发明创造名称：增大像素灵敏度和动态范围的方法和装置
外观设计名称：
决定号：191599
决定日：2019-09-19
委内编号：1F278051
优先权日：2014-11-10
申请（专利）号：201580060029.1
申请日：2015-09-10
复审请求人：雷神公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：郑直
合议组组长：宋作志
参审员：李笑
国际分类号：H04N5/355、H04N5/3745
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果现有技术中给出结合的技术启示，则权利要求相对于对比文件的结合不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201580060029.1，名称为“增大像素灵敏度和动态范围的方法和装置”的PCT发明专利申请（下称本申请）。申请人为雷神公司。本申请的申请日为2015年09月10日，优先权日为2014年11月10日，进入中国国家阶段的日期为2017年05月04日，公开日为2017年08月18日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2019年01月02日发出驳回决定，以本申请不符合专利法第22条第3款的规定为由驳回了本申请。驳回决定所引用的对比文件为：对比文件1：CN101164334A,公开日为2008年04月16日；对比文件2：CN1O282O3O9A，公开日为2012年12月12日；对比文件3：CN1965572A，公开日为2007年05月16日；对比文件4：CN1O1902585A，公开日为2010年12月01日。驳回决定所依据的文本为：2017年11月06日提交的权利要求第1-20项，2017年05月04日提交的说明书第1-14页、说明书附图第1-2页、说明书摘要、摘要附图。驳回决定认为：权利要求1相对于对比文件4、对比文件2以及本领域惯用手段的结合不具备创造性,权利要求2-7相对于对比文件4、对比文件2、对比文件1以及本领域惯用手段的结合不具备创造性，权利要求8-10、14、15相对于对比文件4、对比文件2以及对比文件1的结合不具备创造性，权利要求11-13相对于对比文件4、对比文件2、对比文件1以及对比文件3的结合不具备创造性，权利要求16-18相对于对比文件4、对比文件2以及本领域惯用手段的结合不具备创造性，权利要求19、20相对于对比文件4、对比文件2、对比文件3、对比文件1和本领域惯用手段的结合不具备创造性，不符合专利法第22条第3款的规定。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2019年04月01日向国家知识产权局提出了复审请求。复审请求人认为：（1）对比文件4中的HSAT一端连接到读出晶体管RD，而非光电晶体管PD，这种连接方式具有损害HSAT器件性能等弊端；（2）对比文件4中的HSAT本质上非电容器，两种操作模式也与电容器MOSCap不同。对比文件2中的可变电容包括多个可变电容区域，本领域技术人员不会想到用其来代替对比文件4的单个HSAT晶体管，即便代替，也会像对比文件4教导的那样来操作可变电容。（3）对比文件4没有公开阈值电压。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年04月08日依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中坚持驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年07月19日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1-7相对于对比文件4、对比文件2以及本领域惯用手段的结合不具备创造性，权利要求8-10、14、15相对于对比文件4和对比文件2的结合不具备创造性，权利要求11-13相对于对比文件4、对比文件2、对比文件3以及本领域的公知常识的结合不具备创造性，权利要求16-19相对于对比文件4、对比文件2以及本领域惯用手段的结合不具备创造性，权利要求20相对于对比文件4、对比文件2、对比文件3和本领域惯用手段的结合不具备创造性，不符合专利法第22条第3款的规定。
复审请求人于2019年08月16日提交了意见陈述书，同时修改了权利要求书，其中，复审请求人修改了独立权利要求1、8、16。复审请求人认为：对比文件4的固体摄像装置需要先对单位像素l（m，n）进行采样，基于采样电荷量来确定其对应于高光环境还是低光环境，然后用控制信号High-SAT来控制电容附加用晶体管HSAT以第一状态（对应于高光环境）或第二状态（对应于低光环境）进行操作。本发明的方案不需要预先进行采样以确定MOSCap是以第一模式还是第二模式操作，而是通过适当地设置MOSCap的阈值电压，使单元结构自适应地适用于低光环境和高光环境。阈值电压用于区分第一状态和第二状态，在第一和第二状态中该闰值电压是不变的。此次提交的权利要求书内容如下：
“1. 一种单元结构，包括：
光电二极管，被配置为耦接到电源电压；
金属氧化物半导体电容器(MOSCap)，具有耦接到所述光电二极管的第一节点；
复位开关，耦接在所述MOSCap的第二节点和复位电压之间，并且配置为将所述第二节点选择性耦接到所述复位电压；以及
晶体管，具有耦接到所述MOSCap的第一节点的第一端子；
其中，响应于所述MOSCap的第一节点处的电压小于阈值电压并且所述复位开关被配置为通过从复位开关栅极偏置控制模块接收第一电平的复位开关栅极偏置电压信号而处于断开状态，所述单元结构以第一模式操作，当所述单元结构以所述第一模式操作时，由入射到所述光电二极管上的光产生的电荷累积在所述MOSCap的所述第一节点处，并且所述MOSCap的所述第一节点处的电压随着电荷累积而增大；且
其中，响应于所述MOSCap的第一节点处的电压增大到大于所述阈值电压并且所述复位开关仍被配置为处于所述断开状态，所述单元结构从所述第一模式进入第二模式，当所述单元结构以所述第二模式操作时，所述MOSCap进入反转模式，响应于所述MOSCap进入反转模式，由入射到所述光电二极管上的光产生的电荷累积在所述MOSCap上。
2. 如权利要求1所述的单元结构，还包括：
输出；以及
输出开关，耦接在所述晶体管的第二端子和所述输出之间，并且配置为将所述输出选择性耦接到所述晶体管的第二端子；
其中，在所述单元结构的第三操作模式中，所述输出开关被配置为将所述输出耦接到所述晶体管的第二端子，所述复位开关被配置为响应于从所述复位开关栅极偏置控制模块接收所述第一电平的所述复位开关栅极偏置电压信号而处于断开状态，与在所述MOSCap的第一节点处累积的电荷对应的高灵敏度信号被提供给所述输出。
3. 如权利要求2所述的单元结构，其中，在所述单元结构的第四操作模式中，所述输出开关被配置为将所述输出耦接到所述晶体管的第二端子，所述复位开关被配置为响应于从所述复位开关栅极偏置控制模块接收所述第一电平的所述复位开关栅极偏置电压信号而处于断开状态，并且与在所述MOSCap上累积的电荷对应的低灵敏度信号被提供给所述输出。
4. 如权利要求3所述的单元结构，还包括MOSCap栅极偏置控制模块，其耦接到所述MOSCap的栅极并且配置为向所述MOSCap的栅极提供MOSCap栅极偏置电压信号以控制所述阈值电压的电平。
5. 如权利要求3所述的单元结构，其中，所述复位开关是晶体管，所述晶体管的第一端子耦接到所述MOSCap的第二端子，所述晶体管的第二端子耦接到所述复位电压。
6. 如权利要求5所述的单元结构，还包括所述复位开关栅极偏置控制模块，其耦接到所述复位开关并且配置为向所述复位开关提供复位开关栅极偏置电压信号以控制所述复位开关的操作状态。
7. 如权利要求3所述的单元结构，其中，在所述单元结构的第五操作模式中，所述复位开关被配置为响应于接收第二电平的复位开关栅极偏置电压信号而将所述MOSCap的第二节点耦接到复位电压，并且累积在所述MOSCap上的电荷被放电。
8. 一种用于操作单元结构的方法，所述单元结构包括：光电二极管；金属氧化物半导体电容器(MOSCap)，具有耦接到所述光电二极管的第一节点；复位开关，耦接在所述MOSCap的第二节点和复位电压之间，并且配置为将所述第二节点选择性耦接到所述复位电压；晶体管，具有耦接到所述MOSCap的第一节点的第一端子；以及输出开关，耦接在所述晶体管的第二端子和输出之间，并且配置为将所述输出选择性耦接到所述晶体管的第二端子；所述方法包括：
耦接在所述MOSCap的第二节点与所述复位电压之间的所述复位开关从复位开关栅极偏置控制模块接收第一电平的复位开关栅极偏置电压信号；
响应于从所述复位开关栅极偏置控制模块接收第一电平的复位开关栅极偏置电压信号而将所述复位开关配置为断开状态以用于所述单元结构的第一操作模式和第二操作模式；
将所述输出开关配置为断开状态以用于所述第一操作模式和所述第二操作模式；
响应于入射到所述光电二极管上的光产生电荷；
当响应于所述第一节点处的电压小于阈值电压而处于所述第一操作模式时，将电荷存储在所述MOSCap的第一节点处，其中所述第一节点处的电压随着电荷被存储在所述MOSCap的第一节点处而增大；
响应于所述第一节点处的电压增大到大于所述阈值电压，所述单元结构从所述第一操作模式进入所述第二操作模式并且所述MOSCap进入反转模式；以及
在所述第二操作模式中，将电荷存储在所述MOSCap上。
9. 如权利要求8所述的方法，还包括：
响应于从所述复位开关栅极偏置控制模块接收所述第一电平的所述复位开关栅极偏置电压信号，将所述复位开关配置为断开状态以用于所述单元结构的第三操作模式；
使用所述输出开关将所述输出耦接到所述晶体管的第二端子以用于所述第三操作模式；以及
在所述第三操作模式中，从所述输出读出存储在所述MOSCap的第一节点处的电荷作为高灵敏度信号。
10. 如权利要求9所述的方法，还包括：
响应于从所述复位开关栅极偏置控制模块接收所述第一电平的所述复位开关栅极偏置电压信号，将所述复位开关配置为断开状态以用于所述单元结构的第四操作模式；
使用所述输出开关将所述输出耦接到所述晶体管的第二端子以用于所述第四操作模式；以及
在所述第四操作模式中，从所述输出读出存储在所述MOSCap上的电荷作为低灵敏度信号。
11. 如权利要求10所述的方法，还包括：
确定所述低灵敏度信号和所述高灵敏度信号中的哪一个信号准确地表示入射到所述光电二极管上的光的强度；以及
利用所述低灵敏度信号和所述高灵敏度信号中的所述一个信号来生成图像的像素。
12. 如权利要求11所述的方法，其中，确定步骤包括：
将所述高灵敏度信号与高灵敏度信号阈值进行比较；
响应于确定所述高灵敏度信号小于所述高灵敏度信号阈值，将所述高灵敏度信号识别为入射到所述光电二极管上的光的强度的准确表示；以及
响应于确定所述高灵敏度信号大于所述高灵敏度信号阈值，将所述低灵敏度信号识别为入射到所述光电二极管上的光的强度的准确表示。
13. 如权利要求11所述的方法，其中，确定步骤包括：
在一段时间内记录多个所述高灵敏度信号；
基于所述多个高灵敏度信号生成高灵敏度信号曲线；
分析所述高灵敏度信号曲线的斜率；
响应于确定所述高灵敏度信号曲线是线性的，将所述高灵敏度信号识别为入射到所述光电二极管上的光的强度的准确表示；以及
响应于确定所述高灵敏度信号曲线是非线性的，将所述低灵敏度信号识别为入射到所述光电二极管上的光的强度的准确表示。
14. 如权利要求10所述的方法，还包括：
在所述单元结构的第五操作模式中，响应于所述复位开关接收第二电平的所述复位开关栅极偏置电压信号，使用所述复位开关将所述MOSCap的第二节点耦接到所述复位电压；以及
在所述第五操作模式中，使存储在所述MOSCap上的电荷放电。
15. 如权利要求8所述的方法，还包括向所述MOSCap的栅极提供MOSCap栅极偏置电压信号以控制所述阈值电压的电平。
16. 一种图像传感器，包括：
图像处理单元；以及
多个单元结构，耦接到所述图像处理单元并且配置成阵列，每个单元结构包括：
光电二极管，耦接到电源电压；
金属氧化物半导体电容器(MOSCap)，具有耦接到所述光电二极管的第一节点；
复位开关，耦接在所述MOSCap的第二节点和复位电压之间，并且配置为将所述第二节点选择性耦接到所述复位电压；以及
晶体管，具有耦接到所述MOSCap的第一节点的第一端子；
其中，响应于所述MOSCap的第一节点处的电压小于阈值电压并且所述复位开关被配置为通过从复位开关栅极偏置控制模块接收第一电平的复位开关栅极偏置电压信号而处于断开状态，每个单元结构以第一模式操作，当所述单元结构以所述第一模式操作时，入射到所述光电二极管上的光产生的电荷累积在所述MOSCap的第一节点处，所述MOSCap的第一节点处的电压随着电荷累积而增大；且
其中，响应于所述MOSCap的第一节点处的电压增大到大于所述阈值电压并且所述复位开关仍被配置为处于断开状态，每个单元结构从第一模式进入第二模式，当所述单元结构以所述第二模式操作时，所述MOSCap进入反转模式，响应于所述MOSCap进入反转模式，入射到所述光电二极管上的光产生的电荷累积在所述MOSCap上。
17. 如权利要求16所述的图像传感器，其中，每个单元结构还包括：
MOSCap栅极偏置控制模块，耦接到所述MOSCap的栅极并且配置为向所述MOSCap的栅极提供MOSCap栅极偏置电压信号以控制所述阈值电压的电平；以及
所述复位开关栅极偏置控制模块，耦接到所述复位开关并且配置为向所述复位开关提供复位开关栅极偏置电压信号以控制所述复位开关的操作状态。
18. 如权利要求17所述的图像传感器，还包括外部时钟，其耦接到所述复位开关栅极偏置控制模块和所述MOSCap栅极偏置控制模块中的至少一个。
19. 如权利要求16所述的图像传感器，其中，每个单元结构还包括：
输出，耦接到所述图像处理单元；以及
输出开关，耦接在所述晶体管的第二端子和所述输出之间，并且配置为将所述输出选择性耦接到所述晶体管的第二端子；
其中，在每个单元结构的第三操作模式中，所述输出开关被配置为将所述输出耦接到所述晶体管的第二端子，所述复位开关被配置为响应于从所述复位开关栅极偏置控制模块接收所述第一电平的所述复位开关栅极偏置电压信号而处于断开状态，所述图像处理单元被配置为从所述输出读出在所述MOSCap的第一节点处累积的电荷作为高灵敏度信号；
其中，在每个单元结构的第四操作模式中，所述输出开关被配置为将所述输出耦接到所述晶体管的第二端子，所述复位开关被配置为响应于从所述复位开关栅极偏置控制模块接收所述第一电平的所述复位开关栅极偏置电压信号而处于断开状态，所述图像处理单元被配置为从所述输出读出在所述MOSCap上累积的电荷作为低灵敏度信号；且
其中，在每个单元结构的第五操作模式中，所述复位开关被配置为响应于接收第二电平的所述复位开关栅极偏置电压信号而将所述MOSCap的第二节点耦接到所述复位电压，并且，累积在所述MOSCap上的电荷被放电。
20. 如权利要求19所述的图像传感器，其中，所述图像处理单元被配置为从每个单元结构接收所述高灵敏度信号和所述低灵敏度信号，以确定来自每个单元结构的所述低灵敏度信号和所述高灵敏度信号中的哪一个信号准确地表示入射到所述光电二极管上的光的强度，并且基于来自每个单元结构的所述低灵敏度信号和所述高灵敏度信号中的所述一个信号来生成图像。”
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
复审请求人在答复复审通知书时对权利要求书进行了修改，合议组经审查，认为上述修改符合专利法第33条的规定，因此本复审请求审查决定所依据的文本为：复审请求人2019年08月16日提交的权利要求第1-20项，2017年05月04日提交的说明书第1-14页、说明书附图第1-2页、说明书摘要、摘要附图。
具体理由的阐述
专利法第22条第3款规定：“创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。”
本复审请求审查决定引用驳回决定以及复审通知书所引用的对比文件2-4。
2.1权利要求1请求保护一种单元结构，对比文件4公开了一种固体摄像装置的CMOS图像传感器的模块图（参见说明书第0029-0056段，图3-8）：图3中的单位像素l（m，n）（相当于单元结构）具有，将入射光进行光电转换并进行累积的光电二极管PD（相当于光电二极管，被配置为耦接到电源电压）、将光电二极管PD的累积电荷读出到浮动扩散FD并进行控制的读出晶体管RD、对浮动扩散FD的信号进行放大并向垂直信号线输出的放大晶体管AMP（相当于晶体管，具有耦接到所述MOSCap的第一节点的第一端子）、将浮动扩散FD的电位（放大晶体管AMP的栅极电位）复位的复位晶体管RST（相当于复位开关，耦接在所述MOSCap的第二节点和复位电压之间，并且配置为将所述第二节点选择性耦接到所述复位电压）、以及选择晶体管ADR，该选择晶体管ADR选择控制垂直方向的所希望的水平位置的单位像素并控制向放大晶体管AMP的电源供给。放大晶体管AMP的栅极电极与浮动扩散FD连接。进一步，在本实施例中，单位像素耦接l（m，n）内追加了电容附加用晶体管HSAT。电容附加用晶体管HSAT的源极与浮动扩散FD连接，漏极与复位晶体管RST的漏极连接。即，晶体管HSAT连接于复位晶体管RST和浮动扩散FD之间。
图4为示出累积于单位像素l（m，n）内的光电二极管PD的信号电荷量较少的情况下的动作定时。即，使复位晶体管RST和电容附加用晶体管HSAT同时开启，以进行复位动作。刚进行复位动作之后的浮动扩散FD的电位设定为和漏极相同的电位电平。复位动作结束后，将复位晶体管RST和电容附加用晶体管HSAT一起关闭。接下来，在开启了读出晶体管RD时，到目前累积在光电二极管PD的信号电荷量较少，即便为降低暗流随机噪声而减小浮动扩散电容CFD，也能够将信号电荷转送到浮动扩散FD。
另一方面，图5为示出在单位像素l（m，n）内的光电二极管PD中累积的信号电荷量较多的情况下的动作定时。即，使复位晶体管RST和电容附加用晶体管HSAT同时开启，以进行复位动作。在刚进行复位动作之后的浮动扩散FD的电位设定为和漏极相同的电位电平。复位动作结束后，和上述信号电荷量较少的情况不同，复位晶体管RST关闭，而电容附加用晶体管HSAT继续开启。接着，在开启了读出晶体管RD时，不但在浮动扩散FD的电容CFD中累积信号电荷，而且在电容附加用晶体管HSAT的栅电容CHSAT中也能够累积信号电荷。因此，即使在目前累积于光电二极管PD的信号电荷量较多的情况下，也能够将信号电荷全部传输到浮动扩散FD和栅电容CHSAT。
权利要求1与对比文件4的区别特征在于：（1）对比文件4中利用电容附加用晶体管HSAT实现电荷存储功能，而权利要求1利用金属氧化物半导体电容器MOSCap实现电荷存储功能；（2）电路连接关系存在不同，具体为：对比文件4中光电二极管的阳极接地，阴极通过读出晶体管RD与浮动扩散FD连接，权利要求1中光电二极管的阴极耦接到电源电压，阳极与第一节点直接连接；（3）权利要求1第一节点处的电压随着电荷累积增大，并且根据该处累积的电荷与阈值的比较确定模式。基于上述区别特征，权利要求1实际解决的技术问题为：如何选择具有电荷存储功能的元件，如何设置光电二极管的连接关系，以及如何决定模式的转变。
对于区别特征（1），对比文件2公开了一种四晶体管像素单元（参见说明书第0023-0033段，图3-4）：像素单元300包括于像素单元阵列中。像素单元300包括光电二极管301、转移晶体管302、复位晶体管303、源极跟随器晶体管304及行选择晶体管305。像素单元300还包括可变电容元件307，可变电容元件307包括多个MOS电容区域。多个MOS电容区域的存在允许浮动扩散节点306的电容在某些照明条件下变化—即，当栅极端子308与浮动扩散节点306之间的电压差大于MOS电容区域中的一者的阈值电压值时。当MOS电容区域操作性耦合到4T像素单元的浮动扩散节点（例如，图3的浮动扩散节点306）时，则在高照明光条件下，MOS电容区域可具有在读出操作期间超过其CMIN值的电容值。此实际上增大浮动扩散节点的电容；然而，在低光条件下，MOS电容区域可具有处于其CMIN值的电容值。由此可见，对比文件2公开了像素单元中为了同时满足宽动态范围和高灵敏度的需求，利用MOS电容可实现高照明光条件下存储电荷而低照明光条件下作为电容器的功能的技术手段。在遇到保有上述功能的基础上如何选择具有电荷存储功能的元件的问题时，基于对比文件2的启示，本领域技术人员有动机利用MOS电容代替电容附加用晶体管HSAT，将MOS电容设置在电容附加用晶体管HSAT的位置，使得MOS电容的第二节点耦接到复位电压。
对于区别特征（2），在现有技术中光电二极管通常施加反向电压，在光照下产生反向电流，因此，将光电二极管的阳极接地或阴极接电源电压以便在光电二极管上施加反向电压属于本领域的惯用手段。同时，不采用传送晶体管而直接设置浮动扩散点也是本领域的惯用手段。
对于区别特征（3），对比文件4的FD处也会累积电荷，随着电荷的累积，该处电压也会发生变化。而且对比文件4确定状态变化的控制信号就相当于阈值电压，虽然对比文件4中没有明确记载如何设置控制信号，但是对于本领域的技术人员来说，通过控制信号大小或者阈值电压来确定是否进行模式反转都是本领域的惯用手段。
因此，在对比文件4的基础上结合对比文件2和本领域的惯用手段得到权利要求1所要求保护的技术方案对于本领域技术人员是显而易见的。权利要求1不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.2权利要求2、3、5的部分附加技术特征已经被对比文件4公开（参见说明书第0029-0056段，图3-8）：
图3为简要示出本发明固体摄像装置的第1实施例的CMOS图像传感器的模块图。10为包含排列成m行n列的多个单位像素l（m，n）的像素区。其中，代表性地示出了多个单位像素中的1个单位像素1（m，n）和对应像素区的各栏（column）而形成于列方向的垂直信号线中的1条垂直信号线11（n）（相当于输出）。12为向像素区的各行提供控制信号ADRES（m）、RESET（m）（相当于复位开关栅极偏置控制模块，其耦接到所述复位开关并且配置为向所述复位开关提供复位开关栅极偏置电压信号以控制所述复位开关的操作状态）、READ（m）、High-SAT的垂直移位寄存器（Vertica1 Shift Registor），13为与像素区的各栏的垂直信号线11（n）连接的CDS（Correlated Double Samping）&ADC（模数转换电路），14为与CDS&ADC13连接的水平移位寄存器（Horizontal shift Registor），15为信号电平判断电路，16为定时信号发生（Timing Generator）电路。
图3中的单位像素l（m，n）具有，将入射光进行光电转换并进行累积的光电二极管PD、将光电二极管PD的累积电荷读出到浮动扩散FD并进行控制的读出晶体管RD、对浮动扩散FD的信号进行放大并向垂直信号线输出的放大晶体管AMP、将浮动扩散FD的电位（放大晶体管AMP的栅极电位）复位的复位晶体管RST（相当于复位开关是晶体管，所述晶体管的第二端子耦接到所述复位电压）、以及选择晶体管ADR，该选择晶体管ADR选择控制垂直方向的所希望的水平位置的单位像素并控制向放大晶体管AMP的电源供给。放大晶体管AMP的栅极电极与浮动扩散FD连接。
图4为示出累积于单位像素l（m，n）内的光电二极管PD的信号电荷量较少的情况下的动作定时，复位晶体管RST和电容附加用晶体管HSAT同时开启，以进行复位动作。复位动作结束后，将复位晶体管RST和电容附加用晶体管HSAT一起关闭。接下来，在开启了读出晶体管RD时，到目前累积在光电二极管PD的信号电荷量较少，即便为降低暗流随机噪声而减小浮动扩散电容CFD，也能够将信号电荷转送到浮动扩散FD。
图5为示出在单位像素l（m，n）内的光电二极管PD中累积的信号电荷量较多的情况下的动作定时。使复位晶体管RST和电容附加用晶体管HSAT同时开启，以进行复位动作。复位动作结束后，和上述信号电荷量较少的情况不同，复位晶体管RST关闭，而电容附加用晶体管HSAT继续开启。接着，在开启了读出晶体管RD时，不但在浮动扩散FD的电容CFD中累积信号电荷，而且在电容附加用晶体管HSAT的栅电容CHSAT中也能够累积信号电荷。
同时，对比文件4公开了（参见同上）：选择晶体管ADR，该选择晶体管ADR选择控制垂直方向的所希望的水平位置的单位像素并控制向放大晶体管AMP的电源供给。由此，选择晶体管实现了输出开关的功能。
由此可见，对比文件4公开了在电荷量较小的情况下（通常为低环境光场景下产生的高灵敏度信号），电荷聚集在浮动扩散，在电荷量较大的情况下（通常为明亮场景下产生的低灵敏度信号），利用HSAT来累积电荷，并通过选择晶体管进行输出。同时，对比文件2公开了像素单元中为了同时满足宽动态范围和高灵敏度的需求，利用MOS电容可实现高照明光条件下存储电荷而低照明光条件下作为电容器的功能的技术手段。在遇到保有上述功能的基础上如何选择具有电荷存储功能的元件的问题时，基于对比文件2的启示，本领域技术人员有动机利用MOS电容代替电容附加用晶体管HSAT，并对对比文件4进行适应性的改进，因此从属权利要求2、3、5也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.3从属权利要求4、6的部分附加技术特征已经被对比文件4公开（参见说明书第0029-0056段，图3-8）：对比文件4公开了控制电容附加用晶体管HSAT的开启/关闭动作的控制信号High-SAT。虽然没有明确记载MOSCap栅极偏置位置控制模块和复位开关栅极偏置控制模块，但是，基于对比文件4的启示，本领域技术人员有动机设置上述栅极偏置控制模块，将其分别耦接到所述MOSCap以及复位开关，从而控制其开启和关闭。因此，从属权利要求4、6也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.4如前所述，对比文件4（参见说明书第0029-0056段，图3-8）也公开了利用复位开关对HSAT进行复位，因此本领域的技术人员在对比文件4公开内容的基础上得到权利要求7所保护的方案是显而易见的，因此从属权利要求7也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.5权利要求8请求保护一种用于操作单元结构的方法，参见前文对比文件4公开的技术方案可知，权利要求8与对比文件4的区别特征在于：（1）对比文件4中利用电容附加用晶体管HSAT实现电荷存储功能，而权利要求8利用金属氧化物半导体电容器MOSCap实现电荷存储功能；（2）输出开关，耦接在所述晶体管的第二端子和输出之间，并且配置为将所述输出选择性耦接到所述晶体管的第二端子；将所述输出开关配置为断开状态以用于所述第一操作模式和所述第二操作模式。（3）对比文件4没有明确记载第一节点处的电压随着电荷的存储而增大，并且根据该增加的电压决定模式反转。基于上述区别特征，权利要求8实际解决的技术问题为：如何选择具有电荷存储功能的元件，如何控制累积电荷的读出，以及如何确定模式反转。
对于区别特征（1），参见针对权利要求1的评述，对比文件2公开了像素单元中为了同时满足宽动态范围和高灵敏度的需求，利用MOS电容可实现高照明光条件下存储电荷而低照明光条件下作为电容器的功能的技术手段。在遇到保有上述功能的基础上如何选择具有电荷存储功能的元件的问题时，基于对比文件2的启示，本领域技术人员有动机利用MOS电容代替电容附加用晶体管HSAT，并对对比文件4进行适应性的改进，设置MOS电容，使得MOS电容的第二节点耦接到复位电压。
对于区别特征（2），对比文件4公开了（参见同上）：选择晶体管ADR，该选择晶体管ADR选择控制垂直方向的所希望的水平位置的单位像素并控制向放大晶体管AMP的电源供给。由此，选择晶体管实现了输出开关的功能。
对于区别特征（3），对比文件4的FD处也会累积电荷，随着电荷的累积，该处电压也会发生变化。而且对比文件4确定状态变化的控制信号就相当于阈值电压，虽然对比文件4中没有明确记载如何设置控制信号，但是对于本领域的技术人员来说，通过控制信号大小或者阈值电压来确定是否进行模式反转都是本领域的惯用手段。
因此，在对比文件4的基础上结合对比文件2以及本领域的惯用手段得到权利要求8所要求保护的技术方案对于本领域技术人员是显而易见的。权利要求8不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.6权利要求9、10、14、15的附加技术特征与权利要求2、3、7、4的附加技术特征相对应，因此，权利要求9、10、14、15不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.7对于权利要求11-13，对比文件3公开了如下技术特征（参见说明书第34页第2-9段）：饱和前电荷的测定一边把过饱和电荷的一部分作为噪声处理，一边测定，所以伴随着相对光量增加，噪声电平增加，能测定饱和前电荷的范围变窄。如果产生所述的现象，即使设定用于在低照度信号和高照度信号切换的阈值，在超过电压的峰值，下降的区域中，存在成为所述阈值的光量，只凭使用CFD时的电压是否超过阈值，无法进行正确的阈值的判断。因此，产生所述现象时，分别设定低照度一侧（使用CFD时）的信号的阈值THL和高照度一侧（使用CFD CS）的信号的阈值THH，在两信号都低于各自的阈值时，使用由CFD表示的曲线图的低照度信号S1，在两信号的任意一方超过阈值电压时，使用表示为CFD CS的曲线的高照度信号S1 S2。由此可见，对比文件3公开了如何判断低灵敏度信号和高灵敏度信号中的哪一个信号准确地表示入射到所述光电二极管上的光的强度的作用的技术手段，在面对如何确定准确的信号的问题时，基于对比文件3的启示，本领域技术人员有动机将对比文件3中的技术手段应用于对比文件4。
同时，在入射光具有不饱和电平的情况下，指示存储时间和存储电荷量之间的关系为线性关系，而在入射光超过饱和电平时，指示存储时间和存储电荷量之间的关系为曲线关系，这是本领域的公知常识。因此本领域技术人员有动机在确定高灵敏度信号曲线是线性的，将高灵敏度信号识别为入射到所述光电二极管上的光的强度的准确表示；以及在确定高灵敏度信号曲线是非线性的，将低灵敏度信号识别为入射到所述光电二极管上的光的强度的准确表示。
因此，在对比文件4的基础上结合对比文件2、对比文件3和本领域公知常识得到权利要求11-13所要求保护的技术方案，对本领域技术人员来说是显而易见的。因此，权利要求11-13不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.8权利要求16请求保护一种图像传感器，参见前文对比文件4公开的技术方案可知，权利要求16与对比文件4的区别特征在于：（1）对比文件4中利用电容附加用晶体管HSAT实现电荷存储功能，而权利要求16利用金属氧化物半导体电容器MOSCap实现电荷存储功能；（2）对比文件4中光电二极管的阳极接地，阴极通过读出晶体管RD与浮动扩散FD连接，权利要求16中光电二极管的阴极耦接到电源电压，阳极与第一节点直接连接；（3）图像处理单元；（4）对比文件4没有明确记载第一节点处的电压随着电荷累积而增大，该增大的电压确定模式反转。基于上述区别特征，权利要求16实际解决的技术问题为：如何选择具有电荷存储功能的元件，如何设置光电二极管的连接关系，如何处理接收的电信号，以及如何确定信号反转。
对于区别特征（1），参见针对权利要求1的评述，对比文件2公开了像素单元中为了同时满足宽动态范围和高灵敏度的需求，利用MOS电容可实现高照明光条件下存储电荷而低照明光条件下作为电容器的功能的技术手段。在遇到保有上述功能的基础上如何选择具有电荷存储功能的元件的问题时，基于对比文件2的启示，本领域技术人员有动机利用MOS电容代替电容附加用晶体管HSAT，并对对比文件4进行适应性的改进，设置MOS电容，使得MOS电容的第二节点耦接到复位电压。
对于区别特征（2）和（3），在现有技术中光电二极管通常施加反向电压，在光照下产生反向电流，因此将光电二极管的阳极接地或阴极接电源电压以便在光电二极管上施加反向电压属于本领域的惯用手段。同时，不采用传送晶体管而直接设置浮动扩散属于本领域的惯用手段。利用图像处理器对经过光电变换的电信号进行处理是本领域的惯用手段。
对于区别特征（4），对比文件4的FD处也会累积电荷，随着电荷的累积，该处电压也会发生变化。而且对比文件4确定状态变化的控制信号就相当于阈值电压，虽然对比文件4中没有明确记载如何设置控制信号，但是对于本领域的技术人员来说，通过控制信号大小或者阈值电压来确定是否进行模式反转都是本领域的惯用手段。
因此，在对比文件4的基础上结合对比文件2和本领域的惯用手段得到权利要求16所要求保护的技术方案对于本领域技术人员是显而易见的。权利要求16不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.9权利要求17和19的附加技术特征与权利要求2-4、7的部分附加技术特征相对应，同时，利用图像处理器对经过光电变换的电信号进行处理是本领域的惯用手段。因此，权利要求17和19不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.10权利要求18的附加技术特征被对比文件4公开（参见同上）：定时信号发生电路16分别以规定定时产生用于控制光电二极管PD的累积时间的电子快门控制信号ES、以及对单位像素中的后述的电容附加用晶体管HSAT的开启／关闭动作进行控制的控制信号High-SAT，并提供给垂直移位寄存器12。因此，在对比文件4的基础上结合对比文件2和本领域的惯用手段得到权利要求18所要求保护的技术方案，对本领域技术人员来说是显而易见的。因此，权利要求18不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.11对于权利要求20，对比文件3公开了如下技术特征（参见说明书第34页第2-9段）：饱和前电荷的测定一边把过饱和电荷的一部分作为噪声处理，一边测定，所以伴随着相对光量增加，噪声电平增加，能测定饱和前电荷的范围变窄。如果产生所述的现象，即使设定用于在低照度信号和高照度信号切换的阈值，在超过电压的峰值，下降的区域中，存在成为所述阈值的光量，只凭使用CFD时的电压是否超过阈值，无法进行正确的阈值的判断。因此，产生所述现象时，分别设定低照度一侧（使用CFD时）的信号的阈值THL和高照度一侧（使用CFD CS）的信号的阈值THH，在两信号都低于各自的阈值时，使用由CFD表示的曲线图的低照度信号S1，在两信号的任意一方超过阈值电压时，使用表示为CFD CS的曲线的高照度信号S1 S2。由此可见，对比文件3公开了如何判断低灵敏度信号和高灵敏度信号中的哪一个信号准确地表示入射到所述光电二极管上的光的强度的作用的技术手段，在面对如何确定准确的信号的问题时，基于对比文件3的启示，本领域技术人员有动机将对比文件3中的技术手段应用于对比文件4。同时，上述判断过程利用图像处理单元实现属于本领域的惯用手段。因此，在对比文件4的基础上结合对比文件2、对比文件3和本领域的惯用手段得到权利要求20所要求保护的技术方案，对本领域技术人员来说是显而易见的。因此，权利要求20不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
对复审请求人相关意见的评述
对于复审请求人的意见，合议组在进行创造性评价时已经进行了针对性阐述，这里不再予以陈述。
三、决定
维持国家知识产权局于2019年01月02日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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