶電壓等於該複數個MOS電容區域中之另一者的一臨限電壓。
- 如請求項1之成像感測器像素，其中該複數個MOS電容區域中之每一者包含不同之最大電容值。
- 如請求項1之成像感測器像素，其中該複數個MOS電容區域中之每一者的最小電容值為零。
- 如請求項1之成像感測器像素，其中該光敏元件安置於 一半導體晶粒內，用於回應於入射於該成像感測器像素之一後側上的光而累積一影像電荷。
- 如請求項1之成像感測器像素，其中該光敏元件安置於一半導體晶粒內，用於回應於入射於該成像感測器像素之一前側上的光而累積一影像電荷。
- 如請求項1之成像感測器像素，其中該成像感測器像素包含一互補金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測器。
- 如請求項1之成像感測器像素，其中該成像感測器像素包含一電荷耦合裝置(CCD)影像感測器。
- 一種成像感測器系統，其包含：一成像像素陣列，其中每一成像像素包括：一浮動擴散(FD)區域，一光敏元件，其獲取一影像電荷，一單一金屬氧化物半導體(MOS)電容器，其包含複數個金屬氧化物半導體(MOS)電容區域，每一MOS電容區域具有一最小電容值，耦接至該FD區域以增大該FD區域之電容，其中該等MOS電容區域中之每一者包括一不同之摻雜劑程度及基於其摻雜劑程度之一不同之臨限電壓值，及基於每一區域之臨限電壓值之一升序而配置該等MOS電容區域於該單一MOS電容器中；及一轉移閘極，其將該影像電荷自該光敏元件轉移至該FD區域，用於當自該光敏元件轉移至該FD區域之該影像電荷超過該個別MOS電容區域之臨限電壓值 時，藉由致使該等MOS電容區域之一或多個區域具有大於其最小電容值之一電容值而控制該單一MOS電容器之一電容；一控制單元，其耦接至該成像像素陣列以控制該成像像素陣列之影像資料俘獲；及讀出電路，其耦接至該成像像素陣列以自該等成像像素中之每一者讀出該影像資料。
- 如請求項9之系統，其中對於該成像像素陣列之每一成像像素，該複數個MOS電容區域中之一者的一平坦能帶電壓等於該複數個MOS電容區域中之另一者的一臨限電壓。
- 如請求項9之系統，其中對於該成像像素陣列之每一成像像素，該複數個MOS電容區域中之每一者包含不同之最大電容值。
- 如請求項9之系統，其中對於該成像像素陣列之每一成像像素，該複數個MOS電容區域中之每一者的最小電容值為零。
- 如請求項9之系統，其中對於該成像像素陣列之每一成像像素，該光敏元件安置於一半導體晶粒內，用於回應於入射於該成像像素之一後側上的光而累積一影像電荷。
- 如請求項9之系統，其中對於該成像像素陣列之每一成像像素，該光敏元件安置於一半導體晶粒內，用於回應於入射於該成像像素之一前側上的光而累積一影像電 荷。
- 如請求項9之系統，其中該等成像像素中之每一者包含一互補金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測器。
- 如請求項9之系統，其中該等成像像素中之每一者包含一電荷耦合裝置(CCD)影像感測器。
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