CN113676681A - 图像感测装置及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了图像感测装置及其操作方法。公开了一种图像感测装置，该图像感测装置包括：多个电流单元，基于多个使能信号来调节要使用的电流单元的总数，并且基于重置信号和多个选择信号来依次控制所述多个电流单元；电流‑电压转换电路，其被设置为将从所述多个电流单元当中的使用的电流单元供应的多个单位电流转换为斜坡信号；以及第一控制电路，其被设置为基于与斜坡信号的斜率对应的最大转换码值来生成所述多个使能信号。

Description

图像感测装置及其操作方法
技术领域
本公开的各种实施方式涉及半导体设计技术，更具体地，涉及一种图像感测装置及其操作方法。
背景技术
图像感测装置利用对光做出反应的半导体的性质来捕获图像。通常，存在两种类型的图像感测装置：电荷耦合器件(CCD)图像感测装置和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像感测装置。近来，由于CMOS图像感测装置允许模拟控制电路和数字控制电路二者直接实现于单个集成电路(IC)上，所以CMOS图像感测装置得以广泛使用。
发明内容
本公开的各种实施方式涉及一种当通过飞行时间(ToF)技术来测量深度信息时可根据使用环境或条件灵活地调节模数(A/D)转换范围的图像感测装置以及该图像感测装置的操作方法。
根据实施方式，一种图像感测装置可包括：多个电流单元，基于多个使能信号来调节要使用的电流单元的总数，并且基于重置信号和多个选择信号来依次控制所述多个电流单元；电流-电压转换电路，其被设置为将从所述多个电流单元当中的使用的电流单元供应的多个单位电流转换为斜坡信号；以及第一控制电路，其被设置为基于与斜坡信号的斜率对应的最大转换码值来生成所述多个使能信号。
可根据从对象反射的反射光与存在于对象的周边的背景光之间的比率来确定最大转换码值。
所述多个电流单元当中的未使用的至少一个电流单元可与斜坡信号的输出端子电断开(decouple)。
所述多个电流单元中的每一个可包括：开关控制电路，其被设置为生成开关控制信号，该开关控制信号基于重置信号而被启用，基于所述多个选择信号当中的至少一个对应选择信号而被停用，并且基于所述多个使能信号当中的对应使能信号而被停用；以及单位电流供应电路，其被设置为基于开关控制信号将单位电流选择性地供应给斜坡信号的输出端子。
开关控制电路可包括：锁存器，其联接在第一节点和第二节点之间，并且被设置为锁存开关控制信号；重置元件，其联接在第一节点与预定电压端子之间，并且被设置为基于重置信号启用开关控制信号；至少一个选择元件，其联接在第二节点与所述预定电压端子之间，并且被设置为基于所述至少一个选择信号停用开关控制信号；以及禁用元件，其联接在第二节点与所述预定电压端子之间，并且被设置为基于对应使能信号停用开关控制信号。
单位电流供应电路可基于偏置电压来调节单位电流的量，并且可与最大转换码值对应地调节偏置电压的电压电平。
该图像感测装置还可包括被设置为生成偏置电压的第二控制电路，基于最大转换码值来调节该偏置电压的电压电平，并且所述多个电流单元中的每一个可基于偏置电压来调节单位电流的量。
根据实施方式，一种图像感测装置可包括：像素阵列，其被设置为基于入射光来生成多个像素信号；信号转换器，其被设置为基于所述多个像素信号和斜坡信号来生成多个数字信号；以及斜坡信号发生器，其包括多个电流单元，并且被设置为通过基于与斜坡信号的斜率对应的最大转换码值调节所述多个电流单元当中的要使用的电流单元的总数并且基于多个选择信号和重置信号依次控制要使用的电流单元来生成斜坡信号。
可根据从对象反射的反射光与存在于对象的周边的背景光之间的比率来确定最大转换码值，反射光和背景光被包括在入射光中。
所述多个电流单元当中的未使用的至少一个电流单元可与斜坡信号的输出端子电断开。
斜坡信号发生器可基于最大转换码值来调节斜坡信号的斜率，斜坡信号的摆动范围被固定。
信号转换器可根据斜坡信号的斜率来调节模数(A/D)转换范围，并且根据A/D转换范围来生成所述多个数字信号。
斜坡信号发生器可包括：所述多个电流单元，基于多个使能信号来调节要使用的电流单元的总数，并且基于多个选择信号和重置信号来依次控制所述多个电流单元；电流-电压转换电路，其被设置为将从所述多个电流单元当中的使用的电流单元供应的多个单位电流转换为斜坡信号；以及第一控制电路，其被设置为基于最大转换码值来生成所述多个使能信号。
所述多个电流单元中的每一个可包括：开关控制电路，其被设置为生成开关控制信号，该开关控制信号基于重置信号而被启用，基于所述多个选择信号当中的至少一个对应选择信号而被停用，并且基于所述多个使能信号当中的对应使能信号而被停用；以及单位电流供应电路，其被设置为基于开关控制信号将单位电流选择性地供应给斜坡信号的输出端子。
开关控制电路可包括：锁存器，其联接在第一节点和第二节点之间，并且被设置为锁存开关控制信号；重置元件，其联接在第一节点与预定电压端子之间，并且被设置为基于重置信号启用开关控制信号；至少一个选择元件，其联接在第二节点与所述预定电压端子之间，并且被设置为基于所述至少一个选择信号停用开关控制信号；以及禁用元件，其联接在第二节点与所述预定电压端子之间，并且被设置为基于对应使能信号停用开关控制信号。
单位电流供应电路可基于偏置电压来调节单位电流的量，并且可与最大转换码值对应地调节偏置电压的电压电平。
斜坡信号发生器还可包括被设置为生成偏置电压的第二控制电路，基于最大转换码值来调节该偏置电压的电压电平，并且所述多个电流单元中的每一个可基于偏置电压来调节单位电流的量。
根据实施方式，一种图像感测装置的操作方法可包括以下步骤：向对象发射发射光；接收背景光以及从对象反射的反射光；基于斜坡信号以及从像素阵列输出的像素信号来根据与斜坡信号的斜率对应的模数(A/D)转换范围生成数字信号，根据指示反射光与背景光之间的比率的使用环境来调节斜坡信号的斜率；以及基于数字信号来测量距对象的深度。
可通过依次控制多个电流单元当中的要使用的电流单元来生成斜坡信号。
所述多个电流单元当中的未使用的至少一个电流单元可与斜坡信号的输出端子电断开。
根据实施方式，一种图像感测装置可包括：控制电路，其被设置为生成控制信号，该控制信号的电平取决于配置入射光的反射光和背景光之间的比率；多个电流单元，各个电流单元根据所述比率来操作并且被设置为根据控制信号来生成单位电流；以及斜坡信号电路，其被设置为基于所生成的单位电流来生成斜坡信号。
附图说明
图1是示出根据实施方式的图像感测装置的框图。
图2是示出诸如图1所示的一对像素的电路图。
图3是示出诸如图1所示的斜坡信号发生器的框图。
图4是示出诸如图3所示的斜坡信号发生电路的框图。
图5是示出诸如图4所示的第一电流单元的电路图。
图6至图9是示出诸如图1所示的图像感测装置的操作的时序图。
具体实施方式
下面参照附图详细描述各种实施方式，以便使得本公开所属领域的技术人员能够实践并容易地实施本发明。贯穿本说明书，对“实施方式”等的引用未必仅指一个实施方式，并且对任何这种短语的不同引用未必指相同的实施方式。当在本文中使用时，术语“实施方式”未必指所有实施方式。
贯穿本说明书，当元件被称为“连接到”或“联接到”另一元件时，元件可直接连接到或联接到另一元件，或者在其间插置有一个或更多个元件的情况下电连接到或联接到另一元件。另外，还将理解，当在本文中使用时，术语“包括”和“包含”指定存在所述元件，但不排除一个或更多个其它元件的存在或添加。在以下描述中，一些组件以单数形式描述，但本公开不限于此；将理解，组件可形成为多个。
图1是示出根据实施方式的图像感测装置100的框图。
参照图1，图像感测装置100可使用飞行时间(ToF)方法来测量其距对象200的距离(即，深度)。例如，图像感测装置100可通过检测发射到对象200的发射光MS与从对象200反射的入射光RS之间的相位差来测量或计算深度。例如，图像感测装置100可包括光发射器110、行控制器130、相位控制器140、像素阵列150、斜坡信号发生器160、信号转换器170和图像处理器180。深度测量可在深度信息中具体实现或由深度信息表示。
光发射器110可将发射光MS输出到对象200。例如，发射光MS可以是周期性地切换的周期性信号。发射光MS可由对象200反射，并且作为入射光RS输入到像素阵列150。实际上，入射光RS可包括由对象200反射的反射光以及存在于对象200的周边的背景光。
行控制器130可为各行生成用于控制像素阵列150的多个行控制信号CTRLs。例如，行控制器130可生成用于控制布置在像素阵列150的第一行中的像素的第一行控制信号，并且生成用于控制布置在像素阵列150的第n行中的像素的第n行控制信号，其中“n”是大于2的自然数。
相位控制器140可生成具有不同相位的第一控制信号MIXA和第二控制信号MIXB。例如，第一控制信号MIXA和第二控制信号MIXB可具有180度的相位差。第一控制信号MIXA和第二控制信号MIXB可具有与发射光MS相同的周期，并且第一控制信号MIXA和第二控制信号MIXB中的任一个可具有与发射光MS相同的相位。
像素阵列150可基于入射光RS、多个行控制信号CTRLs以及第一控制信号MIXA和第二控制信号MIXB来生成多个像素信号VPXs。像素阵列150可包括用于测量距对象200的深度的至少一个单位像素。例如，单位像素可基于多个行控制信号CTRLs来选择，并且基于第一控制信号MIXA和第二控制信号MIXB以及入射光RS来生成第一像素信号VPX1和第二像素信号VPX2。下面参照图2更详细地描述单位像素。
斜坡信号发生器160可生成斜坡信号VRAMP。斜坡信号发生器160可在斜坡信号VRAMP的摆动范围固定的状态下根据使用环境或条件来调节斜坡信号VRAMP的斜率。换言之，斜坡信号发生器160可根据使用环境在相同的摆动范围内调节斜坡信号VRAMP的斜升时间。下面参照图3至图5更详细地描述斜坡信号发生器160。
信号转换器170可基于多个像素信号VPXs和斜坡信号VRAMP来生成多个数字信号DADCs。信号转换器170可根据斜坡信号VRAMP的斜率或斜升时间来调节模数(A/D)转换范围，并且根据A/D转换范围来生成多个数字信号DADCs。例如，信号转换器170可包括模数转换器。
图像处理器180可基于多个数字信号DADCs来测量距对象200的深度。例如，图像处理器180可通过对第一像素信号VPX1和第二像素信号VPX2执行减法处理来测量或计算深度。
图2是示出图1所示的单位像素的电路图。
参照图2，单位像素可包括一对像素。例如，这一对像素可包括第一像素TAPA和第二像素TAPB。
第一像素TAPA可基于重置信号RX、传输信号TX、选择信号SX和第一控制信号MIXA来生成第一像素信号VPX1。重置信号RX、传输信号TX和选择信号SX可被包括在上述多个行控制信号CTRLs中。例如，第一像素TAPA可包括第一感测电路P1、第一重置电路RT1、第一传输电路TT1、第一电荷存储电路C1、第一驱动电路DT1和第一选择电路ST1。
第一感测电路P1可联接在第一节点N1与第一低电压端子之间。第一感测电路P1可基于第一控制信号MIXA来生成与入射光RS对应的第一电荷。第一感测电路P1可包括光电二极管。
第一重置电路RT1可联接在第一高电压端子与第一节点N1之间。第一重置电路RT1可基于重置信号RX来重置第一感测电路P1和第一电荷存储电路C1。
第一传输电路TT1可联接在第一节点N1与第一浮置扩散节点FD1之间。第一传输电路TT1可基于传输信号TX重置第一电荷存储电路C1并将从第一感测电路P1生成的第一电荷传输至第一电荷存储电路C1。
第一电荷存储电路C1可联接在第一浮置扩散节点FD1与第一低电压端子之间。第一电荷存储电路C1可存储第一电荷。例如，第一电荷存储电路C1可以是寄生电容器。
第一驱动电路DT1可联接在第一高电压端子与第一选择电路ST1之间。第一驱动电路DT1可基于加载在第一浮置扩散节点FD1上的电压来利用通过第一高电压端子供应的高电压驱动第一列线COL1。
第一选择电路ST1可联接在第一驱动电路DT1与第一列线COL1之间。第一选择电路ST1可基于选择信号SX将第一驱动电路DT1选择性地联接到第一列线COL1。第一选择电路ST1可通过第一列线COL1来输出第一像素信号VPX1。
第二像素TAPB可基于重置信号RX、传输信号TX、选择信号SX和第二控制信号MIXB来生成第二像素信号VPX2。例如，第二像素TAPB可包括第二感测电路P2、第二重置电路RT2、第二传输电路TT2、第二电荷存储电路C2、第二驱动电路DT2和第二选择电路ST2。
第二感测电路P2可联接在第二节点N2与第一低电压端子之间。第二感测电路P2可基于第二控制信号MIXB来生成与入射光RS对应的第二电荷。第二感测电路P2可包括光电二极管。
第二重置电路RT2可联接在第一高电压端子与第二节点N2之间。第二重置电路RT2可基于重置信号RX来重置第二感测电路P2和第二电荷存储电路C2。
第二传输电路TT2可联接在第二节点N2与第二浮置扩散节点FD2之间。第二传输电路TT2可基于传输信号TX重置第二电荷存储电路C2并将从第二感测电路P2生成的第二电荷传输至第二电荷存储电路C2。
第二电荷存储电路C2可联接在第二浮置扩散节点FD2与第一低电压端子之间。第二电荷存储电路C2可以是寄生电容器。
第二驱动电路DT2可联接在第一高电压端子与第二选择电路ST2之间。第二驱动电路DT2可基于加载在第二浮置扩散节点FD2上的电压来利用通过第一高电压端子供应的高电压驱动第二列线COL2。
第二选择电路ST2可联接在第二驱动电路DT2与第二列线COL2之间。第二选择电路ST2可基于选择信号SX将第二驱动电路DT2选择性地联接到第二列线COL2。第二选择电路ST2可通过第二列线COL2输出第二像素信号VPX2。
图3是示出图1所示的斜坡信号发生器160的框图。
参照图3，斜坡信号发生器160可包括第一控制电路161、第二控制电路163和斜坡信号发生电路165。
第一控制电路161可基于包括在A/D转换范围中的A/D转换码值中的最大转换码值MAXC来生成多个使能信号ENBs。可随着调节A/D转换范围一起调节最大转换码值MAXC。可根据从对象200反射的反射光与存在于对象200的周边的背景光之间的比率来确定最大转换码值MAXC。尽管本实施方式描述了第一控制电路161被包括在斜坡信号发生器160中的示例，但本发明不限于此；第一控制电路161可被包括在控制图像感测装置100的总体操作的定时控制器(未示出)中。
第二控制电路163可基于最大转换码值MAXC来生成偏置电压VB。可根据最大转换码值MAXC来调节偏置电压VB。尽管本实施方式描述了第二控制电路163被包括在斜坡信号发生器160中的示例，但本发明不限于此；第二控制电路163可被包括在定时控制器(未示出)中。
斜坡信号发生电路165可基于多个使能信号ENBs、偏置电压VB、重置信号RST、多个行选择信号ROWs和多个列选择信号COLs来生成斜坡信号VRAMP。例如，斜坡信号发生电路165可基于偏置电压VB来调节斜坡信号VRAMP的斜率，基于多个使能信号ENBs来固定斜坡信号VRAMP的摆动范围，并基于重置信号RST、多个行选择信号ROWs和多个列选择信号COLs来使斜坡信号VRAMP斜升。重置信号RST、多个行选择信号ROWs和多个列选择信号COLs可从定时控制器(未示出)生成。
图4是示出图3所示的斜坡信号发生电路165的框图。
参照图4，斜坡信号发生电路165可包括多个电流单元CELL1至CELLn、第一电流-电压转换电路R1和第二电流-电压转换电路R2。
可基于多个使能信号ENBs来调节电流单元CELL1至CELLn的总数。例如，可根据A/D转换范围来调节多个电流单元CELL1至CELLn当中的要使用的电流单元的数量。可基于多个行选择信号ROWs当中的对应行选择信号、多个列选择信号COLs当中的对应列选择信号和重置信号RST来依次控制多个电流单元CELL1至CELLn当中的使用的电流单元。例如，当依次控制“n”个电流单元CELL1至CELLn时，可能需要“a”个行选择信号ROW1至ROWa和“b”个列选择信号COL1至COLb(n＝a*b)。本文中，“n”是大于2的自然数，“a”是大于1的自然数，“b”是大于1的自然数。多个电流单元CELL1至CELLn中的每一个可向第一输出端子VOUT和第二输出端子VOUTB之一选择性地供应单位电流。可通过第一输出端子VOUT生成斜坡信号VRAMP。作为参考，可通过第二输出端子VOUTB生成在与斜坡信号VRAMP相反的方向上斜升的斜坡信号。尽管本实施方式描述了使用通过第一输出端子VOUT生成的斜坡信号VRAMP的示例，但是本发明不限于此；根据设计，可使用通过第二输出端子VOUTB生成的斜坡信号。
第一电流-电压转换电路R1可将从多个电流单元CELL1至CELLn当中的使用的电流单元供应给第一输出端子VOUT的单位电流转换为斜坡信号VRAMP。例如，第一电流-电压转换电路R1可包括联接在第一输出端子VOUT与接地电压端子之间的电阻器。
第二电流-电压转换电路R2可将从多个电流单元CELL1至CELLn供应给第二输出端子VOUTB的单位电流转换为斜坡信号。例如，第二电流-电压转换电路R2可包括联接在第二输出端子VOUTB与接地电压端子之间的电阻器。
图5是示出图4所示的第一电流单元CELL1的电路图。
参照图5，第一电流单元CELL1可包括第一开关控制电路SCC1和第一单位电流供应电路UC1。
第一开关控制电路SCC1可基于重置信号RST、第一行选择信号ROW1、第一列选择信号COL1和第一使能信号ENB1来生成第一开关控制信号Q1和第一反相开关控制信号QB1。例如，第一开关控制信号Q1可基于重置信号RST而被启用，可基于第一行选择信号ROW1和第一列选择信号COL1而被停用，并且可基于第一使能信号ENB1而被停用。第一反相开关控制信号QB1可以是第一开关控制信号Q1的反相信号。
第一开关控制电路SCC1可包括第一锁存器LAT1、第一重置元件T11、第一行选择元件T12、第一列选择元件T13和第一禁用元件T14。
第一锁存器LAT1可联接在第一节点与第一反相节点之间。例如，第一锁存器LAT1可锁存第一开关控制信号Q1和第一反相开关控制信号QB1，通过第一节点输出第一开关控制信号Q1，并且通过第一反相节点输出第一反相开关控制信号QB1。
第一重置元件T11可联接在第一反相节点与第二低电压端子之间。第二低电压端子可与第一低电压端子相同或不同。第一重置元件T11可基于重置信号RST启用第一开关控制信号Q1并停用第一反相开关控制信号QB1。例如，重置元件T11可包括NMOS晶体管，该NMOS晶体管具有输入有重置信号RST的栅极端子以及联接在第一反相节点与第二低电压端子之间的漏极端子和源极端子。
第一行选择元件T12和第一列选择元件T13可串联联接在第一节点与第二低电压端子之间。当基于第一行选择信号ROW1将第一行选择元件T12使能，并且基于第一列选择信号COL1将第一列选择元件T13使能时，第一开关控制信号Q1可被停用，并且第一反相开关控制信号QB1可被启用。尽管本实施方式描述了配置第一行选择元件T12和第一列选择元件T13的示例，但是根据设计，可仅配置第一行选择元件T12和第一列选择元件T13中的一个。
第一禁用元件T14可联接在第一节点与第二低电压端子之间。当基于第一使能信号ENB1将第一禁用元件T14使能时，第一开关控制信号Q1可被停用，并且第一反相开关控制信号QB1可被启用。
第一单位电流供应电路UC1可包括第一电流源SF1、第一开关SW11和第一反相开关SW12。
第一电流源SF1可联接在第二高电压端子与第一公共节点之间。第二高电压端子可与第一高电压端子相同或不同。第一电流源SF1可基于偏置电压VB生成单位电流。可根据偏置电压VB来调节单位电流的量。单位电流的量与斜坡信号VRAMP的斜率有关。
第一开关SW11可联接在第一电流源SF1与第一输出端子VOUT之间。第一开关SW11可基于第一开关控制信号Q1将从第一电流源SF1生成的单位电流供应给第一输出端子VOUT。
第一反相开关SW12可联接在第一电流源SF1与第二输出端子VOUTB之间。第一反相开关SW12可基于第一反相开关控制信号QB1将从第一电流源SF1生成的单位电流供应给第二输出端子VOUTB。
由于多个电流单元CELL1至CELLn当中的第二电流单元CELL2至第n电流单元CELLn可按照与上述第一电流单元CELL1相同的方式配置，所以将省略其详细描述。然而，可分别基于多个行选择信号ROWs当中的各个对应行选择信号、多个列选择信号COLs当中的各个对应列选择信号以及多个使能信号ENBs当中的第二使能信号ENB2至第n使能信号ENBn来控制第二电流单元CELL2至第n电流单元CELLn。
以下，根据实施方式来描述具有上述配置的图像感测装置100的操作。
图像感测装置100可按重置时间、积分时间和读出时间的顺序操作。例如，在重置时间期间，像素阵列150可被重置。在积分时间期间，光发射器110可发射发射光MS，并且像素阵列150可接收入射光RS。在这种情况下，入射光RS可包括发射光MS从对象200反射回的反射光以及存在于对象200的周边的背景光。在读出时间期间，像素阵列150可基于多个行控制信号CTRLs、第一控制信号MIXA和第二控制信号MIXB以及入射光RS来生成多个像素信号VPXs，斜坡信号发生器160可生成根据使用环境调节斜率或斜升时间的斜坡信号VRAMP，并且信号转换器170可基于多个像素信号VPXs和斜坡信号VRAMP来生成多个数字信号DADCs。具体地，信号转换器170可根据与斜坡信号VRAMP的斜率或斜升时间对应的A/D转换范围来生成多个数字信号DADCs。在读出时间期间，图像处理器180可基于多个数字信号DADCs来测量深度。
图6示出根据使用环境调节A/D转换范围的曲线图。
参照图6，使用环境可指示反射光与背景光之间的比率。更具体地，可根据使用环境来调节第一像素TAPA中的第一电荷存储电路C1的满阱容量FWC中分配给反射光的容量IR和分配给背景光的容量BGL之间的比率。当调节反射光与背景光之间的比率时，调节分配给1最低有效比特(LSB)的电压电平，从而也可调节A/D转换范围。即，可根据使用环境将最大转换码值MAXC调节为“1600”、“1700”、“1800”和“1900”中的任一个。
图7是示出当最大转换码值MAXC被调节为“1900”时斜坡信号发生器160的操作的时序图，图8是示出当最大转换码值MAXC被调节为“1600”，“1700”和“1800”中的任一个时斜坡信号发生器160的操作的时序图。
参照图7，当最大转换码值MAXC被调节为“1900”时，使用全部多个电流单元CELL1至CELLn。在多个使能信号ENBs全部被停用的状态下，可根据重置信号RST将多个开关控制信号Q1至Qn全部启用为逻辑高电平，然后可根据多个行选择信号ROWs和多个列选择信号COLs将多个开关控制信号Q1至Qn依次停用为逻辑低电平。
参照图8，当最大转换码值MAXC被调节为“1600”、“1700”和“1800”中的任一个时，使用多个电流单元CELL1至CELLn中的一些。例如，假设不使用“n”个电流单元CELL1至CELLn当中的100个电流单元CELLn-99至CELLn，而使用其它“n-100”个电流单元CELL1至CELLn-100。可根据第(n-99)使能信号ENBn-99至第n使能信号ENBn将与未使用的“100”个电流单元CELLn-99至CELLn对应的第(n-99)开关控制信号Qn-99至第n开关控制信号Qn全部停用为逻辑低电平。另一方面，由于与使用的“n-100”个电流单元CELL1至CELLn-100对应的第一使能信号ENB1至第(n-100)使能信号ENBn-100处于停用状态，所以可根据重置信号RST将第一开关控制信号Q1至第(n-100)开关控制信号Qn-100全部启用为逻辑高电平，然后可根据多个行选择信号ROWs和多个列选择信号COLs将第一开关控制信号Q1至第(n-100)开关控制信号Qn-100依次停用为逻辑低电平。
未使用的“100”个电流单元CELLn-99至CELLn根据第(n-99)使能信号ENBn-99至第n使能信号ENBn不强制地将单位电流供应给第一输出端子VOUT。更具体地，未使用的“100”个电流单元CELLn-99至CELLn可电联接到第二输出端子VOUTB，从而将单位电流供应给第二输出端子VOUTB，并且未使用的“100”个电流单元CELLn-99至CELLn与第一输出端子VOUT电断开，从而对第一输出端子VOUT没有影响。因此，可去除由于在生成斜坡信号VRAMP时未使用的电流单元而在第一输出端子VOUT中发生的DC偏移，由此即使调节A/D转换范围，斜坡信号VRAMP的摆动范围也可不改变，而是固定。
图9是示出根据使用环境调节的斜坡信号VRAMP的波形的时序图。
图9示出即使根据使用环境调节A/D转换范围，斜坡信号VRAMP的摆动范围也不改变。换言之，由于在调节偏置电压VB的电压电平以调节斜坡信号VRAMP的斜率时一起调节要使用的电流单元的数量，斜坡信号VRAMP的摆动范围可保持固定。作为参考，表示斜坡信号VRAMP的四条不同的实线可分别对应于图6所示的四个最大转换码值MAXC，即，“1600”、“1700”、“1800”和“1900”。
根据本公开的实施方式，可提供根据使用环境优化的反射光与背景光之间的比率，并且可防止在调节A/D转换范围时在斜坡信号中发生DC偏移。
根据本公开的实施方式，可通过在通过飞行时间(ToF)技术测量深度信息时根据使用环境或条件灵活地调节模数(A/D)转换范围来改进图像感测装置的性能。
尽管已针对特定实施方式示出和描述了本公开，但是本领域技术人员鉴于本公开将认识到，可进行各种改变和修改。因此，所公开的实施方式或任何特定细节均非旨在为限制性的。本发明涵盖落入权利要求的范围内的所有变化。
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年5月15日提交的韩国专利申请No.10-2020-0058462的优先权，其公开通过引用整体并入本文。

Claims (20)

1.一种图像感测装置，该图像感测装置包括：
多个电流单元，基于多个使能信号来调节要使用的电流单元的总数，并且基于重置信号和多个选择信号来依次控制所述多个电流单元；
电流-电压转换电路，该电流-电压转换电路被设置为将从所述多个电流单元当中的使用的电流单元供应的多个单位电流转换为斜坡信号；以及
第一控制电路，该第一控制电路被设置为基于与所述斜坡信号的斜率对应的最大转换码值来生成所述多个使能信号。
2.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，根据从对象反射的反射光与存在于所述对象的周边的背景光之间的比率来确定所述最大转换码值。
3.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述多个电流单元当中的未使用的至少一个电流单元与所述斜坡信号的输出端子电断开。
4.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述多个电流单元中的每一个包括：
开关控制电路，该开关控制电路被设置为生成开关控制信号，该开关控制信号基于所述重置信号而被启用，基于所述多个选择信号当中的至少一个对应选择信号而被停用，并且基于所述多个使能信号当中的对应使能信号而被停用；以及
单位电流供应电路，该单位电流供应电路被设置为基于所述开关控制信号将所述单位电流选择性地供应给所述斜坡信号的输出端子。
5.根据权利要求4所述的图像感测装置，其中，所述开关控制电路包括：
锁存器，该锁存器联接在第一节点和第二节点之间，并且被设置为锁存所述开关控制信号；
重置元件，该重置元件联接在所述第一节点与预定电压端子之间，并且被设置为基于所述重置信号启用所述开关控制信号；
至少一个选择元件，所述至少一个选择元件联接在所述第二节点与所述预定电压端子之间，并且被设置为基于至少一个选择信号停用所述开关控制信号；以及
禁用元件，该禁用元件联接在所述第二节点与所述预定电压端子之间，并且被设置为基于所述对应使能信号停用所述开关控制信号。
6.根据权利要求4所述的图像感测装置，
其中，所述单位电流供应电路基于偏置电压来调节所述单位电流的量，并且
其中，与所述最大转换码值对应地调节所述偏置电压的电压电平。
7.根据权利要求1所述的图像感测装置，
该图像感测装置还包括被设置为生成偏置电压的第二控制电路，基于所述最大转换码值来调节所述偏置电压的电压电平，并且
其中，所述多个电流单元中的每一个基于所述偏置电压来调节所述单位电流的量。
8.一种图像感测装置，该图像感测装置包括：
像素阵列，该像素阵列被设置为基于入射光来生成多个像素信号；
信号转换器，该信号转换器被设置为基于所述多个像素信号和斜坡信号来生成多个数字信号；以及
斜坡信号发生器，该斜坡信号发生器包括多个电流单元，并且被设置为通过基于与所述斜坡信号的斜率对应的最大转换码值调节所述多个电流单元当中的要使用的电流单元的总数并且基于多个选择信号和重置信号依次控制要使用的电流单元来生成所述斜坡信号。
9.根据权利要求8所述的图像感测装置，其中，根据从对象反射的反射光与存在于所述对象的周边的背景光之间的比率来确定所述最大转换码值，所述反射光和所述背景光被包括在所述入射光中。
10.根据权利要求8所述的图像感测装置，其中，所述多个电流单元当中的未使用的至少一个电流单元与所述斜坡信号的输出端子电断开。
11.根据权利要求8所述的图像感测装置，其中，所述斜坡信号发生器基于所述最大转换码值来调节所述斜坡信号的所述斜率，所述斜坡信号的摆动范围被固定。
12.根据权利要求11所述的图像感测装置，其中，所述信号转换器根据所述斜坡信号的所述斜率来调节模数A/D转换范围，并且根据所述A/D转换范围来生成所述多个数字信号。
13.根据权利要求8所述的图像感测装置，其中，所述斜坡信号发生器包括：
所述多个电流单元，基于多个使能信号来调节要使用的电流单元的总数，并且基于所述多个选择信号和所述重置信号来依次控制所述多个电流单元；
电流-电压转换电路，该电流-电压转换电路被设置为将从所述多个电流单元当中的使用的电流单元供应的多个单位电流转换为所述斜坡信号；以及
第一控制电路，该第一控制电路被设置为基于所述最大转换码值来生成所述多个使能信号。
14.根据权利要求13所述的图像感测装置，其中，所述多个电流单元中的每一个包括：
开关控制电路，该开关控制电路被设置为生成开关控制信号，该开关控制信号基于所述重置信号而被启用，基于所述多个选择信号当中的至少一个对应选择信号而被停用，并且基于所述多个使能信号当中的对应使能信号而被停用；以及
单位电流供应电路，该单位电流供应电路被设置为基于所述开关控制信号将所述单位电流选择性地供应给所述斜坡信号的输出端子。
15.根据权利要求14所述的图像感测装置，其中，所述开关控制电路包括：
锁存器，该锁存器联接在第一节点和第二节点之间，并且被设置为锁存所述开关控制信号；
重置元件，该重置元件联接在所述第一节点与预定电压端子之间，并且被设置为基于所述重置信号启用所述开关控制信号；
至少一个选择元件，所述至少一个选择元件联接在所述第二节点与所述预定电压端子之间，并且被设置为基于所述至少一个选择信号停用所述开关控制信号；以及
禁用元件，该禁用元件联接在所述第二节点与所述预定电压端子之间，并且被设置为基于所述对应使能信号停用所述开关控制信号。
16.根据权利要求14所述的图像感测装置，
其中，所述单位电流供应电路基于偏置电压来调节所述单位电流的量，并且
其中，与所述最大转换码值对应地调节所述偏置电压的电压电平。
17.根据权利要求13所述的图像感测装置，
其中，所述斜坡信号发生器还包括被设置为生成偏置电压的第二控制电路，基于所述最大转换码值来调节所述偏置电压的电压电平，并且
其中，所述多个电流单元中的每一个基于所述偏置电压来调节所述单位电流的量。
18.一种图像感测装置的操作方法，该操作方法包括以下步骤：
向对象发射发射光；
接收背景光以及从所述对象反射的反射光；
基于斜坡信号以及从像素阵列输出的像素信号来根据与所述斜坡信号的斜率对应的模数A/D转换范围生成数字信号，根据指示所述反射光与所述背景光之间的比率的使用环境来调节所述斜坡信号的斜率；以及
基于所述数字信号来测量距所述对象的深度。
19.根据权利要求18所述的操作方法，其中，通过依次控制多个电流单元当中的要使用的电流单元来生成所述斜坡信号。
20.根据权利要求19所述的操作方法，其中，所述多个电流单元当中的未使用的至少一个电流单元与所述斜坡信号的输出端子电断开。
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