CN117596502A - 图像传感器及其操作方法、包括图像传感器的相机模块 - Google Patents

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Abstract

提供了一种图像传感器、一种相机模块和一种图像传感器的操作方法。该图像传感器包括具有多个像素的像素阵列以及行驱动器。每个像素包括光电二极管、光电二极管与浮置扩散节点之间的转移栅极晶体管、以及浮置扩散节点与被配置为接收第一电压的第一电压节点之间的第一晶体管。行驱动器通过行线与像素的行连接。对于行中的选择的行的每个像素，行驱动器被配置为将第二电压施加至第一晶体管的栅极，使得第一晶体管被导通并且浮置扩散节点被复位，并且导通转移栅极晶体管，使得在光电二极管中集成的电子被转储至浮置扩散节点。

Description

图像传感器及其操作方法、包括图像传感器的相机模块
相关申请的交叉引用
本申请要求于2022年8月18日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2022-0103624和于2022年11月3日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2022-0145444的优先权，所述韩国专利申请中的每一个的公开以引用方式全文并入本文中。
技术领域
本文所述的本发明构思的示例实施例涉及电子装置，并且更具体地，涉及被配置为减少、最小化或防止图像数据中出现频带噪声的图像传感器，包括一个或多个这种图像传感器的相机模块，以及这种图像传感器的操作方法。
背景技术
图像传感器安装在各种类型的电子装置中。例如，包括图像传感器的电子装置可被包括作为诸如智能电话、平板个人计算机(PC)、笔记本PC和可穿戴装置的各种电子装置的组件。
图像传感器可通过将从外部对象反射的光转换为电信号获得关于外部对象(例如，与外部对象关联)的图像信息。包括图像传感器的电子装置可通过利用获得的图像信息在显示面板中显示图像。
图像传感器可包括多个像素。多个像素中的每一个可包括响应于光(例如，入射光)生成电子的光电检测器。光电检测器可包括例如光电二极管。光电二极管可生成与入射光的强度成比例的量的电子。图像传感器可通过测量由光电二极管生成的电子的量来测量入射光的强度。
发明内容
本发明构思的一些示例实施例提供了一种被配置为减少、最小化或防止由于强入射光扰动图像传感器的操作状态而在图像数据中发生频带噪声的图像传感器、包括该图像传感器的相机模块以及该图像传感器的操作方法。
根据一些示例实施例，一种图像传感器可包括：像素阵列，其可包括多个像素，其中多个像素中的每一个包括：光电二极管；浮置扩散节点；光电二极管与浮置扩散节点之间的转移栅极晶体管，以及浮置扩散节点与被配置为接收第一电压的第一电压节点之间的第一晶体管；行驱动器，其通过行线与多个像素的行连接，其中，对于行中的选择的行的像素中的每个像素，行驱动器被配置为：将第二电压施加至第一晶体管的栅极使得第一晶体管被导通并且浮置扩散节点被复位，以及导通转移栅极晶体管使得在光电二极管中集成的电子被转储至浮置扩散节点；以及模数转换电路，其通过列线与多个像素的列连接，并且从选择的行的像素检测像素值。对于选择的行的像素中的每个像素，行驱动器可被配置为：在转移栅极晶体管被导通时，将钳位电压施加至第一晶体管的栅极，其中，钳位电压低于第二电压。
根据一些示例实施例，一种相机模块可包括：图像传感器，其被配置为生成图像数据；以及逻辑电路，其被配置为基于校准从图像传感器接收的图像数据生成校准的图像数据。图像传感器可包括：像素阵列，其包括多个像素，其中多个像素中的每个像素可包括：光电二极管，转移栅极晶体管，其在光电二极管与浮置扩散节点之间，以及第一晶体管，其在浮置扩散节点与被配置为接收第一电压的第一电压节点之间；行驱动器，其通过行线与多个像素的行连接，其中，当对选择的行的像素执行读出操作时，对于选择的行的像素中的每一个，行驱动器被配置为：将第二电压施加至第一晶体管的栅极，使得第一晶体管被导通并且浮置扩散节点被复位，以及导通转移栅极晶体管，使得在光电二极管中集成的电子被转储至浮置扩散节点；以及模数转换电路，其通过列线与多个像素的列连接，并且从选择的行的像素检测像素值。对于选择的行的像素中的每个像素，第一晶体管可被配置为在转移栅极晶体管被导通时被设为准导通状态。
根据一些示例实施例，一种图像传感器(该图像传感器包括多个像素，多个像素包括多行像素，其中，多个像素中的每个像素包括光电二极管、光电二极管与浮置扩散节点之间的转移栅极晶体管以及浮置扩散节点与被配置为接收第一电压的第一电压节点之间的第一晶体管)的操作方法可包括：对于属于多行像素中的选择的行的像素的每个像素：将第二电压施加至第一晶体管的栅极，使得第一晶体管被导通并且浮置扩散节点被复位；导通转移栅极晶体管，使得在光电二极管中集成的电子被转储至浮置扩散节点；以及在转移栅极晶体管被导通时，将低于第一电压和第二电压并且高于地电压的钳位电压施加至第一晶体管的栅极。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明构思的一些示例实施例，本发明构思的以上和其它方面和特征将变得清楚。
图1示出了根据本发明构思的一些示例实施例的图像传感器。
图2是示出根据本发明构思的一些示例实施例的像素和对应于像素的电流源和模数转换器的示图。
图3是示出根据本发明构思的一些示例实施例的图像传感器的操作方法的示图。
图4是示出根据本发明构思的一些示例实施例的钳位电压被施加至像素的示例的示图。
图5是示出根据本发明构思的一些示例实施例的行驱动器施加至像素的信号的示例的示图。
图6是示出根据本发明构思的一些示例实施例的图5的第五间隔中的像素的一些晶体管的势垒的示例的示图。
图7是示出根据本发明构思的一些示例实施例的行驱动器施加至像素的信号的另一示例的示图。
图8是示出根据本发明构思的一些示例实施例的图7的第六间隔中的像素的一些晶体管的势垒的示例的示图。
图9是示出根据本发明构思的一些示例实施例的行驱动器施加至像素的信号的另一示例的示图。
图10是示出根据本发明构思的一些示例实施例的图9的第五间隔中的像素的一些晶体管的势垒的示例的示图。
图11是示出根据本发明构思的一些示例实施例的行驱动器施加至像素的信号的另一示例的示图。
图12是示出根据本发明构思的一些示例实施例的将电压供应至复位栅极线或者动态转换增益线的行驱动器的一些组件的示例的示图。
图13是示出根据本发明构思的一些示例实施例的像素的示图。
图14是示出根据本发明构思的一些示例实施例的像素的示图。
图15是根据本发明构思的一些示例实施例的包括多相机模块的电子装置的框图。
图16是根据本发明构思的一些示例实施例的图15的相机模块的详细框图。
图17是示出应用了根据本发明构思的一些示例实施例的图像传感器或相机模块的电子装置的框图。
具体实施方式
下面，将详细和清楚地描述本发明构思的一些示例实施例，以达到本领域普通技术人员之一容易地实施本发明构思的程度。下面，术语“和/或”被解释为包括关于该术语所列的项中的任一个，或者所列的项中的一些的组合。在该说明书中，表示诸如第一和第二的顺序的术语用于将具有彼此相同/相似功能的组件进行区分，并且第一和第二可根据述及它们的次序进行改变。
应该理解，元件和/或其特征可在本文中被称作与其它元件“相同”或“等同”，并且还应该理解，在本文中被称作与其它元件“一致”、“相同”或“等同”的元件和/或其特征可与其它元件和/或其特征“一致”、“相同”或“等同”或者“基本上一致”、“基本上相同”或“基本上等同”。与其它元件和/或其特征“基本上一致”、“基本上相同”或“基本上等同”的元件和/或其特征将被理解为包括在制造公差和/或材料公差以内与其它元件和/或其特征一致、相同或等同的元件和/或其特征。与其它元件和/或其特征一致或基本上一致和/或相同或基本上相同的元件和/或其特征可与其它元件和/或其特征在结构上相同或基本上相同、在功能上相同或基本上相同、和/或在组成上相同或基本上相同。
应该理解，在本文中描述为“基本上”相同和/或一致的元件和/或其特征涵盖具有在幅度上等于或小于10％的相对差异的元件和/或其特征。此外，无论元件和/或其特征是否由“基本上”修饰，都应该理解，这些元件和/或其特征应被认为是包括所述元件和/或其特征左右(例如，±10％)的制造或操作公差。
虽然在一些示例实施例的说明中可使用术语“相同”、“等同”或“一致”，但是应该理解，可存在一些不精确性。因此，当一个元件被称作与另一元件相同时，应该理解，元件或值在期望的制造或操作公差范围(例如，±10％)内与另一元件相同。
如本文所述，当操作被描述为将要执行，或者诸如结构的效果被描述为“由”或“通过”执行额外操作来建立时，应该理解，该操作可被执行和/或该效果/结构可“基于”额外操作而被建立，所述额外操作可包括单独执行所述额外操作或与其它另外的额外操作结合执行所述额外操作。
图1示出了根据本发明构思的一些示例实施例的图像传感器100。参照图1，图像传感器100可包括像素阵列110、行驱动器120、斜坡信号生成器(RSG)130、模数转换电路140、存储器电路150和时序生成器(TG)160。
像素阵列110可包括按照矩阵形式以多行多列布置的多个像素PX。多个像素PX中的每一个可包括光电检测器。例如，光电检测器可包括光电二极管、光电晶体管、光电门、钉扎光电二极管等。多个像素PX中的每一个可通过利用光电检测器来感测光并且可将感测到的光的量转换为电信号，例如，电压或电流。
滤色器阵列(CFA)和透镜可堆叠在像素阵列110上。滤色器阵列可包括红色(R)过滤器、绿色(G)过滤器和蓝色(B)过滤器。可在多个像素PX处设置两个或更多个不同的滤色器。例如，可在多个像素PX处设置至少一个蓝色过滤器、至少一个红色过滤器和至少两个绿色过滤器。
行驱动器120可通过第一行线RL1至第m行线RLm(m为正整数)与像素阵列110的像素PX的行(例如，第一行至第m行)连接。行驱动器120可对由时序生成器160生成的地址和/或控制信号进行解码。根据解码结果，行驱动器120可顺序地驱动像素阵列110的第一行线RL1至第m行线RLm并且可用特定电压驱动选择的行线。例如，行驱动器120可用适于感测光的电压驱动选择的行线。
与像素PX的行连接的第一行线RL1至第m行线RLm中的每一条可包括两条或更多条线(例如，布线)。两条或更多条线可分别传递例如包括用于选择(激活)像素的光电检测器的信号、用于复位浮置扩散节点的信号、用于选择列线的信号、用于调整转换增益的信号等的各种信号。
斜坡信号生成器130可生成斜坡信号RS。斜坡信号生成器130可在时序生成器160的控制下操作。例如，斜坡信号生成器130可响应于诸如斜坡使能信号和模式信号的控制信号操作。响应于斜坡使能信号被激活，斜坡信号生成器130可生成具有基于模式信号设定的斜率的斜坡信号RS。例如，斜坡信号生成器130可生成随时间从初始电平持续下降或增加的斜坡信号RS。
模数转换电路140可通过第一列线CL1至第n列线CLn(n为正整数)与像素阵列110的像素PX的列(例如，第一列至第n列)连接。模数转换电路140可包括分别与第一列线CL1至第n列线CLn连接的第一模数转换器AD1至第n模数转换器ADn和第一电流源CS1至第n电流源CSn。第一电流源CS1至第n电流源CSn可连接在被施加地电压GND的地节点与第一列线CL1至第n列线CLn之间。第一电流源CS 1至第n电流源CSn可被设计为允许恒定电流(例如，恒定电流)流经第一列线CL1至第n列线CLn。在从第一电流源CS1至第n电流源CSn供应恒定电流的同时，属于第一行线RL1至第m行线RLm中的选择的行线的像素PX可将对应于入射光的强度的像素电压输出至第一列线CL1至第n列线CLn。
第一模数转换器AD1至第n模数转换器ADn可共同从斜坡信号生成器130接收斜坡信号RS。第一模数转换器AD1至第n模数转换器ADn可将第一列线CL1至第n列线CLn的电压与斜坡信号RS进行比较。斜坡信号RS是指以给定比率减小(或增大)的信号。第一模数转换器AD1至第n模数转换器ADn可在斜坡信号RS小于(或大于)第一列线CL1至第n列线CLn的电压之前锁存通过执行计数操作获得的计数值，并且可将锁存的计数值转换为数字值并将其输出。
也就是说，第一模数转换器AD1至第n模数转换器ADn可将对应于从像素PX输出的电压(或电流)的大小(或量)的数字值输出(例如，发送)至第一列线CL1至第n列线CLn。在一些示例实施例中，第一模数转换器AD1至第n模数转换器ADn可输出第一列线CL1至第n列线CLn的初始电压的数字值和对应于入射光的强度的像素电压的数字值。
存储器电路150可包括分别对应于第一模数转换器AD1至第n模数转换器ADn的第一存储器M1至第n存储器Mn。第一存储器M1至第n存储器Mn可存储从第一模数转换器AD1至第n模数转换器ADn接收的数字值(或数字信号)并且可输出存储的值(或信号)作为数字信号DS。例如，第一存储器M1至第n存储器Mn可输出初始电压的数字值与像素电压的数字值之间的差作为数字信号DS。
时序生成器160可控制图像传感器100操作的时序。时序生成器160可控制行驱动器120顺序地选择第一行线RL1至第m行线RLm的时序，并且可控制通过选自第一行线RL1至第m行线RLm的行线中包括的两条或更多条线转移信号的时序。
时序生成器160可控制斜坡信号生成器130生成斜坡信号RS的时序和斜坡信号生成器130初始化斜坡信号RS的时序。时序生成器160可控制第一模数转换器AD1至第n模数转换器ADn开始计数操作和比较操作的时序以及初始化第一模数转换器AD1至第n模数转换器ADn的时序。
图2是示出根据本发明构思的一些示例实施例的像素PX和对应于像素PX的电流源CS和模数转换器AD的示图。参照图1和图2，像素PX包括第一光电二极管PD1、第一转移栅极晶体管TG1、第二光电二极管PD2、第二转移栅极晶体管TG2、源极跟随器晶体管SF、选择栅极晶体管SG、动态转换增益晶体管DCG、第一开关晶体管SW1、第二开关晶体管SW2、复位栅极晶体管RG和电容器“C”。
第一光电二极管PD1可连接在被施加地电压GND的地节点与第一转移栅极晶体管TG1之间。第一转移栅极晶体管TG1可包括与第一转移栅极线TGL1连接的栅极、与第一光电二极管PD1连接的第一节点和与第一浮置扩散节点FD1连接的第二节点，使得第一转移栅极晶体管TG1连接在第一光电二极管PD1与第一浮置扩散节点FD1之间。
第二光电二极管PD2可连接在被施加地电压GND的地节点与第二转移栅极晶体管TG2之间。第二转移栅极晶体管TG2可包括与第二转移栅极线TGL2连接的栅极、与第二光电二极管PD2连接的第一节点和与第二浮置扩散节点FD2连接的第二节点，使得第二转移栅极晶体管TG2连接在第二光电二极管PD2与第二浮置扩散节点FD2之间。
源极跟随器晶体管SF可包括与第一浮置扩散节点FD1连接的栅极、与被施加第一电压V1的第一电压节点连接的第一节点和与选择栅极晶体管SG的第一节点连接的第二节点。
选择栅极晶体管SG可包括与第一行线RL1至第m行线RLm中的对应的行线连接的栅极、与源极跟随器晶体管SF的第二节点连接的第一节点和与第一列线CL1至第n列线CLn中的对应的列线连接的第二节点。
动态转换增益晶体管DCG可包括与动态转换增益线DCGL连接的栅极、与在第一开关晶体管SW1的第二节点和复位栅极晶体管RG的第二节点连接的位置处的第一节点N1连接的第一节点和与第一浮置扩散节点FD1连接的第二节点，使得动态转换增益晶体管DCG连接在第一浮置扩散节点FD1与第一节点N1之间。
复位栅极晶体管RG可包括与复位栅极线RGL连接的栅极、与被施加第一电压V1的第一电压节点(例如，第一电压节点被配置为接收第一电压V1)和第二开关晶体管SW2的第二节点连接的第一节点、和与在第一开关晶体管SW1的第二节点和动态转换增益晶体管DCG的第一节点连接的位置处的第一节点N1连接的第二节点。因此，可理解复位栅极晶体管RG连接在第一节点N1与第一电压节点之间。
第一开关晶体管SW1可包括与第一开关线SWL1连接的栅极，与第二浮置扩散节点FD2连接的第一节点、和与在复位栅极晶体管RG的第二节点和动态转换增益晶体管DCG的第一节点连接的位置处的第一节点N1连接的第二节点。因此，可理解第一开关晶体管SW1连接在第二浮置扩散节点FD2与第一电压节点之间。
电容器“C”可包括与被施加电压VMIM的电压节点连接的第一节点和与第二浮置扩散节点FD2连接的第二节点。例如，第一电压V1可以是恒定电压。电压VMIM可以是在与第一电压V1一致的高电平和低于第一电压V1且低于地电压GND的低电平之间变换的电压。
第二开关晶体管SW2可包括与第二开关线SWL2连接的栅极、与电容器“C”的第一节点和被施加电压VMIM的电压节点连接的第一节点、和与第一电压节点和复位栅极晶体管RG的第一节点连接的第二节点。
在一些示例实施例中，第一光电二极管PD1的大小可大于第二光电二极管PD2的大小。因此，当接收到相同的入射光时，由第一光电二极管PD1生成的电子的量可多于(例如，大于)由第二光电二极管PD2生成的电子的量。
电流源CS可连接在被施加地电压GND的地节点与列线CL之间。电流源CS可用作为电流池操作的电流镜来实施。电流源CS可包括设置在地节点与列线CL之间的至少一个晶体管。为了将恒定电流供应至列线CL，至少一个晶体管可被设计为在饱和状态下操作。
模数转换器AD可包括比较器CP和计数器CNT。比较器CP可将斜坡信号RS与列线CL的电压(例如，初始电压或像素电压)进行比较。计数器CNT可在从给定时间至比较器CP的输出改变的时间(例如，至斜坡信号RS大于或小于列线CL的电压的时间)执行计数操作。从列线CL的初始电压获得的计数值可以是初始值。初始值与从列线CL的像素电压获得的计数值之间的差可以是像素值。例如，像素值可以是通过从初始值减去像素电压的计数值获得的值。
在像素PX将入射光的强度转换为像素电压的过程中，首先，复位栅极晶体管RG和动态转换增益晶体管DCG可导通，并且第一浮置扩散节点FD1可通过第一电压V1被初始化。第一转移栅极晶体管TG1可将由第一光电二极管PD1生成的电子转储至第一浮置扩散节点FD1。第一浮置扩散节点FD1的电压可由于转储的电子从第一电压V1减小。源极跟随器晶体管SF可将对应于第一浮置扩散节点FD1的电压变化的像素电压通过选择栅极晶体管SG输出至列线CL。
随着入射至像素PX上的光的强度增大，第一光电二极管PD1生成的电子的量可增大。随着转储至第一浮置扩散节点FD1的电子的量增大，第一浮置扩散节点FD1的电压的减小量可变得更大。
在一些示例实施例中，当由第一光电二极管PD1生成的电子的量增大时，第一浮置扩散节点FD1的电压的减小量可变得更大以致于与列线CL连接的电流源CS的晶体管从饱和状态进入三极管状态。例如，当诸如日光或者照明光的强光(例如，高强度入射光)入射至一个像素上时，电流源CS的晶体管可从饱和状态进入三极管状态。
当电流源CS的晶体管从饱和状态进入三极管状态时，通过电流源CS沉积的电流的量可减小；在这种情况下，第一电压V1可临时增大。随着临时增大的第一电压V1导致共享行线RL的多个像素PX的源极跟随器晶体管SF的输出电压增大，多个像素PX的像素电压可增大，并且对应于像素电压的像素值可减小；在这种情况下，可发生亮度由于以上过程而降低的频带噪声。
本发明构思的一些示例实施例涉及提供一种图像传感器、包括图像传感器的相机模块和该图像传感器的操作方法，该图像传感器被配置为当由第一光电二极管PD1生成电子以致于电流源跳出饱和状态时，减少、最小化或防止发生频带噪声。
图3是示出根据本发明构思的一些示例实施例的图像传感器100的操作方法的示图。可对像素阵列110的像素中的选择的行(例如，第一行至第m行)的像素PX中的每个像素PX执行图3所示的操作方法(包括操作S110和S120)。参照图1、图2和图3，在操作S110中，行驱动器120可针对像素阵列110的像素中的选择的行(例如，第一行至第m行)的像素PX中的给定像素PX将浮置扩散节点复位。例如，行驱动器120可将导通电压施加至复位栅极线RGL以导通给定像素PX的复位栅极晶体管RG，并且可将导通电压施加至动态转换增益线DCGL以导通给定像素PX的动态转换增益晶体管DCG。(例如，给定像素PX的)第一浮置扩散节点FD1可通过给定像素PX的复位栅极晶体管RG和给定像素PX的动态转换增益晶体管DCG以第一电压V1被复位。
在操作S120中，行驱动器120可针对像素阵列110的像素中的选择的行(例如，第一行至第m行)的像素PX中的给定像素PX在由光电二极管生成的电子转移至(例如，给定的像素PX的)浮置扩散节点的同时施加钳位电压。例如，在给定像素PX的第一浮置扩散节点FD1复位之后，当过去(例如，通过给定像素PX的设计确定的)曝光时间时，行驱动器120可将导通电压施加至第一转移栅极线TGL1以导通给定像素PX的第一转移栅极晶体管TG1；在一些示例实施例中，由给定像素PX的第一光电二极管PD1生成的电子可转移(或者转储)至给定像素PX的第一浮置扩散节点FD1。在给定像素PX的第一转移栅极晶体管TG1导通的同时，行驱动器120可将钳位电压施加至与给定像素PX的第一浮置扩散节点FD1连接的至少一个晶体管，例如，给定像素PX的动态转换增益晶体管DCG或者给定像素PX的动态转换增益晶体管DCG和给定像素PX的复位栅极晶体管RG二者。
钳位电压可以是大于(例如，大小大于)地电压GND的正电压。钳位电压可小于动态转换增益晶体管DCG或复位栅极晶体管RG的阈电压。行驱动器120可被配置为向第一转移栅极线TGL1施加以导通给定像素PX的第一转移栅极晶体管TG1的导通电压可大于(例如，高于)钳位电压。钳位电压可允许动态转换增益晶体管DCG或者复位栅极晶体管RG处于准导通状态。准导通状态的晶体管的势垒可低于截止状态的晶体管的势垒。
图4是示出根据本发明构思的一些示例实施例的钳位电压施加至像素PX(可以是像素阵列110的像素PX的第一行至第m行中的选择的行的任何给定像素)的示例的示图。参照图4，如第一箭头A1所示，由第一光电二极管PD1生成的电子可转储至第一浮置扩散节点FD1。
转储至第一浮置扩散节点FD1的电子中的超出准导通状态的动态转换增益晶体管DCG的势垒的电子可通过动态转换增益晶体管DCG，如第二箭头A2所示。在通过动态转换增益晶体管DCG之后在第一节点N1处积累的电子中的超出准导通状态的复位栅极晶体管RG的势垒的电子可通过复位栅极晶体管RG。因此，可防止电子在第一浮置扩散节点FD1处过度累积，或者可减少或最小化这种过度累积，并且防止列线CL的电压过度减小，或者可减小或最小化这种过度减小。因此，与列线CL连接的电流镜的晶体管可保持在饱和状态。
图5是示出根据本发明构思的一些示例实施例的行驱动器120施加至像素PX(可以是像素阵列110的像素PX的第一行至第m行中的选择的行中的任何给定像素)的信号的示例的示图。参照图1、图2和图5，第一间隔I1可对应于初始间隔。在第一间隔I1中，行驱动器120可将地电压GND施加至第二开关线SWL2，可将第二电压V2施加至复位栅极线RGL，可将第二电压V2施加至动态转换增益线DCGL，可将地电压GND施加至第一开关线SWL1，可将第三电压V3施加至第一转移栅极线TGL1，可将第三电压V3施加至第二转移栅极线TGL2，并且可将第三电压V3施加至行线RL。
第二电压V2可高于(例如，大于)第一电压V1。第三电压V3可以是低于地电压GND的负电压。
复位栅极晶体管RG和动态转换增益晶体管DCG可通过第二电压V2被导通，并且第一浮置扩散节点FD1可通过第一电压V1被复位。
第二间隔I2可以是第一光电二极管(PD1)快门间隔，例如，初始化间隔。在第二间隔I2中，行驱动器120可将地电压GND施加至第二开关线SWL2，可将第二电压V2施加至复位栅极线RGL，可将第二电压V2施加至动态转换增益线DCGL，可将地电压GND施加至第一开关线SWL1，可将第四电压V4施加至第一转移栅极线TGL1，可将第三电压V3施加至第二转移栅极线TGL2，并且可将第三电压V3施加至行线RL。
第四电压V4可低于第一电压V1并且可高于地电压GND。
第一转移栅极晶体管TG1可通过第四电压V4被导通，并且第一光电二极管PD1中累积的电子可被清空。因为复位栅极晶体管RG和动态转换增益晶体管DCG被导通，所以第一光电二极管PD1中累积的电子可通过被施加第二电压V2的第二电力节点被放电，并且第一浮置扩散节点FD1的电压可通过第二电压V2被初始化。
第三间隔I3可以是第二光电二极管(PD2)快门间隔，例如，初始化间隔。在第三间隔I3中，行驱动器120可将地电压GND施加至第二开关线SWL2，可将第二电压V2施加至复位栅极线RGL，可将第二电压V2施加至动态转换增益线DCGL，可将第二电压V2施加至第一开关线SWL1，可将第三电压V3施加至第一转移栅极线TGL1，可在将第五电压V5施加至第二转移栅极线TGL2之后将第三电压V3施加至第二转移栅极线TGL2，并且可将第三电压V3施加至行线RL。
第五电压V5可等于或大于第四电压V4。
第一开关晶体管SW1可通过第二电压V2被导通，第二转移栅极晶体管TG2可通过第五电压V5被导通。第二光电二极管PD2中累积的电子可被清空，第二浮置扩散节点FD2可通过第一电压V1被复位。
第四间隔I4可以是光集成间隔。在第四间隔I4中，行驱动器120可将地电压GND施加至第二开关线SWL2，可将第二电压V2施加至复位栅极线RGL，可将第二电压V2施加至动态转换增益线DCGL，可将地电压GND施加至第一开关线SWL1，可将第三电压V3施加至第一转移栅极线TGL1，可将第三电压V3施加至第二转移栅极线TGL2，并且可将第三电压V3施加至行线RL。
第五间隔I5可以是第一光电二极管PD1的高转换增益(HCG)读出间隔。在第五间隔I5中，行驱动器120可将第二电压V2施加至第二开关线SWL2，可将第一钳位电压VCLP1施加至复位栅极线RGL，可将第二钳位电压VCLP2施加至动态转换增益线DCGL，可将地电压GND施加至第一开关线SWL1，可在将第四电压V4施加至第一转移栅极线TGL1之后将第三电压V3施加至第一转移栅极线TGL1，可将第三电压V3施加至第二转移栅极线TGL2，并且可将第六电压V6施加至行线RL。
第六电压V6可等于或大于第二电压V2。第一钳位电压VCLP1和第二钳位电压VCLP2可彼此相同或不同。第一钳位电压VCLP1和第二钳位电压VCLP2可以是低于第一电压V1且高于地电压GND的正电压。第一钳位电压VCLP1可低于复位栅极晶体管RG的阈电压。第一钳位电压VCLP1可允许复位栅极晶体管RG处于准导通状态。第二钳位电压VCLP2可低于动态转换增益晶体管DCG的阈电压。第二钳位电压VCLP2可允许动态转换增益晶体管DCG处于准导通状态。
将第一钳位电压VCLP1施加至复位栅极线RGL的时刻与将第六电压V6施加至行线RL的时刻可相同。将第二钳位电压VCLP2施加至动态转换增益线DCGL的时刻可相对于将第一钳位电压VCLP1施加至复位栅极线RGL的时刻有所延迟。
在第五间隔I5中，参照图4描述的现象可在像素PX中发生。第一转移栅极晶体管TG1可通过第四电压V4被导通，并且可将第一光电二极管PD1的电子转储至第一浮置扩散节点FD1。动态转换增益晶体管DCG和复位栅极晶体管RG可被设为准导通状态，并且可泄漏超出其势垒的电流。选择栅极晶体管SG可通过第六电压V6被导通并且可将第一浮置扩散节点FD1的电压变化转移至列线CL。
第六间隔I6可以是第一光电二极管PD1的低转换增益(LCG)读出间隔。在第六间隔I6中，行驱动器120可将第二电压V2施加至第二开关线SWL2，可将地电压GND施加至复位栅极线RGL，可将第二电压V2施加至动态转换增益线DCGL，可将地电压GND施加至第一开关线SWL1，可在将第四电压V4施加至第一转移栅极线TGL1之后将第三电压V3施加至第一转移栅极线TGL1，可将第三电压V3施加至第二转移栅极线TGL2，并且可将第六电压V6施加至行线RL。
动态转换增益晶体管DCG可通过第二电压V2被导通并且可增大第一浮置扩散节点FD1的电容。复位栅极晶体管RG可通过地电压GND被截止。第一转移栅极晶体管TG1可通过第四电压V4被导通并且可将第一光电二极管PD1的电子转储至第一浮置扩散节点FD1。选择栅极晶体管SG可通过第六电压V6被导通并且可将第一浮置扩散节点FD1的电压变化转移至列线CL。
第七间隔I7可以是中间初始化间隔。在第七间隔I7中，行驱动器120可将第二电压V2施加至第二开关线SWL2，可在将第二电压V2施加至复位栅极线RGL之后将地电压GND施加至复位栅极线RGL，可将第二电压V2施加至动态转换增益线DCGL，可将地电压GND施加至第一开关线SWL1，可将第三电压V3施加至第一转移栅极线TGL1，可将第三电压V3施加至第二转移栅极线TGL2，并且可在将第三电压V3施加至行线RL之后将第六电压V6施加至行线RL。
动态转换增益晶体管DCG和复位栅极晶体管RG可通过第二电压V2被导通并且可用第一电压V1初始化第一浮置扩散节点FD1。
第八间隔I8可以是第二光电二极管(PD2)读出间隔。在第八间隔I8中，行驱动器120可将地电压GND施加至第二开关线SWL2，可将地电压GND施加至复位栅极线RGL，可将第二电压V2施加至动态转换增益线DCGL，可在将第五电压V5施加至第一开关线SWL1之后将地电压GND施加至第一开关线SWL1，可将第三电压V3施加至第一转移栅极线TGL1，可在将第五电压V5施加至第二转移栅极线TGL2之后将第三电压V3施加至第二转移栅极线TGL2，并且可将第六电压V6施加至行线RL。
第二转移栅极晶体管TG2可通过第五电压V5被导通并且可将第二光电二极管PD2中累积的电子转储至第二浮置扩散节点FD2。第一开关晶体管SW1和动态转换增益晶体管DCG可通过第二电压V2被导通并且可将第二浮置扩散节点FD2的电压变化转移至第一浮置扩散节点FD1。选择栅极晶体管SG可通过第六电压V6被导通并且可将第一浮置扩散节点FD1的电压变化转移至列线CL。
在包括图5所示的示例实施例的一些示例实施例中，在第一光电二极管PD1的高转换增益读出间隔中(即，在第五间隔I5中)，图像传感器100可通过利用动态转换增益晶体管DCG和复位栅极晶体管RG钳制第一浮置扩散节点FD1的电压。
图6是示出根据本发明构思的一些示例实施例的在图5的第五间隔I5中像素PX的一些晶体管的势垒的示例的示图。在图6中，水平轴线代表位置，竖直轴线代表势垒。在图6中，沿着水平轴线示出了第一光电二极管PD1的势垒、第一转移栅极晶体管TG1的势垒、第一浮置扩散节点FD1的势垒、动态转换增益晶体管DCG的势垒、第一节点N1的势垒、复位栅极晶体管RG的势垒和被供应第一电压V1的节点的势垒。
如第四箭头A4所示，在第五间隔I5中，动态转换增益晶体管DCG可通过第二钳位电压VCLP2被设为准导通状态，因此，动态转换增益晶体管DCG的势垒可降低。因此，超出动态转换增益晶体管DCG的势垒的电子可泄漏至第一节点N1。
另外，如第五箭头A5所示，复位栅极晶体管RG可通过第一钳位电压VCLP1被设为准导通状态，因此，复位栅极晶体管RG的势垒可减小。因此，超出复位栅极晶体管RG的势垒的电子可泄漏至第一电压V1的节点。
图7是示出根据本发明构思的一些示例实施例的行驱动器120施加至像素PX的信号的另一示例的示图。参照图1、图2和图7，第一间隔I1、第二间隔I2、第三间隔I3、第四间隔I4、第五间隔I5、第七间隔I7和第八间隔I8与参照图5描述的第一间隔I1、第二间隔I2、第三间隔I3、第四间隔I4、第五间隔I5、第七间隔I7和第八间隔I8一致。因此，将省略额外描述以避免冗余。参照图5的第一间隔I1、第二间隔I2、第三间隔I3、第四间隔I4、第五间隔I5、第七间隔I7和第八间隔I8描述的特征可等同地应用于图7的第一间隔I1、第二间隔I2、第三间隔I3、第四间隔I4、第五间隔I5、第七间隔I7和第八间隔I8。
如参照图5的描述，在第五间隔I5中，图像传感器100可通过利用动态转换增益晶体管DCG和复位栅极晶体管RG钳制第一浮置扩散节点FD1的电压。
第六间隔I6可以是第一光电二极管PD1的低转换增益(LCG)读出间隔。在第六间隔I6中，行驱动器120可将第二电压V2施加至第二开关线SWL2，可将第一钳位电压VCLP1施加至复位栅极线RGL，可将第二电压V2施加至动态转换增益线DCGL，可将地电压GND施加至第一开关线SWL1，可在将第四电压V4施加至第一转移栅极线TGL1之后将第三电压V3施加至第一转移栅极线TGL1，可将第三电压V3施加至第二转移栅极线TGL2，并且可将第六电压V6施加至行线RL。
动态转换增益晶体管DCG可通过第二电压V2被导通并且可增大第一浮置扩散节点FD1的电容。复位栅极晶体管RG可通过第一钳位电压VCLP1被设为准导通状态并且可泄漏超出势垒的电子。第一转移栅极晶体管TG1可通过第四电压V4被导通并且可将第一光电二极管PD1的电子转储至第一浮置扩散节点FD1。选择栅极晶体管SG可通过第六电压V6被导通并且可将第一浮置扩散节点FD1的电压变化转移至列线CL。
在包括图7所示的示例实施例的一些示例实施例中，在第一光电二极管PD1的高转换增益读出间隔(即，第五间隔I5)中，图像传感器100可通过利用动态转换增益晶体管DCG和复位栅极晶体管RG钳制第一浮置扩散节点FD1的电压。另外，在第一光电二极管PD1的低转换增益读出间隔(即，第六间隔I6)中，图像传感器100可通过利用复位栅极晶体管RG钳制第一浮置扩散节点FD1的电压。
图8是示出根据本发明构思的一些示例实施例的在图7的第六间隔I6中像素PX的一些晶体管的势垒的示例的示图。在图8中，水平轴线代表位置，竖直轴线代表势垒。在图8中，沿着水平轴线示出了第一光电二极管PD1的势垒、第一转移栅极晶体管TG1的势垒、第一浮置扩散节点FD1的势垒、动态转换增益晶体管DCG的势垒、第一节点N1的势垒、复位栅极晶体管RG的势垒和被供应第一电压V1的节点的势垒。
如第六箭头A6所示，在第六间隔I6中，复位栅极晶体管RG可通过第一钳位电压VCLP1被设为准导通状态，因此，复位栅极晶体管RG的势垒可减小。因此，超出复位栅极晶体管RG的势垒的电子可泄漏至第一电压V1的节点。
在一些示例实施例中，图7的第五间隔I5的势垒可与参照图6描述的一致。因此，将省略额外描述以避免冗余。
图9是示出根据本发明构思的一些示例实施例的行驱动器120施加至像素PX的信号的另一示例的示图。参照图1、图2和图9，第一间隔I1、第二间隔I2、第三间隔I3、第四间隔I4、第六间隔I6、第七间隔I7和第八间隔I8与参照图5描述的第一间隔I1、第二间隔I2、第三间隔I3、第四间隔I4、第六间隔I6、第七间隔I7和第八间隔I8一致。因此，将省略额外描述以避免冗余。参照图5的第一间隔I1、第二间隔I2、第三间隔I3、第四间隔I4、第六间隔I6、第七间隔I7和第八间隔I8描述的特征可等同地应用于图9的第一间隔I1、第二间隔I2、第三间隔I3、第四间隔I4、第六间隔I6、第七间隔I7和第八间隔I8。
第五间隔I5可以是第一光电二极管PD1的高转换增益(HCG)读出间隔。在第五间隔I5中，行驱动器120可将第二电压V2施加至第二开关线SWL2，可将地电压GND施加至复位栅极线RGL，可将第二钳位电压VCLP2施加至动态转换增益线DCGL，可将地电压GND施加至第一开关线SWL1，可在将第四电压V4施加至第一转移栅极线TGL1之后将第三电压V3施加至第一转移栅极线TGL1，可将第三电压V3施加至第二转移栅极线TGL2，并且可将第六电压V6施加至行线RL。
动态转换增益晶体管DCG可通过第二钳位电压VCLP2被设为准导通状态。复位栅极晶体管RG可通过地电压GND被截止。第一转移栅极晶体管TG1可通过第四电压V4被导通并且可将第一光电二极管PD1的电子转储至第一浮置扩散节点FD1。动态转换增益晶体管DCG可被设为准导通状态并且可泄漏超出其势垒的电流。选择栅极晶体管SG可通过第六电压V6被导通并且可将第一浮置扩散节点FD1的电压变化转移至列线CL。
在包括图9所示的示例实施例的一些示例实施例中，在第一光电二极管PD1的高转换增益读出间隔(即，第五间隔I5)中，图像传感器100可通过利用动态转换增益晶体管DCG钳制第一浮置扩散节点FD1的电压。
图10是示出根据本发明构思的一些示例实施例的在图9的第五间隔I5中像素PX的一些晶体管的势垒的示例的示图。在图10中，水平轴线代表位置，竖直轴线代表势垒。在图10中，沿着水平轴线示出了第一光电二极管PD1的势垒、第一转移栅极晶体管TG1的势垒、第一浮置扩散节点FD1的势垒、动态转换增益晶体管DCG的势垒、第一节点N1的势垒、复位栅极晶体管RG的势垒和被供应第一电压V1的节点的势垒。
如第四箭头A4所示，在第五间隔I5中，动态转换增益晶体管DCG可通过第二钳位电压VCLP2被设为准导通状态，因此，动态转换增益晶体管DCG的势垒可减小。因此，量超出动态转换增益晶体管DCG的势垒的电子可泄漏至第一节点N1。
在一些示例实施例中，图10的第五间隔I5的势垒可与参照图8描述的那些一致。因此，将省略额外描述以避免冗余。
图11是示出根据本发明构思的一些示例实施例的行驱动器120施加至像素PX的信号的另一示例的示图。参照图1、图2和图11，第一间隔I1、第二间隔I2、第三间隔I3、第四间隔I4、第七间隔I7和第八间隔I8与参照图5描述的第一间隔I1、第二间隔I2、第三间隔I3、第四间隔I4、第七间隔I7和第八间隔I8一致。因此，将省略额外描述以避免冗余。参照图5的第一间隔I1、第二间隔I2、第三间隔I3、第四间隔I4、第七间隔I7和第八间隔I8描述的特征可等同地应用于图11的第一间隔I1、第二间隔I2、第三间隔I3、第四间隔I4、第七间隔I7和第八间隔I8。
第五间隔I5可以是第一光电二极管PD1的高转换增益(HCG)读出间隔。在第五间隔I5中，行驱动器120可将第二电压V2施加至第二开关线SWL2，可将地电压GND施加至复位栅极线RGL，可将第二钳位电压VCLP2施加至动态转换增益线DCGL，可将地电压GND施加至第一开关线SWL1，可在将第四电压V4施加至第一转移栅极线TGL1之后将第三电压V3施加至第一转移栅极线TGL1，可将第三电压V3施加至第二转移栅极线TGL2，并且可将第六电压V6施加至行线RL。
动态转换增益晶体管DCG可通过第二钳位电压VCLP2被设为准导通状态。复位栅极晶体管RG可通过地电压GND被截止。第一转移栅极晶体管TG1可通过第四电压V4被导通并且可将第一光电二极管PD1的电子转储至第一浮置扩散节点FD1。动态转换增益晶体管DCG可被设为准导通状态并且可泄漏超出其势垒的电流。选择栅极晶体管SG可通过第六电压V6被导通并且可将第一浮置扩散节点FD1的电压变化转移至列线CL。
第六间隔I6可以是第一光电二极管PD1的低转换增益(LCG)读出间隔。在第六间隔I6中，行驱动器120可将第二电压V2施加至第二开关线SWL2，可将第一钳位电压VCLP1施加至复位栅极线RGL，可将第二电压V2施加至动态转换增益线DCGL，可将地电压GND施加至第一开关线SWL1，可在将第四电压V4施加至第一转移栅极线TGL1之后将第三电压V3施加至第一转移栅极线TGL1，可将第三电压V3施加至第二转移栅极线TGL2，并且可将第六电压V6施加至行线RL。
动态转换增益晶体管DCG可通过第二电压V2被导通并且可增大第一浮置扩散节点FD1的电容。复位栅极晶体管RG可通过第一钳位电压VCLP1被设为准导通状态并且可泄漏超出其势垒的电子。第一转移栅极晶体管TG1可通过第四电压V4被导通并且可将第一光电二极管PD1的电子转储至第一浮置扩散节点FD1。选择栅极晶体管SG可通过第六电压V6被导通并且可将第一浮置扩散节点FD1的电压变化转移至列线CL。
在包括图11所示的示例实施例的一些示例实施例中，在第一光电二极管PD1的高转换增益读出间隔(即，第五间隔I5)中，图像传感器100可通过利用动态转换增益晶体管DCG钳制第一浮置扩散节点FD1的电压。另外，在第一光电二极管PD1的低转换增益读出间隔(即，第六间隔I6)中，图像传感器100可通过复位栅极晶体管RG利用钳制第一浮置扩散节点FD1的电压。
图11的第五间隔I5的势垒可与参照图10描述的那些一致。图11的第六间隔I6的势垒可与参照图8描述的那些一致。因此，将省略额外描述以避免冗余。
在图5至图11中，描述了第一电压V1、第二电压V2、第三电压V3、第四电压V4、第五电压V5和第六电压V6相对高或低，并且第一电压V1至第六电压V6是正电压或负电压，但这仅是示例。第一电压V1、第二电压V2、第三电压V3、第四电压V4、第五电压V5和第六电压V6的相对高和低的电平以及第一电压V1至第六电压V6是正电压还是负电压可不同地改变或修改。
在一些示例实施例中，关于图2的像素PX，随着复位栅极晶体管RG的第一节点与被施加第一电压V1的节点(例如，第一电压节点)连接并且源极跟随器晶体管SF的第一节点也与被施加第一电压V1的节点(例如，第一电压节点)连接，提供描述。然而，复位栅极晶体管RG的第一节点和源极跟随器晶体管SF的第一节点可分别与被施加不同的电压的不同的节点连接。
图12是示出根据本发明构思的一些示例实施例的将电压供应至复位栅极线RGL或动态转换增益线DCGL的行驱动器120的一些组件的示例的示图。参照图12，行驱动器120可包括第一晶体管T1、第二晶体管T2、第三晶体管T3、第四晶体管T4和电平转换器LS。
第一晶体管T1、第二晶体管T2和第三晶体管T3可在被施加第二电压V2的第二电压节点与被施加地电压GND的地节点之间串联连接。第一晶体管T1可以是PMOS晶体管(例如，第一PMOS晶体管)，第二晶体管T2和第三晶体管T3可以是NMOS晶体管(例如，第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管)。
电平转换器LS的输出可与第一晶体管T1和第二晶体管T2的栅极连接。电平转换器LS可将用于驱动复位栅极线RGL或动态转换增益线DCGL的驱动信号DRV(例如，驱动电压)转换为第二电压V2的电压域的信号，使得第一晶体管T1和第二晶体管T2的栅极各自可被配置为接收驱动电压。
钳位使能信号CLP_EN可被转移至第三晶体管T3的栅极，使得第三晶体管T3的栅极可被理解为被配置为接收钳位使能信号CLP_EN。第一晶体管T1、第二晶体管T2和第三晶体管T3可构成当钳位使能信号CLP_EN处于高电平时被激活并且当钳位使能信号CLP_EN处于低电平时被去激活的逆变器。第一晶体管T1和第二晶体管T2之间的节点可与复位栅极线RGL或动态转换增益线DCGL连接，作为逆变器的输出。
第四晶体管T4可连接在被施加第一钳位电压VCLP1或第二钳位电压VCLP2的电压节点与复位栅极线RGL或动态转换增益线DCGL之间。钳位使能信号CLP_EN可被转移至第四晶体管T4的栅极，使得第四晶体管T4的栅极可被理解为被配置为接收钳位使能信号CLP_EN。第四晶体管T4可以是PMOS晶体管(例如，第二PMOS晶体管)。
当钳位使能信号CLP_EN处于低电平时，第四晶体管T4可将第一钳位电压VCLP1或第二钳位电压VCLP2施加至复位栅极线RGL或动态转换增益线DCGL。当钳位使能信号CLP_EN处于高电平时，第四晶体管T4可被截止。
在图3和图12中，描述了一些示例实施例，其中钳位电压VCLP1或VCLP2被施加至图2的像素PX的动态转换增益晶体管DCG或复位栅极晶体管RG从而防止与列线CL连接的电流源CS跳出饱和状态，或者减少或最小化饱和状态之外的这种状态，并且防止发生频带噪声，或者减少或最小化这种频带噪声的发生。
根据本发明构思的一些示例实施例，通过降低动态转换增益晶体管DCG或复位栅极晶体管RG的阈电压，即使不是钳位电压VCLP1或VCLP2而是地电压施加至动态转换增益晶体管DCG或复位栅极晶体管RG的栅极，也可发生与当钳位电压VCLP1或VCLP2施加至动态转换增益晶体管DCG或复位栅极晶体管RG的栅极时发生的现象相似的现象。
例如，动态转换增益晶体管DCG或复位栅极晶体管RG的阈电压可通过利用原生晶体管或耗尽型晶体管实施动态转换增益晶体管DCG或复位栅极晶体管RG而降低。
当动态转换增益晶体管DCG或复位栅极晶体管RG的阈电压降低时，如参照图6、图8或图10的描述，动态转换增益晶体管DCG或复位栅极晶体管RG可通过地电压被设为准导通状态，因此，动态转换增益晶体管DCG或复位栅极晶体管RG的势垒可减小。因此，量超出动态转换增益晶体管DCG或复位栅极晶体管RG的势垒的电子可泄漏至第一节点N1或被施加第一电压V1的节点。
在一些示例实施例中，像素PX的动态转换增益晶体管DCG或复位栅极晶体管RG的阈电压可被实施为低于其余晶体管的阈电压，并且可将钳位电压施加至动态转换增益晶体管DCG或复位栅极晶体管RG，如参照图3至图12的描述。
也就是说，通过降低动态转换增益晶体管DCG或复位栅极晶体管RG的阈电压，通过将钳位电压施加至动态转换增益晶体管DCG或复位栅极晶体管RG，或者通过降低动态转换增益晶体管DCG或复位栅极晶体管RG的阈电压并且向其施加钳位电压，动态转换增益晶体管DCG或复位栅极晶体管RG可被设为准导通状态。随着动态转换增益晶体管DCG或复位栅极晶体管RG被设为准导通状态，在第一浮置扩散节点FD1或第一节点N1累积的电子可被泄漏。
在一些示例实施例中，将钳位电压施加至晶体管的方式和降低晶体管的阈电压的方式可应用于不同晶体管。例如，动态转换增益晶体管DCG可实施为具有低的阈电压。动态转换增益晶体管DCG可响应于地电压施加至动态转换增益晶体管DCG的栅极而被设为准导通状态。
与被施加第一电压V1的节点连接的复位栅极晶体管RG可通过利用钳位电压被设为准导通状态。在要求的时间处，行驱动器120可将钳位电压施加至复位栅极晶体管RG的栅极，使得复位栅极晶体管RG被设为准导通状态。
图13是示出根据本发明构思的一些示例实施例的像素PX的示图。参照图1和图13，像素PX可包括光电二极管PD、转移栅极晶体管TG、源极跟随器晶体管SF、选择栅极晶体管SG和复位栅极晶体管RG。
光电二极管PD可连接在被施加地电压GND的地节点与转移栅极晶体管TG之间。转移栅极晶体管TG可包括与转移栅极线TGL连接的栅极、与光电二极管PD连接的第一节点和与浮置扩散节点FD连接的第二节点。
源极跟随器晶体管SF可包括与浮置扩散节点FD连接的栅极、与被施加第一电压V1的第一电压节点连接的第一节点和与选择栅极晶体管SG的第一节点连接的第二节点。
选择栅极晶体管SG可包括与第一行线RL1至第m行线RLm中的对应的行线连接的栅极、与源极跟随器晶体管SF的第二节点连接的第一节点和与第一列线CL1至第n列线CLn中的对应的列线连接的第二节点。
复位栅极晶体管RG可包括与复位栅极线RGL连接的栅极、与被施加第一电压V1的第一电压节点连接的第一节点和与浮置扩散节点FD连接的第二节点。
本发明构思的一些示例实施例可应用于图13的像素PX。例如，在行驱动器120将转移栅极晶体管TG导通的同时，行驱动器120可将钳位电压(例如，第一钳位电压VCLP1或第二钳位电压VCLP2)施加至复位栅极线RGL。复位栅极晶体管RG可通过钳位电压被设为准导通状态。复位栅极晶体管RG可通过泄漏超出其势垒的电子钳制浮置扩散节点FD的电压。
图14是示出根据本发明构思的一些示例实施例的像素PX的图。参照图1和图14，像素PX可包括第一子像素SP1、第二子像素SP2、第三子像素SP3、第四子像素SP4、源极跟随器晶体管SF、选择栅极晶体管SG、动态转换增益晶体管DCG、复位栅极晶体管RG、第一电容器CFD1和第二电容器CFD2。
第一子像素SP1可包括第一光电二极管PD1和第一转移栅极晶体管TG1。第一光电二极管PD1可连接在被施加地电压GND的地节点与第一转移栅极晶体管TG1之间。第一转移栅极晶体管TG1可包括与第一转移栅极线TGL1连接的栅极、与第一光电二极管PD1连接的第一节点和与浮置扩散节点FD连接的第二节点。
第二子像素SP2可包括第二光电二极管PD2和第二转移栅极晶体管TG2。第二光电二极管PD2可连接在被施加地电压GND的地节点与第二转移栅极晶体管TG2之间。第二转移栅极晶体管TG2可包括与第二转移栅极线TGL2连接的栅极、与第二光电二极管PD2连接的第一节点和与浮置扩散节点FD连接的第二节点。
第三子像素SP3可包括第三光电二极管PD3和第三转移栅极晶体管TG3。第三光电二极管PD3可连接在被施加地电压GND的地节点与第三转移栅极晶体管TG3之间。第三转移栅极晶体管TG3可包括与第三转移栅极线TGL3连接的栅极、与第三光电二极管PD3连接的第一节点和与浮置扩散节点FD连接的第二节点。
第四子像素SP4可包括第四光电二极管PD4和第四转移栅极晶体管TG4。第四光电二极管PD4可连接在被施加地电压GND的地节点与第四转移栅极晶体管TG4之间。第四转移栅极晶体管TG4可包括与第四转移栅极线TGL4连接的栅极、与第四光电二极管PD4连接的第一节点和与浮置扩散节点FD连接的第二节点。
源极跟随器晶体管SF可包括与浮置扩散节点FD连接的栅极、与被施加第一电压V1的第一电压节点连接的第一节点和与选择栅极晶体管SG的第一节点连接的第二节点。
选择栅极晶体管SG可包括与第一行线RL1至第m行线RLm中的对应的行线连接的栅极、与源极跟随器晶体管SF的第二节点连接的第一节点和与第一列线CL1至第n列线CLn中的对应的列线连接的第二节点。
动态转换增益晶体管DCG可包括与动态转换增益线DCGL连接的栅极、与复位栅极晶体管RG的第二节点连接的第一节点和与浮置扩散节点FD连接的第二节点。
复位栅极晶体管RG可包括与复位栅极线RGL连接的栅极、与被施加第一电压V1的第一电压节点连接的第一节点和与浮置扩散节点FD连接的第二节点。
第一电容器CFD1可与浮置扩散节点FD连接并且增大浮置扩散节点FD的电容。在一些示例实施例中，可省略第一电容器CFD1。第二电容器CFD2可与动态转换增益晶体管DCG与复位栅极晶体管RG之间的节点连接以提供电容。在一些示例实施例中，可省略第二电容器CFD2。
本发明构思的一些示例实施例可应用于图14的像素PX。例如，在行驱动器120将第一转移栅极晶体管TG1、第二转移栅极晶体管TG2、第三转移栅极晶体管TG3和第四转移栅极晶体管TG4中的至少一个导通的同时，行驱动器120可将钳位电压(例如，第一钳位电压VCLP1或第二钳位电压VCLP2)施加至复位栅极线RGL或动态转换增益线DCGL。在一些示例实施例中，施加至动态转换增益线DCGL和复位栅极线RGL的电压可如参照图5、图7、图9和图11的第五间隔I5和第六间隔I6描述地被调整。
图15是根据本发明构思的一些示例实施例的包括多相机模块的电子装置的框图。图16是根据本发明构思的一些示例实施例的详细示出图15的相机模块的框图。
参照图15，电子装置1000可包括相机模块组1100、应用处理器1200、电力管理集成电路(PMIC)1300和外部存储器1400。
相机模块组1100可包括多个相机模块1100a、1100b和1100c，本文中可互换地称作相机、相机装置等。图15示出了包括三个相机模块1100a、1100b和1100c的电子装置，但是本发明构思不限于此。在一些示例实施例中，相机模块组1100可修改为仅包括两个相机模块。另外，在一些示例实施例中，相机模块组1100可修改为包括“n”个相机模块(n为4或更大的自然数)。例如，相机模块组1100的多个相机模块1100a、1100b和1100c中的每一个可包括图1的图像传感器100。
下面，将参照图16更完全地描述相机模块1100b的详细配置，但是以下描述可等同地应用于其余相机模块1100a和1100c。
参照图16，相机模块1100b可包括棱镜1105、光路折叠元件(OPFE)1110、致动器1130、图像感测装置1140和储存部1150。
棱镜1105可包括光反射材料的反射面1107并且可改变外部入射的光“L”的路径。
在一些示例实施例中，棱镜1105可将在第一方向(X)上入射的光“L”的路径改变为垂直于第一方向(X)的第二方向(Y)。另外，棱镜1105可通过绕中心轴1106在方向“A”上旋转光反射材料的反射面1107或者在方向“B”上旋转中心轴1106来将在第一方向(X)上入射的光“L”的路径改变为垂直于第一(X轴)方向的第二方向(Y)。在这种情况下，OPFE 1110可在垂直于第一方向(X)和第二方向(Y)的第三方向(Z)上移动。
在一些示例实施例中，如图16所示，棱镜1105在方向“A”上的最大旋转角在正A方向上可等于或小于15度并且在负A方向上可大于15度，但是本发明构思不限于此。
在一些示例实施例中，棱镜1105可在正B方向或负B方向上在大约20度内、在10度与20度之间或者在15度与20度之间移动；这里，棱镜1105可在正B方向或负B方向上以相同角度移动，或者可以以在大约1度内的相似角度移动。
在一些示例实施例中，棱镜1105可在平行于中心轴1106延伸的方向的第三方向(例如，Z方向)上移动光反射材料的反射面1107。
OPFE 1110可包括由例如“m”组(m为自然数)构成的光学透镜。这里，“m”个透镜可在第二方向(Y)上移动以改变相机模块1100b的光学缩放比。例如，当相机模块1100b的默认光学缩放比为“Z”时，相机模块1100b的光学缩放比可通过移动OPFE 1110中包括的“m”个光学透镜改变为3Z、5Z或5Z或更大的光学缩放比。
致动器1130可将OPFE 1110或光学透镜(下文中，称作“光学透镜”)移动至特定位置。例如，致动器1130可调整光学透镜的位置，使得图像传感器1142位于光学透镜的焦距处，以精确感测。
图像感测装置1140可包括图像传感器1142、控制逻辑1144和存储器1146。图像传感器1142可通过利用通过光学透镜提供的光“L”感测感测对象的图像。
控制逻辑1144可控制相机模块1100b的整体操作。例如，控制逻辑1144可基于通过控制信号线CSLb提供的控制信号来控制相机模块1100b的操作。
存储器1146可存储相机模块1100b的操作所需的信息，诸如，校准数据1147。校准数据1147可包括相机模块1100b通过利用从外部提供的光“L”生成图像数据所需的信息。例如，校准数据1147可包括关于上述旋转度数的信息、关于焦距的信息、关于光轴的信息等。在相机模块1100b按照焦距根据光学透镜的位置而改变的多状态相机的形式实施的情况下，校准数据1147可包括用于光学透镜的每个位置(或状态)的焦距值和关于自动聚焦的信息。
储存部1150可存储通过图像传感器1142感测的图像数据。储存部1150可设置在图像感测装置1140以外并且可按照储存部1150和构成图像感测装置1140的传感器芯片被堆叠的形状实施。在一些示例实施例中，储存部1150可通过电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)实施，但是本发明构思不限于此。
一起参照图16和图17，在一些示例实施例中，多个相机模块1100a、1100b和1100c中的每一个可包括致动器1130。这样，可根据其中的致动器1130的操作在多个相机模块1100a、1100b和1100c中包括相同的校准数据1147或不同的校准数据1147。
在一些示例实施例中，多个相机模块1100a、1100b和1100c中的一个相机模块(例如，1100b)可以是包括上述棱镜1105和OPFE 1110的折叠透镜形状的相机模块，并且其余的相机模块(例如，1100a和1100c)可以是不包括上述棱镜1105和OPFE 1110的竖直形状的相机模块；然而，本发明构思不限于此。
在一些示例实施例中，多个相机模块1100a、1100b和1100c中的一个相机模块(例如，1100c)可以是通过利用红外线(IR)提取深度信息的例如竖直形状的深度相机。在这种情况下，应用处理器1200可将从深度相机提供的图像数据和从任何其它相机模块(例如，1100a或1100b)提供的图像数据合并，并且可生成三维(3D)深度图像。
在一些示例实施例中，多个相机模块1100a、1100b和1100c中的至少两个相机模块(例如，1100a和1100b)可具有不同视场。在这种情况下，多个相机模块1100a、1100b和1100c中的至少两个相机模块(例如，1100a和1100b)可包括不同的光学透镜，但是本发明构思不限于此。
另外，在一些示例实施例中，多个相机模块1100a、1100b和1100c的视场可不同。在这种情况下，多个相机模块1100a、1100b和1100c可包括不同的光学透镜，但不限于此。
在一些示例实施例中，多个相机模块1100a、1100b和1100c可设置为在物理上彼此分离。也就是说，多个相机模块1100a、1100b和1100c可不使用一个图像传感器1142的感测区域，而是多个相机模块1100a、1100b和1100c可分别在其中包括独立的图像传感器1142。
返回图15，应用处理器1200可包括图像处理装置1210、存储器控制器1220和内部存储器1230。应用处理器1200可实施为与多个相机模块1100a、1100b和1100c分离。例如，应用处理器1200和多个相机模块1100a、1100b和1100c可通过分离的半导体芯片实施。
图像处理装置1210可包括多个子图像处理器1212a、1212b和1212c、图像生成器1214和相机模块控制器1216。
图像处理装置1210可包括多个子图像处理器1212a、1212b和1212c，其数量对应于所多个相机模块1100a、1100b和1100c的数量。
分别从相机模块1100a、1100b和1100c生成的图像数据可分别通过分离的图像信号线ISLa、ISLb和ISLc被提供至对应的子图像处理器1212a、1212b和1212c。例如，从相机模块1100a生成的图像数据可通过图像信号线ISLa被提供至子图像处理器1212a，从相机模块1100b生成的图像数据可通过图像信号线ISLb被提供至子图像处理器1212b，并且从相机模块1100c生成的图像数据可通过图像信号线ISLc被提供至子图像处理器1212c。例如，可通过利用基于MIPI(移动工业处理器接口)的相机串行接口(CSI)执行该图像数据传输，但是本发明构思不限于此。
同时，在一些示例实施例中，一个子图像处理器可设为对应于多个相机模块。例如，子图像处理器1212a和子图像处理器1212c可一体地实施，而不如图15所示彼此分离；在这种情况下，可通过选择元件(例如，多路转换器)选择分别从相机模块1100a和相机模块1100c提供的多条图像数据之一，并且选择的图像数据可被提供至集成的子图像处理器。
分别提供至子图像处理器1212a、1212b和1212c的图像数据可提供至图像生成器1214。图像生成器1214可根据图像生成信息或模式信号通过利用分别从子图像处理器1212a、1212b和1212c提供的图像数据生成输出图像。
详细地，图像生成器1214可根据图像生成信息或模式信号通过合并由具有不同视场的相机模块1100a、1100b和1100c分别生成的图像数据的至少一部分来生成输出图像。另外，图像生成器1214可根据图像生成信息或模式信号通过选择由具有不同视场的相机模块1100a、1100b和1100c分别生成的图像数据之一来生成输出图像。
在一些示例实施例中，图像生成信息可包括缩放信号或缩放因数。另外，在一些示例实施例中，模式信号可以是例如基于用户选择的模式的信号。
在图像生成信息是缩放信号(或缩放因数)并且相机模块1100a、1100b和1100c具有不同视觉视场的情况下，图像生成器1214可根据一种缩放信号来执行不同操作。例如，在缩放信号是第一信号的情况下，图像生成器1214可将从相机模块1100a输出的图像数据和从相机模块1100c输出的图像数据合并，并且可通过利用合并的图像信号和从相机模块1100b输出的未在合并操作中使用的图像数据来生成输出图像。在缩放信号是与第一信号不同的第二信号的情况下，不进行图像数据合并操作，图像生成器1214可选择分别从相机模块1100a、1100b和1100c输出的图像数据之一，并且可输出选择的图像数据作为输出图像。然而，本发明构思不限于此，并且在必要时，可不加限制地修改处理图像数据的方式。
在一些示例实施例中，图像生成器1214可通过从多个子图像处理器1212a、1212b和1212c中的至少一个接收不同曝光时间的多个图像数据并且对多个图像数据执行高动态范围(HDR)处理来生成动态范围增大的合并的图像数据。
相机模块控制器1216可将控制信号分别提供至相机模块1100a、1100b和1100c。从相机模块控制器1216生成的控制信号可通过彼此分离的控制信号线CSLa、CSLb和CSLc分别提供至对应的相机模块1100a、1100b和1100c。
多个相机模块1100a、1100b和1100c之一可根据包括缩放信号的图像生成信息或模式信号被指定为主相机(例如，1100b)，并且其余相机模块(例如，1100a和1100c)可被指定为从相机。以上指定信息可被包括在控制信号中，并且包括指定信息的控制信号可通过彼此分离的控制信号线CSLa、CSLb和CSLc分别被提供至对应的相机模块1100a、1100b和1100c。
作为主相机和从相机操作的相机模块可根据缩放因数或操作模式信号而改变。例如，在相机模块1100a的视场比相机模块1100b的视场更宽并且缩放因数指示低缩放率的情况下，相机模块1100b可作为主相机操作，并且相机模块1100a可作为从相机操作。相反，在其中缩放因数指示高缩放率的情况下，相机模块1100a可作为主相机操作，相机模块1100b可作为从相机操作。
在一些示例实施例中，从相机模块控制器1216提供至相机模块1100a、1100b和1100c中的每一个的控制信号可包括同步使能信号。例如，在相机模块1100b用作主相机而相机模块1100a和1100c用作从相机的情况下，相机模块控制器1216可将同步使能信号发送至相机模块1100b。被提供同步使能信号的相机模块1100b可基于提供的同步使能信号生成同步信号并且通过同步信号线SSL将生成的同步信号提供至相机模块1100a和1100c。相机模块1100b以及相机模块1100a和1100c可与同步信号同步，以将图像数据发送至应用处理器1200。
在一些示例实施例中，根据模式信号，从相机模块控制器1216提供至相机模块1100a、1100b和1100c中的每一个的控制信号可包括模式信息。基于模式信息，多个相机模块1100a、1100b和1100c可关于感应速度按照第一操作模式和第二操作模式操作。
在第一操作模式中，多个相机模块1100a、1100b和1100c可以以第一速度生成图像信号(例如，可生成第一帧率的图像信号)，可以以第二速度对图像信号进行编码(例如，可对高于第一帧率的第二帧率的图像信号进行编码)，并且将经编码的图像信号发送至应用处理器1200。在这种情况下，第二速度可以是第一速度的30或更小倍。
应用处理器1200可将接收的图像信号(也就是说，经过编码的图像信号)存储在其中设置的内部存储器1230或者位于应用处理器1200外部的外部存储器1400中。然后，应用处理器1200可从内部存储器1230或外部存储器1400读取和解码经过编码的图像信号，并且可显示基于经过解码的图像信号生成的图像数据。例如，图像处理装置1210的子图像处理器1212a、1212b和1212c中的对应的一个可执行解码，并且也可对经过解码的图像信号执行图像处理。
在第二操作模式中，多个相机模块1100a、1100b和1100c可以以第三速度生成图像信号(例如，可生成低于第一帧率的第三帧率的图像信号)并且将图像信号发送至应用处理器1200。提供至应用处理器1200的图像信号可以是未编码的信号。应用处理器1200可对接收的图像信号执行图像处理，或者可将图像信号存储在内部存储器1230或外部存储器1400中。
PMIC 1300可将电力(例如，电源电压)分别供应至多个相机模块1100a、1100b和1100c。例如，在应用处理器1200的控制下，PMIC 1300可通过电力信号线PSLa将第一电力供应至相机模块1100a，可通过电力信号线PSLb将第二电力供应至相机模块1100b，并且可通过电力信号线PSLc将第三电力供应至相机模块1100c。
响应于来自应用处理器1200的电力控制信号PCON，PMIC 1300可生成对应于多个相机模块1100a、1100b和1100c中的每一个的电力并且可调整电力的水平。电力控制信号PCON可包括用于多个相机模块1100a、1100b和1100c的每个操作模式的电力调整信号。例如，操作模式可包括低电力模式。在这种情况下，电力控制信号PCON可包括关于在低电力模式下操作的相机模块和设置的电力水平的信息。分别提供至多个相机模块1100a、1100b和1100c的电力的水平可彼此相同，或者可彼此不同。另外，电力的水平可动态变化。
在一些示例实施例中，参照图1至图14描述的图像传感器100可对应于图16的图像传感器1142。在通过转移栅极将光电二极管中累积的电子转储至浮置扩散节点的同时，图像传感器1142可通过不将地电压而将钳位电压施加至与浮置扩散节点连接的至少一个晶体管(例如，动态转换增益晶体管、复位栅极晶体管或动态转换增益晶体管和复位栅极晶体管)来钳制浮置扩散节点的电压。因此，当强光入射时(例如，响应于高强度光入射于图像传感器1142上)，可防止在图像数据中发生频带噪声，或者可减少或最小化这种事件。
图17是示出包括根据本发明构思的一些示例实施例的图像传感器100或相机模块1100b的电子装置2000的框图。参照图17，电子装置2000可包括主处理器2100、触摸面板2200、触摸驱动器集成电路(TDI)2202、显示面板2300、显示驱动器集成电路(DDI)2302、系统存储器2400、储存装置2500、音频处理器2600、通信块2700、图像处理器2800和用户接口2900。在一些示例实施例中，电子装置2000可以是诸如个人计算机、膝上型计算机、服务器、工作站、便携式通信终端、个人数字助理(PDA)、便携式媒体播放器(PMP)、数码相机、智能电话、平板计算机和可穿戴装置的各种电子装置之一。电子装置2000可以是安装在诸如汽车、电车、自主驾驶车辆的车辆中的自动系统(例如，自主驾驶系统或信息娱乐系统)。
主处理器2100可控制电子装置2000的整体操作。主处理器2100可控制/管理电子装置2000的组件的操作。主处理器2100可针对操作电子装置2000的目的执行各种操作。触摸面板2200可被配置为在触摸驱动器集成电路2202的控制下感测来自用户的触摸输入。显示面板2300可被配置为在显示驱动器集成电路2302的控制下显示图像信息。
系统存储器2400可存储用于电子装置2000的操作的数据。例如，系统存储器2400可包括易失性存储器(诸如静态随机存取存储器(SRAM)、动态RAM(DRAM)或同步DRAM(SDRAM))和/或非易失性存储器(诸如相变RAM(PRAM)、磁阻RAM(MRAM)、电阻RAM(ReRAM)或铁电RAM(FRAM))。
无论是否供应电力，储存装置2500都可存储数据。例如，储存装置2500可包括诸如闪速存储器、PRAM、MRAM、ReRAM和FRAM的各种非易失性存储器中的至少一种。例如，储存装置2500可包括电子装置2000的嵌入式存储器和/或可拆卸存储器。
音频处理器2600可通过利用音频信号处理器2610处理音频信号。音频处理器2600可通过麦克风2620接收音频输入，或者可通过扬声器2630提供音频输出。通信块2700可通过天线2710与外部装置/系统交换信号。通信块2700的收发器2720和调制器/解调器(MODEM)2730可基于以下各种无线通信协议中的至少一种处理与外部装置/系统交换的信号：长期演进(LTE)、全球微波接入互操作(WiMax)、全球移动通信系统(GSM)、码分多址(CDMA)、蓝牙、近场通信(NFC)、无线保真(Wi-Fi)和射频识别(RFID)。
图像处理器2800可通过透镜2810接收光。图像处理器2800中包括的图像装置2820和图像信号处理器(ISP)2830可基于接收的光生成关于外部对象的图像信息。除触摸面板2200、显示面板2300、音频处理器2600和图像处理器2800之外，用户接口2900还可包括能够与用户交换信息的接口。用户接口2900可包括键盘、鼠标、打印机、投影仪、各种传感器、人体通信装置等。
电子装置2000还可包括电力管理IC(PMIC)2010和电池2020。电力管理IC 2010可从电池2020供应的电力生成内部电力，并且可将内部电力提供至主处理器2100、触摸面板2200、触摸驱动器集成电路2202、显示面板2300、显示驱动器集成电路2302、系统存储器2400、储存装置2500、音频处理器2600、通信块2700、图像处理器2800和用户接口2900。
电子装置2000的组件中的每一个可包括安全监测器SM。另外，安全监测器SM可与电子装置2000的组件之间的沟道中的每一个连接。安全监测器SM可检测组件和组件之间的沟道是否导致异常操作；当检测到异常操作时，安全监测器SM可将警告信号发送至主处理器2100。安全监测器SM可基于ISO26262或ASIL来实施。
图像装置2820可包括参照图15和16描述的相机模块1100b。图像装置2820可包括参照图1至图14描述的图像传感器100。在通过转移栅极将光电二极管中累积的电子转储至浮置扩散节点的同时，图像传感器1142可通过不将地电压而将钳位电压施加至与浮置扩散节点连接的至少一个晶体管(例如，动态转换增益晶体管、复位栅极晶体管或者动态转换增益晶体管和复位栅极晶体管)而钳制浮置扩散节点的电压。因此，当强光入射时，可防止在图像数据中出现频带噪声，或者可减少或最小化这种现象。
在一些示例实施例中，通过利用术语“第一”、“第二”、“第三”等描述根据本发明构思的组件，然而，术语“第一”、“第二”、“第三”等可用于将组件彼此区分，而不限制本发明构思。例如，术语“第一”、“第二”、“第三”等不涉及次序或任何形式的数字含义。
在一些示例实施例中，通过利用块引用根据本发明构思的一些示例实施例的组件。块可通过各种硬件装置(诸如集成电路、专用IC(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)和复杂可编程逻辑装置(CPLD))、硬件装置中驱动的固件、诸如应用的软件或者硬件装置和软件和组合来实施。另外，块可包括通过集成电路中的半导体元件实施的电路或者注册为知识产权(IP)的电路。
如本文所述，根据任何示例实施例的任何装置、电子装置、模块、单元和/或其一些部分，和/或其任何部分(包括，但不限于，图像传感器100、像素阵列110，行驱动器120、斜坡信号生成器130、时序生成器160、模数转换电路140、存储器电路150、电子装置1000、应用处理器1200，图像处理装置1210，图像生成器1214，子图像处理器1212a、1212b、1212c、相机模块控制器1216、存储器控制器1220、PMIC 1300、外部存储器1400、内部存储器1230、致动器1130，图像感测装置1140、控制逻辑1144，图像传感器1142、存储器1146、储存部1150，OPFE1110、电子装置2000、主处理器2100、触摸面板2200、触摸驱动器集成电路(TDI)2202、显示面板2300、显示驱动器集成电路(DDI)2302、系统存储器2400、储存装置2500、音频处理器2600、通信块2700，图像处理器2800、用户接口2900、PMIC 2010、电池2020等)可包括诸如包括逻辑电路的硬件的处理电路；诸如执行软件的处理器的硬件/软件组合；或其组合的一个或多个实例，可被包括在上述项中，和/或可通过上述项来实施。例如，处理电路更具体地可包括，但不限于，中央处理单元(CPU)、算术逻辑单元(ALU)、图形处理单元(GPU)、应用处理器(AP)、数字信号处理器(DSP)、微计算机、现场可编程门阵列(FPGA)和可编程逻辑单元、微处理器、专用集成电路(ASIC)、神经网络处理单元(NPU)、电子控制单元(ECU)、图像信号处理器(ISP)等。在一些示例实施例中，处理电路可包括例如固态驱动(SSD)的存储指令的程序的非暂时性计算机可读储存装置(例如，存储器)和处理器(例如，CPU)，处理器被配置为根据任何示例实施例执行指令的程序以实施功能和/或实施通过任何装置、电子装置、模块、单元和/或其一些部分中的一些或全部执行的方法。
包括(但不限于)内部存储器1230、外部存储器1400、存储器1146和/或储存部1150的本文所述的任何存储器可以是非暂时性计算机可读介质，并且可存储指令的程序。本文所述的任何存储器可以是诸如闪速存储器、相变随机存取存储器(PRAM)、磁阻RAM(MRAM)、电阻RAM(ReRAM)或铁电RAM(FRAM)的非易失性存储器，或者诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)或同步DRAM(SDRAM)的易失性存储器。
根据本发明构思，与每个像素的浮置扩散节点连接的至少一个晶体管通过钳位电压被偏压。当量超出至少一个晶体管的钳位电压的偏压的电子被转储至浮置扩散节点时，电子通过至少一个晶体管泄漏。因此，提供了被配置为减少、最小化或防止图像数据中由于强入射光而发生频带噪声的图像传感器、包括所述图像传感器的相机模块和所述图像传感器的操作方法。
虽然参照本发明构思的一些示例实施例描述了本发明构思，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离由所附权利要求中阐述的本发明构思的精神和范围的情况下，可对本发明构思作出各种修改和改变。

Claims (20)

1.一种图像传感器，包括：
像素阵列，其包括多个像素，其中所述多个像素中的每个像素包括：
光电二极管；
所述光电二极管与浮置扩散节点之间的转移栅极晶体管，以及
所述浮置扩散节点与第一电压节点之间的第一晶体管，其中所述第一电压节点被配置为接收第一电压；
行驱动器，其通过行线与所述多个像素的行连接，其中，对于所述行中的选择的行的像素中的每个像素，所述行驱动器被配置为：
将第二电压施加至所述第一晶体管的栅极，以及
导通所述转移栅极晶体管；以及
模数转换电路，其通过列线与所述多个像素的列连接，所述模数转换电路被配置为从所述选择的行的像素检测像素值，
其中，对于所述选择的行的像素中的每个像素，所述行驱动器被配置为：在所述转移栅极晶体管被导通的同时，将钳位电压施加至所述第一晶体管的栅极，其中，所述钳位电压低于所述第二电压。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，对于所述选择的行的像素中的每个像素，所述行驱动器被配置为：将导通电压施加至所述转移栅极晶体管以将所述转移栅极晶体管导通，其中所述导通电压高于所述钳位电压。
3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述钳位电压高于地电压。
4.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述行驱动器包括：
第一PMOS晶体管，其包括：
被配置为接收驱动电压的栅极，
被配置为接收所述第二电压的第一节点，以及
与所述多个像素中的每个像素的所述第一晶体管的栅极连接的第二节点；
第一NMOS晶体管，其包括：
被配置为接收所述驱动电压的栅极，
与所述多个像素中的每个像素的所述第一晶体管的栅极连接的第一节点，以及
第二节点；
第二NMOS晶体管，其包括：
被配置为接收钳位使能信号的栅极，
与所述第一NMOS晶体管的第二节点连接的第一节点，以及
与地节点连接的第二节点；以及
第二PMOS晶体管，其包括：
被配置为接收所述钳位使能信号的栅极，
被配置为接收所述钳位电压的第一节点，以及
与所述多个像素中的每个像素的所述第一晶体管的栅极连接的第二节点。
5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，
所述多个像素中的每个像素还包括所述第一晶体管与所述浮置扩散节点之间的第二晶体管，
其中，对于所述选择的行的像素中的每个像素，所述行驱动器被配置为：
同时将所述第二电压施加至所述第一晶体管的栅极和所述第二晶体管的栅极。
6.根据权利要求5所述的图像传感器，其中，对于所述选择的行的像素中的每个像素，所述行驱动器被配置为：
在所述转移栅极晶体管被导通的同时，将第二钳位电压施加至所述第二晶体管的栅极，其中所述第二钳位电压低于所述第二电压。
7.根据权利要求6所述的图像传感器，其中，对于所述选择的行的像素中的每个像素，所述行驱动器被配置为：
在将所述钳位电压施加至所述第一晶体管的栅极之后，将所述第二钳位电压施加至所述第二晶体管的栅极。
8.根据权利要求6所述的图像传感器，其中，所述行驱动器包括：
第一PMOS晶体管，其包括：
被配置为接收驱动电压的栅极，
被配置为接收所述第二电压的第一节点，以及
与所述多个像素中的每个像素的所述第二晶体管的栅极连接的第二节点；
第一NMOS晶体管，其包括：
被配置为接收所述驱动电压的栅极，
与所述多个像素中的每个像素的所述第二晶体管的栅极连接的第一节点，以及
第二节点；
第二NMOS晶体管，其包括：
被配置为接收钳位使能信号的栅极，
与所述第一NMOS晶体管的第二节点连接的第一节点，以及
与地节点连接的第二节点；以及
第二PMOS晶体管，其包括：
被配置为接收所述钳位使能信号的栅极，
被配置为接收所述第二钳位电压的第一节点，以及
与所述多个像素中的每个像素的所述第二晶体管的栅极连接的第二节点。
9.根据权利要求5所述的图像传感器，其中，对于所述选择的行的像素中的每个像素，所述行驱动器被配置为：
第二次导通所述转移栅极晶体管；以及
在所述转移栅极晶体管第二次被导通的同时，基于将所述第二电压施加至所述第二晶体管的栅极来导通所述第二晶体管。
10.根据权利要求9所述的图像传感器，其中，对于所述选择的行的像素中的每个像素，所述行驱动器被配置为：
在所述转移栅极晶体管第二次被导通的同时，将所述钳位电压施加至所述第一晶体管的栅极。
11.根据权利要求9所述的图像传感器，其中，对于所述选择的行的像素中的每个像素，所述行驱动器被配置为：
在所述转移栅极晶体管第二次被导通的同时，将地电压施加至所述第一晶体管的栅极。
12.根据权利要求9所述的图像传感器，其中，对于所述选择的行的像素中的每个像素，所述行驱动器被配置为：
在所述转移栅极晶体管被导通的同时，将地电压施加至所述第一晶体管的栅极。
13.根据权利要求12所述的图像传感器，其中，对于所述选择的行的像素中的每个像素，所述行驱动器被配置为：
在所述转移栅极晶体管第二次被导通的同时，将第二钳位电压施加至所述第二晶体管的栅极。
14.根据权利要求12所述的图像传感器，其中，对于所述选择的行的像素中的每个像素，所述行驱动器被配置为：
在所述转移栅极晶体管第二次被导通的同时，将所述地电压施加至所述第一晶体管的栅极。
15.根据权利要求5所述的图像传感器，其中，所述多个像素中的每个像素还包括：
源极跟随器晶体管，其包括：
与所述浮置扩散节点连接的栅极，
与所述第一电压节点连接的第一节点，以及
第二节点；以及
选择栅极晶体管，其包括：
与所述行线中的对应的行线连接的栅极，
与所述源极跟随器晶体管的第二节点连接的第一节点，以及
与所述列线中的对应的列线连接的第二节点。
16.根据权利要求15所述的图像传感器，其中，所述多个像素中的每个像素还包括：
第二光电二极管；
第二转移栅极晶体管，其连接在所述第二光电二极管与第二浮置扩散节点之间；
第一开关晶体管，其与所述第二浮置扩散节点和所述第一晶体管与所述第二晶体管之间的节点连接；以及
电容器，其连接在所述第二浮置扩散节点与所述第一电压节点之间。
17.根据权利要求15所述的图像传感器，其中，所述多个像素中的每个像素还包括：
第二光电二极管；
第二转移栅极晶体管，其连接在所述第二光电二极管与所述浮置扩散节点之间；
第三光电二极管；
第三转移栅极晶体管，其连接在所述第三光电二极管与所述浮置扩散节点之间；
第四光电二极管；以及
第四转移栅极晶体管，其连接在所述第四光电二极管与所述浮置扩散节点之间。
18.一种相机模块，包括：
图像传感器，其被配置为生成图像数据；以及
逻辑电路，其被配置为基于校准从所述图像传感器接收的所述图像数据生成校准的图像数据，
其中，所述图像传感器包括：
像素阵列，其包括多个像素，其中所述多个像素中的每个像素包括：
光电二极管，
转移栅极晶体管，其在所述光电二极管与浮置扩散节点之间，以及
第一晶体管，其在所述浮置扩散节点与第一电压节点之间，其中所述第一电压节点被配置为接收第一电压，
行驱动器，其通过行线与所述多个像素的行连接，其中，
当对所述行中的选择的行的像素执行读出操作时，对于所述选择的行的像素中的每个像素，所述行驱动器被配置为：
将第二电压施加至所述第一晶体管的栅极，以及
导通所述转移栅极晶体管，使得在所述光电二极管中集成的电子被转储至所述浮置扩散节点；以及
模数转换电路，其通过列线与所述多个像素的列连接，所述模数转换电路被配置为从所述选择的行的像素检测像素值，其中，对于所述选择的行的像素中的每个像素，所述第一晶体管被配置为在所述转移栅极晶体管被导通时被设为准导通状态。
19.根据权利要求18所述的相机模块，其中，所述第一晶体管包括原生晶体管或耗尽型晶体管。
20.一种图像传感器的操作方法，所述图像传感器包括多个像素，所述多个像素包括多行像素，其中，所述多个像素中的每个像素包括光电二极管、所述光电二极管与浮置扩散节点之间的转移栅极晶体管以及所述浮置扩散节点与第一电压节点之间的第一晶体管，所述第一电压节点被配置为接收第一电压，所述操作方法包括：
对于属于所述多行像素中的选择的行的像素的每个像素，
将第二电压施加至所述第一晶体管的栅极；
导通所述转移栅极晶体管；以及
在所述转移栅极晶体管被导通时，将低于所述第一电压和所述第二电压并且高于地电压的钳位电压施加至所述第一晶体管的栅极。
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