CN104054327B - 具有集成周围光检测的图像传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有图像获取模式及周围光感测模式的图像传感器，其包含具有组织成若干行及若干列以用于捕获图像数据及周围光数据的像素单元的像素阵列。读出电路经由列位线耦合到所述像素单元以沿所述列位线读出所述图像数据。周围光检测“ALD”单元选择性地耦合到所述像素阵列以读出所述周围光数据且基于入射于所述像素阵列上的周围光而产生周围光信号。控制电路耦合到所述像素阵列以控制所述像素单元在图像获取期间的所述读出电路与周围光感测期间的所述ALD单元之间的分时。

Description

具有集成周围光检测的图像传感器

技术领域

本发明大体来说涉及图像传感器，且特定来说但非排他地，涉及周围光检测器。

背景技术

图像传感器已变得普遍存在。其广泛用于数码静态相机、蜂窝式电话、安全摄像机、医疗装置、汽车、便携式电子装置及其它应用中。用以制造图像传感器且特定来说CMOS图像传感器(“CIS”)的技术已不断快速地发展。现代图像传感器应用提出了对较快处理速度及较佳图像质量的需求，而同时期望图像传感器的物理大小的小型化。

一些电子装置(例如手机及相机)包含多个图像传感器以执行不同的功能，例如捕获图像及监视用于测量环境的照度的周围光级。在一些情况最中，单个图像传感器可包含两个分离且不同的像素单元阵列，一个阵列专用于图像获取的唯一用途且另一阵列专用于周围光检测的唯一用途。这些独立装置或单一用途像素单元阵列增加了包含用于图像捕获的图像传感器阵列及用于周围光检测的图像传感器阵列两者的消费型电子装置的复杂度、费用及功率消耗。

附图说明

参考以下各图描述本发明的非限制性及非穷尽实施例，其中除非另有说明，否则贯穿各个视图相似参考编号指代相似部件。所述图式未必按比例绘制，而重点放在图解说明正描述的原理。

图1是图解说明根据本发明的实施例具有经集成以对单个像素阵列进行分时的图像获取及周围光检测的成像系统的功能框图。

图2图解说明根据本发明的实施例具有集成有图像获取及周围光检测(“ALD”)功能的滚动快门像素阵列的成像系统的电路。

图3是图解说明根据本发明的实施例用于在用于图像获取的读出电路与用于周围光检测的ALD电路之间对像素阵列进行分时的过程的流程图。

图4图解说明根据本发明的实施例具有集成有图像获取及ALD功能的全局快门像素阵列的成像系统的电路。

图5图解说明根据本发明的实施例的ALD单元的功能框图。

图6是图解说明根据本发明的实施例的ALD单元内的调制电路的操作过程的流程图。

具体实施方式

本文中描述具有对单个像素阵列进行分时的集成式图像获取与周围光检测功能的图像传感器的实施例。在以下描述中，陈述众多特定细节以提供对实施例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，本文中所描述的技术可在不具有所述特定细节中的一或多者的情况下实践，或者借助其它方法、组件、材料等来实践。在其它例子中，未详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作以避免使某些方面模糊。

此说明书通篇所提及的“一个实施例”或“一实施例”意指结合一实施例所描述的特定特征、结构、过程、块或特性包含于本发明的至少一个实施例中。因此，此说明书通篇中各处出现的短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必意指所述短语全部是指同一实施例。在一或多个实施例中，可以任何适合方式组合特定特征、结构或特性。

图1是图解说明根据本发明的实施例具有经集成以对单个像素阵列进行分时的图像获取及周围光检测(“ALD”)的成像系统100的功能框图。所图解说明的实施例成像系统100包含像素阵列105、读出电路110、功能逻辑115、控制电路120及ALD电路125。

像素阵列105为成像传感器单元或像素单元(例如，像素P1、P2、...、Pn)的二维(2D)阵列。在一个实施例中，每一像素单元为互补金属氧化物半导体(CMOS)成像像素。在另一实施例中，每一像素单元为电荷耦合装置(CCD)成像像素。像素阵列105可实施为前侧照明式图像传感器或背侧照明式图像传感器。如所图解说明，每一像素单元布置到一行(例如，行R1到Ry)及一列(例如，列C1到Cx)中以获取一人、地点或物体的图像数据，接着可使用所述图像数据来再现所述人、地点或物体的图像。

在每一像素已获取其图像数据或图像电荷之后，图像数据由读出电路110读出且传送到功能逻辑115。读出电路110可包含列放大电路、模/数(ADC)转换电路或其它。功能逻辑115可简单地存储图像数据或甚至通过应用图像后效果(例如，剪裁、旋转、移除红眼、调整亮度、调整对比或其它)来操纵图像数据。在一个实施例中，读出电路110可沿读出列线一次读出一行图像数据或可使用多种其它技术(未图解说明)读出图像数据，例如串行读出、沿读出行线的列读出或同时对所有像素的全并行读出。应了解，将像素阵列105内的像素单元线指定为一行或一列为任意的且为旋转透视中的一者。如此，术语“行”及“列”的使用仅意欲将两个轴相对于彼此区分开。

控制电路120耦合到像素阵列105且包含用于控制像素阵列105的操作特性的逻辑与驱动器电路。举例来说，可由控制电路120产生复位、行选择、传送及全局快门信号。控制电路120可包含行驱动器、全局快门驱动器，以及其它控制逻辑。控制电路120可产生用于控制图像获取的快门信号。在一个实施例中，快门信号为用于同时启用像素阵列105内的所有像素以在单个获取窗期间同时捕获其相应图像数据的全局快门信号。在替代实施例中，快门信号为借以在连续滚动获取窗期间依序启用每一像素行、列或群组的滚动快门信号。

在一个实施例中，成像系统100为包含于较大电子系统内的子系统。所述电子系统可为移动电话、计算机、数码相机、医疗装置或其它，且可进一步包含用于电子系统的系统级操作或其它功能的计算或处理单元。举例来说，所述电子系统可为也包含中央处理器单元及用于无线通信的射频或微波电子装置的移动电话。

成像系统100在两种操作模式中操作：1)图像获取模式，及2)周围光感测模式(也称为ALD模式)。在图像获取模式期间，像素阵列105由控制电路120操作以获取用于产生图片的图像数据且经由读出电路110读出所述图像数据。在周围光感测模式期间，控制电路120操作像素阵列105以获取周围光数据，将所述周围光数据读取到ALD电路125中以用于产生一或多个周围光信号130的目的。因此，ALD电路125及读出电路110对像素阵列105进行分时，且相同像素单元用于图像获取及周围光感测两者。对像素阵列105进行分时在不牺牲图像分辨率或像素阵列105内的裸片面积的情况下实现若干个可能应用，因为个别像素单元经分时而非单独地指派给单一用途功能。在一个应用中，用以获取图像数据(图片)的相同像素阵列105也可用于运动或接近检测。举例来说，可将平板计算机置于休眠模式中，而ALD电路125保持作用。当用户在像素阵列105前方挥动手时，检测到运动且发出中断信号以唤醒平板计算机。在手机中，ALD电路125可在电话被握持抵靠耳朵时基于所感测的周围亮度或照明而发出中断信号以关断屏幕，且在用户将电话从耳朵移开时唤醒屏幕。ALD电路125可进一步实现安全摄像机中的运动检测，可实施于手机中以作为一种摄像师测光计来测量照度及色彩，且可在电视机中集成到用于视频会议或人类示意动作接口的内置式摄像机模块中，所述人类示意动作接口也用以监视背光的周围亮度及/或色彩控制及运动感测以接通电视。可通过对单个像素阵列进行分时以用于图像获取及周围光感测两者来促进这些及其它应用。

通过对单个像素阵列105进行分时以用于图像获取及周围光检测两者，具有单个像素阵列的图像传感器能够实施两个功能，此减少了总体装置复杂度、成本及功率消耗。可通过在周围光感测期间停用读出电路110及甚至像素中电路的一部分(例如，源极跟随器晶体管)进一步改进成像系统100的功率消耗，因为这些组件可在此操作模式期间空闲。因此，不仅成像系统100提供用于图像获取及ALD两者的具成本效益解决方案，而且ALD功能是非常适合于具有有限功率预算的便携式电子装置的低功率解决方案。

图2图解说明根据本发明的实施例具有经分时用于图像获取及ALD功能两者的滚动快门像素阵列的成像系统200的电路。成像系统200是成像系统100的一个可能实施方案，但图2仅图解说明有效地描述实施例所必需的那些组件。图2图解说明给定行内的两个像素单元205、行驱动器210、开关215A及215B(统称为开关215)、ALD电路125、全局感测线225及局部感测线230。每一像素单元205包含光电传感器PD(例如，光电二极管)、传送晶体管T1、复位晶体管T2、源极跟随器(SF)晶体管T3及行选择(RS)晶体管T4。

成像系统200在两种模式中操作：图像获取模式及周围光感测模式。在图像获取模式期间，传送晶体管T1从行驱动器210接收传送信号TX，传送信号TX将光电传感器PD中所积累的电荷传送到浮动扩散(FD)节点。在图像获取模式期间，断言控制信号CTRL1以将局部感测线230耦合到RSVDD。因此，复位晶体管T2耦合于电源轨RSVDD与FD节点之间以在复位信号RST的控制下对像素单元205进行复位(例如，将FD节点及光电传感器PD放电或充电到预设电压)。

FD节点经耦合以控制源极跟随器晶体管T3的栅极端子，栅极端子将高阻抗输出提供到FD节点。源极跟随器晶体管T3耦合于电源轨VDD与RS晶体管T4之间且产生穿过其沟道的指示FD节点处的电荷的电流。RS晶体管T4在行选择信号RS的控制下将像素单元的输出选择性地耦合到读出线或列位线240。

在图像获取模式中，通过暂时断言复位信号RST及传送信号TX来对光电传感器PD及FD节点进行复位。通过将传送信号TX解除断言并准许入射光将光电传感器PD充电而开始图像获取窗(例如，曝光周期)。由于传送信号TX是在逐行基础上控制，因此称成像系统200具有经由传送信号TX的断言来促进的滚动快门。随着光生电子在光电传感器PD内积累，其电压降低(电子为负电荷载流子)。光电传感器PD上的电压或电荷指示在曝光周期期间入射于光电传感器PD上的光的强度。在曝光周期结束时，将复位信号RST解除断言以隔离FD节点且断言传送信号TX以将光电传感器PD耦合到FD节点。电荷传送致使FD节点的电压下降与在曝光周期期间在光电传感器PD内所积累的光生电子成比例的量。

在周围光感测模式期间，行驱动器210断言复位信号RST及传送信号TX以使晶体管T1与T2两者闭合电路且建立从光电传感器PD穿过晶体管T1及T2的沟道到局部感测线230的传导路径。另外，控制信号CTRL1致使开关215将局部感测线230耦合到全局感测线225及ALD电路125。在周围光感测模式期间，准许入射周围光将光电传感器PD充电；然而，在一些情况中，在图像捕获模式期间周围光的强度可小于入射图像光的强度。每一行中的光电传感器PD上所积累的电荷通过传送晶体管T1及复位晶体管T2在局部感测线230上求和且接着在全局感测线225上在行当中求和。经求和的电荷接着耦合到ALD电路125中。

图3是图解说明根据本发明的实施例用于在用于图像获取的读出电路110与用于周围光检测的ALD电路125之间对像素阵列(例如，像素阵列105)进行分时的过程300的流程图。过程框中的一些或所有过程框出现在过程300中的次序不应认为是限制性的。而是，受益于本发明的所属领域的技术人员将理解可以未图解说明的多种次序或甚至并行地执行所述过程框中的一些过程框。

在过程框305中，成像系统100进入图像获取模式。可经由控制电路120内的逻辑(例如，状态机)来控制此转变。当在图像获取模式中时，完全启用读出电路110及像素中电路且控制信号CTRL1配置开关215以将RSVDD耦合到局部感测线230上。在过程框310中，像素阵列105内的像素单元(例如，像素单元205)基于入射图像光而积累电荷，且经由列位线240将指示所积累的电荷的图像数据读出到读出电路110中(过程框315)。图像获取模式可持续足够长以捕获单个图像或可取决于设计选择而继续数个图像获取循环。如果将获取额外图像(决策框320)，那么过程300返回到过程框310。否则，过程300继续进行到过程框325且退出图像获取模式。在一个实施例中，退出图像获取模式包含将读出电路110中的一些或全部断电或以其它方式停用读出电路110中的一些或全部以当未在使用中时减少其功率消耗。举例来说，列放大器及ADC可经由电源开关使其供应电压停用或减少。在一个实施例中，退出图像获取模式也致使停用像素中电路中的一些以便节省功率。举例来说，可减少或停用施加到源极跟随器晶体管T3的高侧沟道的VDD以节省功率。

在过程框330中，成像系统100进入周围光感测模式(ALD模式)。再次，可经由控制电路120内的逻辑来控制此转变。在ALD模式中，控制信号CTRL1配置开关215以将局部感测线230耦合到全局感测线225。借助此配置，ALD电路125通过复位晶体管T2且在复位信号RST的控制下选择性地耦合到像素单元205中。在过程框335中，通过将像素阵列105暴露于入射周围光来获取周围光数据。经由传送信号TX的断言将周围光数据传送到FD节点且经由复位信号RST的断言将其耦合到局部感测线230上。在一个实施例中，当在周围光感测模式中时传送信号TX及复位信号RST保持被断言(例如，耦合到VDD)。以此方式，通过给定局部感测线230将由一行中的每一像素单元205获取的周围光数据求和且将局部感测线230求和到全局感测线225上，借此将整个像素阵列105的经求和的周围光值提供到ALD电路125(过程框340)。在过程框345中，ALD电路125分析周围光数据以产生指示入射于像素阵列105上的周围光的周围光信号。结合图5及6更详细地论述ALD电路125的操作。ALD模式可持续足够长以捕获单个经求和周围光数据集或可取决于设计选择而继续数个循环。如果将执行额外循环(决策框350)，那么过程300返回到过程框335。否则，过程300继续进行到过程框355且退出ALD模式。

图4图解说明根据本发明的实施例具有集成有图像获取及ALD功能的全局快门像素阵列的成像系统400的电路。成像系统400是成像系统100的一个可能实施方案，但图4仅图解说明有效地描述实施例所必需的那些组件。图4图解说明单个像素单元405的内部组件。

像素单元405类似于像素单元205，但还包含全局快门晶体管T5，全局快门晶体管T5具有耦合于局部感测线430与光电传感器PD之间的沟道及经耦合以从全局快门驱动器440接收全局快门信号GS的栅极端子。局部感测线430响应于控制信号CTRL2而经由开关415将像素单元405的列耦合到全局感测线425。在此实施例中，经由全局快门信号GS的断言通过全局快门晶体管T5从像素阵列105读出周围光数据。此外，复位晶体管T2的高沟道侧永久地耦合到RSVDD电源轨。

在图像获取操作模式期间，开关415经配置以将来自全局快门驱动器440的电压VGS耦合到全局快门晶体管T5的沟道。通过以下方式来实施全局快门：将光电传感器PD保持到VGS直到图像获取窗为止，此时通过全局快门驱动器440将到像素阵列105的全局快门信号GS全局地解除断言，且光电传感器PD开始图像获取。全局快门晶体管T5的存在允许像素阵列的所有像素单元405同时对光进行积分。对于高速度图像或视频应用，全局快门可为优选的以最小化原本由滚动快门实施方案所形成的运动失真。分别通过传送信号TX及复位信号RST控制图像数据传送及FD节点复位。

在周围光感测模式期间，准许入射周围光将光电传感器PD充电。同样，由于在图像获取模式期间周围光的强度可小于入射图像光的强度，因此在每一列中的光电传感器PD上所积累的电荷在局部感测线430上求和且接着通过开关415在全局感测线425上在列当中求和。全局快门晶体管T5在ALD模式期间经由全局快门信号GS的断言将光电传感器PD耦合到局部感测线430。在ALD模式期间，停用或以其它方式将读出电路110及在一些情况中源极跟随器晶体管T3置于低功率状态中。

图5是图解说明根据本发明的实施例的ALD单元500的功能框图。ALD单元500是ALD电路125的一个可能实施方案。ALD单元500的所图解说明实施例包含调制电路505、求和逻辑510、逻辑单元515及偏置控制逻辑520。调制器电路505的所图解说明实施例包含充电源525、开关530、比较器535及锁存器540。逻辑单元515的所图解说明实施例包含计算逻辑545及比较逻辑550。

在一个实施例中，ALD单元500作为一阶Δ-δ模/数转换器(“ADC”)操作，其将全局感测线560上的可变模拟信号转换成由比较器535输出的经调制信号。接着通过锁存器540使经调制信号与时钟信号CLK同步且作为经调制信号541在样本输出Q上输出。将经调制信号541反馈到开关530(例如，晶体管开关)的控制端子以选择性地启用/停用开关530。当使开关530闭合电路时，节点N1耦合到充电源525。可借助用于将节点N1处的电压与参考电压VREF进行比较的模拟比较器来实施比较器535。锁存器540可实施为触发器，例如具有样本输入D、样本输出Q及时钟输入CLK的D触发器。下文结合图6详细地论述调制电路505的操作。

在一个实施例中，充电源525为电流源。在一个实施例中，充电源525为能够以由偏置控制逻辑520选择的可变速率将节点N1充电的可变充电源。偏置控制逻辑520补偿周围光的强度且适当地调整充电源525的充电速率。通过调整充电源525的充电速率，可调整ALD单元500的照度范围以补偿从像素阵列输出的较强/较弱信号。

求和逻辑510经耦合以接收经调制信号541及时钟信号CLK。基于经调制信号541及时钟信号CLK，求和逻辑510随着时间将经调制信号541求和或积分以产生数字值542。换句话说，数字值542与在一时间周期内求和的经调制信号541的双态切换频率成比例，所述双态切换频率与入射于像素阵列上的周围光的强度成比例，如结合图6所论述。在一个实施例中，使用数字信号处理(“DSP”)技术在硬件中实施求和逻辑510。将数字值542反馈到偏置控制逻辑520以通过增加充电源525的偏置电流来补偿较大值(即，较高强度周围照明)。

进一步将数字值542提供到逻辑单元515以用于产生一或多个周围光信号130。举例来说，比较逻辑550可包含数字比较器及缓冲器(例如，锁存器)。缓冲器可存储来自先前循环的数字值542且比较器用以确定当前数字值542与先前数字值542之间的改变的阈值。如果改变足够大，那么比较逻辑550可产生周围光信号作为运动或接近中断信号。在一个实施例中，开关215或415可经选择性地应用以从像素阵列105的不同区(例如，四分体或半体)单独地读出周围光数据，且可将从这些区所获得的数字值542进行比较并确定其阈值以实施另一运动感测功能。在此情况中，输出周围光信号作为指示已感测像素阵列105的视场内的运动阈值水平的运动中断信号。在替代实施例中，像素阵列105的每一区可耦合到独立ALD电路，所述独立ALD电路耦合到与独立组的局部感测线、全局感测线及开关相关联的区，以促进从每一区并行读出周围光数据。

计算逻辑545可包含乘法器电路(例如，换算器)以将数字值542转换成像素阵列的总照度值。在一个实施例中，局部感测线230或430可各自耦合到仅给定色彩的像素。通过开关215或415的色彩选择性断言，可将色彩特定周围光数据单独地读取到ALD单元500及计算逻辑545中，其用以将周围光信号产生为一系列色彩信号(例如，红色、绿色、蓝色强度值)。在一个实施例中，成像系统100可包含多个ALD电路125(例如，三个)，每一像素色彩群组(例如，红色、绿色、蓝色色彩群组)一个ALD电路。这多个ALD电路125可借助其自身组的重复全局感测线、局部感测线及开关耦合到像素阵列内的其对应像素色彩群组。

图6是图解说明根据本发明的实施例的调制电路505的操作过程600的流程图。过程框中的一些或所有过程框出现在过程600中的次序不应认为是限制性的。而是，受益于本发明的所属领域的技术人员将理解可以未图解说明的多种次序执行过程框中的一些过程框。

在过程框605中，将ALD单元500通电且将周围光数据从像素阵列105内的光电传感器传送到全局感测线560。在过程框610中，周围光数据(例如，光生电子电荷)具有将耦合到比较器535的正输入的节点N1朝向接地(GND)下拉的效应。应了解，可修改图5的电路以代替地使用正光生电荷载流子(即，电穴)将节点N1朝向高供应电压VCC上拉。

在决策框615中，当节点N1上的电压被拉到低于耦合到比较器535的负端子的参考电压VREF时，将来自比较器535的经调制信号双态切换为低态‘0’(过程框620)。通过锁存器540使由比较器535输出的经调制信号与时钟信号CLK同步。在过程框625中，锁存器540将其样本输入D上的‘0’值锁存到其样本输出Q。

经调制信号541(从比较器535输出的经调制信号的经同步版本)反馈到控制开关530且选择性地启用/停用节点N1的充电。在过程框630中，经调制信号541的‘0’值致使开关530闭合电路，借此将充电源525耦合到节点N1。在过程框635中，充电源525开始将节点N1充电直到节点N1上的电压(VN1)被拉到高于VREF为止(决策框640)。一旦VN1大于VREF，比较器535便将其输出双态切换为高态‘1’(过程框645)，其接着由锁存器540从其样本输入D锁存到其样本输出Q(过程框650)。因此，锁存器540操作以根据节点N1上的电压VN1产生‘0’脉冲或‘1’脉冲。所述脉冲具有由时钟信号CLK的宽度确定的脉冲宽度。最后，在过程框655中，在经调制信号541的控制下使开关530断开电路。接着过程600返回到过程框610且重复以产生经调制信号541。

包含发明摘要中所描述内容的本发明的所图解说明实施例的以上描述并非打算为穷尽性或将本发明限制于所揭示的精确形式。尽管出于说明性目的而在本文中描述本发明的特定实施例及实例，但如相关领域的技术人员将认识到，可在本发明的范围内做出各种修改。举例来说，在一个实施例中，可从像素单元省略RS晶体管T4。省略RS晶体管T4将不会影响像素单元在周围光检测模式期间的操作。在一个实施例中，两个或两个以上光电二极管共享像素单元的像素电路，例如复位晶体管、源极跟随器晶体管或行选择晶体管。

可根据以上详细描述对本发明做出这些修改。所附权利要求书中所使用的术语不应理解为将本发明限制于说明书中所揭示的特定实施例。相反，本发明的范围将完全由所附权利要求书来确定，所述权利要求书将根据所创建的权利要求解释原则来加以理解。

Claims (18)

1.一种图像传感器，其包括：

像素阵列，其包含组织成若干行及若干列的多个像素单元，所述像素阵列用于捕获图像数据及周围光数据；

读出电路，其经由列位线耦合到所述像素单元以沿所述列位线读出所述图像数据；

周围光检测“ALD”单元，其选择性地耦合到所述像素阵列以读出所述周围光数据且基于入射于所述像素阵列上的周围光而产生周围光信号；

控制电路，其耦合到所述像素阵列以控制所述像素单元在所述图像传感器的图像获取操作模式期间的所述读出电路与所述图像传感器的周围光感测操作模式期间的所述ALD单元之间的分时；

若干局部感测线，其各自耦合到所述像素单元的对应群组以组合来自所述像素单元的所述对应群组的所述周围光数据；

全局感测线，其耦合到所述ALD单元且选择性地耦合到所述局部感测线以用于组合从所述局部感测线接收的所述周围光数据；及

多个开关，其各自耦合于所述全局感测线与所述局部感测线中的对应一者之间，其中所述控制电路经耦合以控制所述开关。

2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述控制电路耦合到所述读出电路以在所述图像传感器的所述图像获取操作模式期间启用所述读出电路并在所述周围光感测操作模式期间停用所述读出电路，且在所述图像获取操作模式期间将所述ALD单元与所述像素阵列解耦并在所述周围光感测操作模式期间将所述ALD单元耦合到所述像素阵列。

3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述局部感测线中的每一者各自耦合到所述像素单元的对应行以在经由所述列读出线沿所述列读出所述图像数据时沿所述行读出所述周围光数据。

4.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述局部感测线耦合到所述像素单元内的复位晶体管的沟道端子，且所述开关选择性地将所述局部感测线耦合到复位电压以在所述图像获取操作模式期间对所述像素单元进行复位及耦合到所述全局感测线以在所述周围光感测操作模式期间读出所述周围光数据。

5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述局部感测线中的每一者各自耦合到所述像素单元的对应列以沿所述列读出所述周围光数据，且经由所述列读出线沿所述列读出所述图像数据。

6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述像素阵列的所述像素单元中的每一者包含两者均耦合到光敏元件的全局快门晶体管及传送晶体管，且其中所述全局快门晶体管的沟道耦合于所述光敏元件与给定局部感测线之间。

7.根据权利要求6所述的图像传感器，其中在所述图像获取操作模式期间，所述全局快门晶体管经耦合以提供全局快门且所述传送晶体管经耦合以将所述图像数据传送输出到所述读出电路，其中在所述周围光感测操作模式期间，所述周围光数据通过所述全局快门晶体管的所述沟道耦合到所述ALD单元。

8.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述ALD单元包括：

调制器电路，其耦合到所述全局感测线以基于所述周围光数据而产生经调制信号，所述经调制信号以与入射于所述像素阵列上的所述周围光的强度实质上成比例的速率双态切换；

求和逻辑，其耦合到所述调制器电路以将所述经调制信号的双态切换速率转换为指示所述周围光的所述强度的数字值；及

逻辑单元，其经耦合以接收所述数字值，且如果所述数字值满足预定条件那么产生所述周围光信号。

9.根据权利要求8所述的图像传感器，其中所述逻辑单元包括比较逻辑，所述比较逻辑将所述数字值的当前值与先前值进行比较，且如果所述当前值与所述先前值之间的差满足阈值差那么产生所述周围光信号作为中断信号。

10.根据权利要求8所述的图像传感器，其中所述逻辑单元包括将所述数字值转换为照度值且输出所述周围光信号作为所述照度值的计算逻辑。

11.根据权利要求8所述的图像传感器，其中所述逻辑单元包括将所述数字值转换为色彩值且输出所述周围光信号作为所述色彩值的计算逻辑。

12.根据权利要求1所述的图像传感器，其进一步包括：

多个ALD单元；及

多个局部感测线组，其中所述局部感测线组中的每一者耦合到所述像素单元的不同色彩群组；及

多个全局感测线，其各自将所述ALD单元中的对应一者选择性地耦合到所述局部感测线的对应组以使得所述ALD单元中的每一者测量单个色彩的周围光。

13.一种在图像获取与周围光检测“ALD”功能之间对图像传感器内的像素阵列的像素单元进行分时的方法，所述方法包括：

在所述图像传感器的图像获取模式期间借助所述像素单元获取图像数据；

沿列位线将来自所述像素单元的所述图像数据读出到读出电路中；

将所述图像传感器从所述图像获取模式转变到ALD模式；

在所述ALD模式期间借助所述像素单元获取周围光数据；及

将所述周围光数据从所述像素单元读取到ALD电路中以基于入射于所述像素单元上的周围光而产生周围光信号，

其中将所述图像传感器从所述图像获取模式转变到所述ALD模式包括将所述像素单元内的全局快门晶体管的沟道耦合到所述ALD电路，

其中将所述周围光数据从所述像素单元读取到所述ALD电路中包括通过所述全局快门晶体管的所述沟道读取所述周围光数据。

14.根据权利要求13所述的方法，其中将所述图像传感器从所述图像获取模式转变到所述ALD模式包括：

在所述ALD模式期间停用所述读出电路以减少所述图像传感器的功率消耗。

15.根据权利要求14所述的方法，其中将所述图像传感器从所述图像获取模式转变到所述ALD模式进一步包括：

在所述ALD模式期间停用所述像素单元内的源极跟随器晶体管以减少所述图像传感器的功率消耗。

16.根据权利要求13所述的方法，其中所述周围光信号包括指示入射于所述像素阵列上的所述周围光的总强度的照度值。

17.根据权利要求13所述的方法，其中所述周围光信号包括单独色彩强度信号，其中基于色彩像素单元的单独色彩群组从所述像素阵列单独地读出所述周围光数据。

18.根据权利要求13所述的方法，其中所述周围光信号包括运动中断信号，其中从所述像素阵列的不同区单独地读出所述周围光数据且将来自所述不同区的所述周围光数据进行比较以产生所述运动中断信号。