TW201532440A - 雙轉換增益之高動態範圍感測器 - Google Patents

雙轉換增益之高動態範圍感測器 Download PDF

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Abstract

一種讀出一像素之方法包含重設該像素之一光偵測器。然後，在一單個影像擷取之一單個曝光內積分入射在該光偵測器上之光。然後，重設該像素之一浮動擴散節點。將該浮動擴散部設定為低轉換增益且自該浮動擴散節點取樣一低轉換增益重設信號。將該浮動擴散部設定為高轉換增益且自該浮動擴散節點取樣一高轉換增益重設信號。將電荷載流子自該光偵測器轉移至該浮動擴散節點且然後自該浮動擴散節點取樣一高轉換影像信號。將該浮動擴散部設定為低轉換增益。再次將電荷載流子自該光偵測器轉移至該浮動擴散節點且自該浮動擴散節點取樣一低轉換影像信號。

Description

雙轉換增益之高動態範圍感測器 【相關申請案的交叉參考】
本申請案主張2014年1月10日提出申請之美國臨時申請案第61/926,124號之權益。
本發明一般而言係關於影像感測器，且更具體而言，本發明係關於高動態範圍影像感測器。
標準影像感測器具有約60dB至70dB之一有限動態範圍。然而，現實世界之明度動態範圍要大得多。自然景象通常跨越90dB及90dB以上之一範圍。為同時擷取強光及陰影，已在影像感測器中使用HDR技術來增大所擷取動態範圍。用於增大動態範圍之最常見技術為將用標準(低動態範圍)影像感測器擷取之多個曝光合併至一單個線性HDR影像中，此具有比一單個曝光影像大得多之動態範圍。
最常見之HDR感測器解決方案中之一者將為使多個曝光進入至一個單個影像感測器中。在具有不同曝光積分時間或不同敏感度(舉例而言，藉由插入中性密度濾光器)之情況下，一個影像感測器可在一單個影像感測器中具有2個、3個、4個或甚至更多不同曝光。使用此HDR影像感測器，在一單次拍攝中可獲得多個曝光影像。然而，與一正常全解析度影像感測器相比，使用此HDR感測器降低總體影像解析度。舉例而言，對於在一個影像感測器中組合4個不同曝光之一 HDR感測器，每一HDR影像將僅為全解析度影像之四分之一解析度。
105‧‧‧色彩像素陣列/像素陣列
205‧‧‧色彩像素陣列/像素陣列
210A‧‧‧像素
210B‧‧‧像素
210C‧‧‧像素
210D‧‧‧像素
212‧‧‧RFD信號
214‧‧‧RST信號
216‧‧‧RS信號
218‧‧‧DFD信號
222‧‧‧TX信號
224‧‧‧VPIX信號
310‧‧‧像素
312‧‧‧RFD信號
314‧‧‧RST信號/重設信號RST
316‧‧‧RS信號
318‧‧‧DFD信號
322‧‧‧TX信號
324‧‧‧VPIX輸出/像素輸出VPIX
326‧‧‧光偵測器PD
328‧‧‧轉移電晶體
330‧‧‧浮動擴散節點/浮動擴散部/選用浮動擴散節點
332‧‧‧重設電晶體
334‧‧‧DFD電晶體
336‧‧‧像素中電容器C
338‧‧‧源極隨耦器耦合之電晶體/源極隨耦器電晶體
340‧‧‧列選擇電晶體
342‧‧‧電壓源極端子
412‧‧‧RFD信號
414‧‧‧RST信號/重設信號RST
415‧‧‧時序圖
416‧‧‧列選擇信號RS
418‧‧‧DFD信號
422‧‧‧TX信號
444‧‧‧A/D線
500‧‧‧成像系統
505‧‧‧色彩像素陣列/像素陣列
510‧‧‧讀出電路
515‧‧‧功能邏輯
520‧‧‧控制電路
612‧‧‧RFD信號
614‧‧‧RST信號
615‧‧‧時序圖
616‧‧‧RS信號
618‧‧‧DFD信號
C1至Cx‧‧‧行
FD‧‧‧浮動擴散部
P1至Pn‧‧‧像素/像素單元
PD‧‧‧光偵測器
SF‧‧‧源極隨耦器
R1至Ry‧‧‧列
t1‧‧‧時間
t2‧‧‧時間
t3‧‧‧時間
t4‧‧‧時間
t5‧‧‧時間
t5.5‧‧‧時間
t6‧‧‧時間
t7‧‧‧時間
t8‧‧‧時間
t9‧‧‧時間
t10‧‧‧時間
參看以下各圖闡述本發明之非限制性及非詳盡實施例，其中除非另外指定，否則貫穿各視圖相似元件符號係指相似部分。
圖1係圖解說明根據本發明之教示之一實例色彩像素陣列之一部分之一圖式，在該色彩像素陣列中以雙轉換增益讀出每一像素以達成高動態範圍(HDR)成像。
圖2係展示根據本發明之教示之一實例色彩像素陣列之複數個像素之實例電路之一電路圖，在該色彩像素陣列中以雙轉換增益讀出每一像素以達成HDR成像。
圖3係展示根據本發明之教示之一像素之實例電路之一電路圖，該像素以雙轉換增益讀出以達成HDR成像。
圖4係圖解說明根據本發明之教示之在一像素之實例電路中發現之信號之一實例關係之一時序圖，該像素以雙轉換增益讀出以達成HDR成像。
圖5係圖解說明根據本發明之教示之包含一色彩像素陣列之一成像系統之一項實例之一圖式，在該色彩像素陣列中以雙轉換增益讀出每一像素以達成HDR成像。
圖6係圖解說明根據本發明之教示之在一像素之實例電路中發現之信號之另一實例關係之一時序圖，該像素以雙轉換增益讀出以達成HDR成像。
貫穿圖式之數個視圖對應參考字元指示對應組件。熟習此項技術者將瞭解，圖中之元件係出於簡化及清楚目的而圖解說明且未必係按比例繪製。舉例而言，圖中之元件中之一些元件之尺寸可能相對於其他元件被誇大以幫助改良對本發明之各種實施例之理解。並且，通常未描繪在一商業可行實施例中有用或有必要之常見而容易理解之元 件，以促進更容易地查看本發明之此等各種實施例。
在以下闡述中，陳述眾多特定細節以提供對本發明之一透徹理解。然而，熟習此項技術者將明白，不需要採用該特定細節實踐本發明。在其他情況下，尚未詳細闡述熟知材料或方法以避免混淆本發明。
貫穿本說明書之對「一項實施例」、「一實施例」、「一項實例」或「一實例」之提及意謂結合該實施例或實例闡述之一特定特徵、結構或特性包含在本發明之至少一項實施例中。因此，貫穿本說明書之各處出現之片語「在一項實例中」、「在一實施例中」、「一項實例」或「一實例」未必全都係指同一實施例或實例。此外，在一或多項實施例或實例中，可以任何適合組合或子組合來組合特定特徵、結構或特性。特定特徵、結構或特性可包含在一積體電路、一電子電路、一組合邏輯電路或提供所闡述功能性之其他適合組件中。此外，應瞭解，本文提供之圖係用於向熟習此項技術者解釋之目的且圖式未必按比例繪製。
根據本發明之教示之實例闡述根據本發明之教示之色彩像素陣列，在該色彩像素陣列中以雙轉換增益讀出每一像素以達成HDR成像。舉例而言，在一項實例中，根據本發明之教示之一色彩像素陣列利用雙轉換增益像素，其中藉由啟用或停用將一像素中電容器耦合至浮動擴散(FD)節點之一開關來將轉換增益設定為高或低。在一項實例中，使用高轉換增益及低轉換兩者讀出每個圖框中之每個像素，且將使用之值之選擇以數位方式進行。以此方式，根據本發明之教示之色彩像素陣列可根據本發明之教示以一單個曝光或一單個積分時間在同一圖框中同時擷取亮物件及暗物件兩者。因此，不再需要高曝光時間及低曝光時間之多個曝光，此可引入挑戰，乃因多個曝光時間不同時 發生。因此，消除重影及閃光問題，此乃因根據本發明之教示之一色彩像素陣列輸出具有不同轉換增益之像素值以產生HDR影像，其中每圖框輸出僅一個積分時間。
為圖解說明，圖1係圖解說明根據本發明之教示之一實例色彩像素陣列105之一部分之一圖式，在色彩像素陣列105中可以高轉換增益及低轉換增益兩者讀出每一像素，其中每圖框輸出僅一個積分時間。 在所描繪之實例中，像素陣列105為具有一拜耳(Bayer)濾光器圖案之一色彩像素陣列，其中存在交替之綠色(G)及藍色(B)像素列與紅色(R)及綠色(G)像素列以感測彩色影像。在一項實例中，每一像素具有擁有約2.8μm之長度之側。當然，應瞭解，實例色彩像素陣列105之像素可具有其他尺寸，且實例2.8μm之尺寸提供為根據本發明之教示之一項實例之一圖解。
圖2係展示根據本發明之教示之一實例像素陣列205之實例電路之一電路圖。在圖2中描繪之特定實例中，四個像素210A、210B、210C及210D之實例電路配置成像素陣列205之複數個列及複數個行。 應注意，像素陣列205可為圖1之色彩像素陣列105之一實例，且下文提及之類似命名及編號之元件可類似于如上文所闡述而耦合及起作用。因此，在一項實例中，像素210A及210D可與綠色(G)像素對應，像素210B可與一藍色(B)像素對應，且像素210C可與一紅色(R)像素對應。應注意，像素210A、210B、210C及210D彼此在其他方面實質上類似。如圖2中描繪之實例中展示，根據本發明之教示，像素(例如，像素210A/210B、像素210C/210D)之每一列經耦合以接收一RFD信號212、一RST信號214、一RS信號216、一DFD信號218及一TX信號222。圖2中描繪之實例亦圖解說明，根據本發明之教示，像素(例如，像素210A/210C、像素210B/210D)之每一行經耦合以輸出VPIX信號224。
圖3係展示根據本發明之教示之一像素310之實例電路之一電路圖，像素310以雙轉換增益讀出以達成HDR成像。應注意，圖3之像素310可為圖2之像素210A、210B、210C或210D中之一實例像素，且下文提及之類似命名及編號之元件可類似于如上文所闡述而耦合及起作用。如圖3中描繪之實例中展示，像素310包含耦合至一轉移電晶體328之一光偵測器PD 326，轉移電晶體328經耦合以由一TX信號322控制。轉移電晶體328耦合至一浮動擴散(FD)節點330。
在所描繪之實例中，浮動擴散(FD)節點330經耦合以透過一重設電晶體332及一DFD電晶體334而重設為一RFD信號312。在所圖解說明之實例中，重設電晶體332經耦合以回應於一RST信號314而控制，且DFD電晶體334經耦合以回應於一DFD信號318而控制。圖3中圖解說明之實例亦圖解說明，根據本發明之教示，一像素中電容器C 336經組態以回應於DFD信號318透過DFD電晶體334耦合至浮動擴散(FD)節點330。
繼續圖3中描繪之實例，浮動擴散(FD)節點330亦耦合至一放大器電晶體之控制端子，在圖3中，該放大器電晶體為使其閘極端子耦合至浮動擴散(FD)節點330之源極隨耦器(SF)耦合之電晶體338。在所描繪之實例中，以RS信號316控制之一列選擇電晶體340耦合在一電壓源極端子342與源極隨耦器(SF)電晶體338之汲極端子之間。在所描繪之實例中，根據本發明之教示，源極隨耦器(SF)電晶體338之源極端子耦合至VPIX輸出324，VPIX輸出324為像素310之輸出位元線且像素310之輸出信號透過其而讀出。
圖4係圖解說明在一像素(例如，圖3之像素310或圖2之像素210A、210B、210C或210D)之實例電路中發現之信號之一實例關係之一時序圖415。特定而言，圖4之實例時序圖415圖解說明根據本發明之教示之以一單個積分時間或曝光讀出像素(例如，圖3之像素310)以 達成HDR效能之一項實例。
為圖解說明，在時間t1處，將重設信號RST 414加脈衝至VRS_RST以接通重設電晶體332，將RFD信號412加脈衝至SVDD_PIX，將DFD信號418加脈衝至VDFD以接通DFD電晶體334，且將TX信號422加脈衝至VTXHI以接通轉移電晶體328以重設光偵測器PD 326(例如，圖3之光偵測器PD)。一旦重設光偵測器PD 326，在時間t2處便開始光偵測器PD 326之一單個積分時間或曝光。在光偵測器PD 326之時間t2處之單個積分時間或曝光期間，回應於光偵測器PD 326上之入射光而在光偵測器PD 326中光生電荷載流子。如所描繪之實例中展示，在時間t2處之單個曝光期間，以一稍微正向電壓SVDD_PIX加偏壓於重設電晶體332及DFD電晶體334，以便在光偵測器PD 326變得飽和且溢出電荷之情形中確保自光偵測器PD 326至浮動擴散(FD)節點330之一洩漏路徑，且將RFD信號412設定為VRFD_AB以支援一抗溢流(anti-blooming)路徑。換言之，在一項實例中，SVDD_PIX為在時間t2處之單個積分時間期間重設信號RST 314及DFD信號418上之電壓以在光偵測器PD 326溢出且將電荷洩漏至浮動擴散(FD)節點330之情形中確保一抗溢流路徑。
在時間t3處，藉由將RST信號414加脈衝回至VRS_RST以接通重設電晶體332而重設浮動擴散(FD)節點330，將RFD信號412設定為VRFD_BST，且將DFD信號418設定為VDFD以接通DFD電晶體334。 在該實例中，將RFD信號412下拉至VRFD_BST以在DFD電晶體334接通且列選擇電晶體340關斷(如所展示)時支援浮動擴散(FD)節點330之電壓升壓。
在時間t4處，藉由將列選擇信號RS 416設定為VRS_RST、將重設信號RST 414設定為0伏特、將RFD信號412設定為0伏特且使DFD信號418維持在VDFD以使DFD電晶體334保持接通而以低轉換增益對浮動 擴散(FD)節點330進行取樣。實際上，根據本發明之教示，在DFD電晶體334接通之情況下，將像素中電容器C 336(例如，圖3之電容器C)耦合至浮動擴散(FD)節點330，此達成浮動擴散(FD)節點330之一低轉換增益取樣。如時序圖415之A/D線444上所展示，一第一取樣/保持SHR操作發生於時間t4處以按低轉換增益對浮動擴散(FD)節點330上之重設電壓進行取樣以按低轉換增益產生一重設樣本。
在時間t5處，根據本發明之教示，將DFD信號418降低至0伏特，此關斷DFD電晶體334，此使像素中電容器C 336(例如，圖3之電容器C)與浮動擴散(FD)節點330解耦，此達成浮動擴散(FD)節點330之一高轉換增益取樣。如時序圖415之A/D線444上所展示，一第二取樣/保持SHR操作發生於時間t5處在DFD電晶體334已關斷之後，以按高轉換增益對浮動擴散部(FD)330上之重設電壓進行取樣以按高轉換增益產生一重設樣本。
繼續圖4中描繪之實例，在時間t6處加脈衝於TX信號422，此加脈衝於耦合至光偵測器PD 326之轉移電晶體328之閘極，此致使光偵測器PD 326中之光生電荷載流子被轉移至浮動擴散(FD)節點。
在時間t7處，在TX信號422於脈衝之後再次為低且關斷轉移電晶體328之後，再次以高轉換增益對浮動擴散(FD)節點330上之信號進行取樣，其中DFD信號418保持為低且DFD電晶體334關斷以使像素中電容器C 336與浮動擴散(FD)節點330解耦。實際上，如時序圖415之A/D線444上所展示，一第一取樣/保持SHS操作發生於時間t7處在轉移電晶體328已關斷之後，以按高轉換增益對浮動擴散(FD)節點330上之信號電壓進行取樣以按高轉換增益產生一信號樣本。
在時間t8處，根據本發明之教示，將DFD信號418設定回至VDFD以接通DFD電晶體334以將像素中電容器C 336耦合至浮動擴散(FD)節點330，此達成浮動擴散(FD)節點330之一低轉換增益取樣。
如所描繪之實例中展示，TX信號422圖解說明為在時間t8處再次被加脈衝，此乃因若光偵測器PD 326含有大量光生電子，則一旦浮動擴散(FD)節點330上之電壓下降足夠低，自光偵測器PD 326至浮動擴散(FD)節點330之電荷轉移便停止。在以高轉換增益進行之第一信號取樣SHS之後的像素輸出VPIX 324將受浮動擴散(FD)節點330電壓擺動限制。然而，根據本發明之教示，當藉由增大透過DFD電晶體334耦合至浮動擴散(FD)節點330之電容而降低轉換增益時，浮動擴散(FD)節點330電壓將增大，此將使轉移來自光偵測器PD 326之光生電荷載流子現在變得可能，且因此導致TX信號422在時間t8處之第二次加脈衝，如圖4中展示。
在時間t9處，在TX信號422為低且關斷轉移電晶體328之後，再次以低轉換增益對浮動擴散(FD)節點330上之信號進行取樣，其中將DFD信號418設定為VDFD且DFD電晶體334接通以將像素中電容器C 336耦合至浮動擴散(FD)節點330。實際上，如時序圖415之A/D線444上所展示，一第二取樣/保持SHS操作發生於時間t9處在轉移電晶體328已關斷之後，以按低轉換增益對浮動擴散(FD)節點330上之信號電壓進行取樣以按低轉換增益產生一信號樣本。
因此，如圖4中圖解說明，根據本發明之教示，可以一單個積分時間或曝光自像素擷取包含一低轉換增益及一高轉換增益影像獲取之一HDR影像。在一項實例中，根據本發明之教示，藉助以低轉換增益及高轉換增益兩者進行之對浮動擴散(FD)節點330上之重設電壓之擷取以及以低轉換增益及高轉換增益兩者進行之對浮動擴散(FD)節點330上之信號電壓之擷取來達成真相關雙重取樣。
實際上，像素之低轉換增益相關雙重取樣輸出值等於低轉換增益值處之重設樣本(例如，t4之後的第一SHR)與低轉換增益值處之信號樣本(例如，t9之後的第二SHS)之間的一差。在一項實例中，像素 之低轉換增益相關雙重取樣輸出值可用於亮光條件。類似地，像素之高轉換增益相關雙重取樣輸出值等於高轉換增益值處之重設樣本(例如，t5之後的第二SHR)與高轉換增益值處之信號樣本(例如，t7之後的第一SHS)之間的一差。在一項實例中，像素之高轉換增益相關雙重取樣輸出值可用於低光條件。
因此，應瞭解，根據本發明之教示，使用藉由對像素使用相同單個積分時間或單個曝光之上文所闡述結構及技術來達成HDR成像，此因此達成像素之動態範圍之一增大而不遭受由多個曝光導致之重影或閃光問題。
圖5係圖解說明根據本發明之教示之包含一色彩像素陣列505之一成像系統500之一項實例之一圖式，在色彩像素陣列505中以雙轉換增益讀出每一像素以達成HDR成像。如所描繪之實例中展示，成像系統500包含耦合至控制電路520及讀出電路510之像素陣列505，讀出電路510耦合至功能邏輯515。
在一項實例中，像素陣列505為影像感測器像素單元(例如，像素P1、P2、P3、......、Pn)之一個二維(2D)陣列。應注意，像素陣列505中之像素單元P1、P2、......、Pn可為圖1之色彩像素陣列105或圖2之色彩像素陣列205之實例，且下文提及之類似命名及編號之元件類似于如上文所闡述而耦合及起作用。如所圖解說明，每一像素單元配置成一列(例如，列R1至Ry)及一行(例如，行C1至Cx)以獲取一人、地方、物件等之影像資料，然後可使用該影像資料再現該人、地方、物件等之一2D影像。
在一項實例中，在每一像素單元P1、P2、P3、......、Pn已獲取其影像資料或影像電荷之後，影像資料由讀出電路510讀出且然後傳送至功能邏輯515。在各種實例中，讀出電路510可包含放大電路、類比轉數位(ADC)轉換電路或其他電路。功能邏輯515可僅儲存影像資 料或甚至藉由應用後影像效應(例如，修剪、旋轉、移除紅眼、調整亮度、調整對比度或其他操縱)來操縱影像資料。在一項實例中，讀出電路510可沿著讀出行線(所圖解說明)一次讀出一列影像資料或可使用多種其他技術(未圖解說明)(例如，一串列讀出或所有像素同時之一全並列讀出)來讀出影像資料。
在一項實例中，控制電路520耦合至像素陣列505以控制像素陣列505之操作特性。在一項實例中，控制電路520經耦合以產生用於控制每一像素單元之影像獲取之一全域快門信號。在該實例中，全域快門信號同時啟用像素陣列505內之所有像素單元P1、P2、P3、......、Pn以同時啟用像素陣列505內之所有像素單元以在一單個獲取窗期間同時自每一各別光偵測器轉移影像電荷。
圖6係在一像素(例如圖3之像素310或圖2之像素210A、210B、210C或210D)之實例電路中發現之信號之另一實例關係之一時序圖615。應瞭解，圖6之時序圖與圖4之實例時序圖415共用許多類似性。 然而，一個差異為：圖6中之時序圖615包含在圖6中之時序圖615之時間t5與時間t5.5之間的區段3b期間發生之浮動擴散(FD)節點330之一選用重設，此對應於圖4之時序圖415之時間t5。具體而言，如圖6之時間t5與時間t5.5之間的區段3b期間所展示，將RS信號616降低至0伏特，將RST信號614加脈衝至VRS_RST，將RFD信號612加脈衝至VRFD_BST且DFD信號618在VDFD處保持為高以執行一選用浮動擴散(FD)節點330重設。在該實例中，根據本發明之教示，在時間t5與時間t5.5之間的浮動擴散(FD)節點330之選用重設之後，圖6之時序圖615恢復為實質上類似於圖4之實例時序圖415。
對本發明之所圖解說明實例之以上闡述(包含發明摘要中闡述之內容)不意欲係詳盡的或限制於所揭示之確切形式。雖然出於說明性目的在本文中闡述了本發明之特定實施例及實例，但在不背離本發明 之較寬泛精神及範疇之情況下，各種等效修改係可能的。
可依據以上詳細說明對本發明之實例做出此等修改。以下申請專利範圍中使用之術語不應理解為將本發明限於說明書及申請專利範圍中揭示之特定實施例。而是，該範疇應完全由以下申請專利範圍判定，該等申請專利範圍將根據申請專利範圍解釋之既定原則加以解釋。因此，應將本說明書及圖視為說明性而非限制性的。
412‧‧‧RFD信號
414‧‧‧RST信號/重設信號RST
415‧‧‧時序圖
416‧‧‧列選擇信號RS
418‧‧‧DFD信號
422‧‧‧TX信號
444‧‧‧A/D線
t1‧‧‧時間
t2‧‧‧時間
t3‧‧‧時間
t4‧‧‧時間
t5‧‧‧時間
t6‧‧‧時間
t7‧‧‧時間
t8‧‧‧時間
t9‧‧‧時間
t10‧‧‧時間

Claims (20)

  1. 一種在一高動態範圍(HDR)影像感測器中自一單個影像擷取之一單個曝光自一像素獲取影像資料之方法，其包括：重設該像素之一光偵測器；在該單個影像擷取之該單個曝光內積分入射在該光偵測器上之光；執行該像素之一浮動擴散部之一第一重設；將該浮動擴散部設定為低轉換增益；自該浮動擴散部取樣一低轉換增益重設信號；將該浮動擴散部設定為高轉換增益；自該浮動擴散部取樣一高轉換增益重設信號；將在該單個曝光期間光生之電荷載流子自該光偵測器轉移至該浮動擴散部；自該浮動擴散部取樣一高轉換增益影像信號；將該浮動擴散部設定為該低轉換增益；將在該單個曝光期間光生之額外電荷載流子自該光偵測器轉移至該浮動擴散部；及自該浮動擴散部取樣一低轉換增益影像信號。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包括：在以該低轉換增益自該浮動擴散部取樣該重設信號之後且在以該高轉換增益自該浮動擴散部取樣該重設信號之前執行該像素之該浮動擴散部之一第二重設。
  3. 如請求項1之方法，其進一步包括：藉由找出該經取樣低轉換增益影像信號與該經取樣低轉換增益重設信號之間的一差而判定該單個影像擷取之該單個曝光之一低轉換增益相關雙重取樣影 像信號輸出值。
  4. 如請求項1之方法，其進一步包括：藉由找出該經取樣高轉換增益影像信號與該經取樣高轉換增益重設信號之間的一差而判定該單個影像擷取之該單個曝光之一高轉換增益相關雙重取樣影像信號輸出值。
  5. 如請求項1之方法，其中重設該像素之該光偵測器包括：將該光偵測器耦合至一重設電壓。
  6. 如請求項5之方法，其進一步包括：在該單個影像擷取之該單個曝光內積分入射在該光偵測器上之該光時設定該像素之該重設電壓，以提供自該光偵測器至該浮動擴散節點之一抗溢流路徑。
  7. 如請求項1之方法，其中重設該像素之該浮動擴散部包括：將該浮動擴散部耦合至一升壓電壓。
  8. 如請求項1之方法，其中將該浮動擴散部設定為低轉換增益包括：將一像素中電容器耦合至該浮動擴散部。
  9. 如請求項8之方法，其中將該浮動擴散部設定為高轉換增益包括：使該像素中電容器與該浮動擴散部解耦。
  10. 如請求項1之方法，其中將在該單個曝光期間光生之該等電荷載流子自該光偵測器轉移至該浮動擴散部包括：在將該浮動擴散部設定為該高轉換增益之後，透過一轉移電晶體將該光偵測器耦合至該浮動擴散部。
  11. 如請求項10之方法，其中將在該單個曝光期間光生之該等額外電荷載流子自該光偵測器轉移至該浮動擴散部包括：在將該浮動擴散部設定為該低轉換增益之後，透過該轉移電晶體將該光偵測器耦合至該浮動擴散部。
  12. 一種供在一高動態範圍(HDR)影像感測器中使用之像素單元，其 包括：一光偵測器，其經調適以在該HDR影像感測器之一單個影像擷取之一單個曝光期間回應於入射光而光生電荷載流子；一浮動擴散部，其經耦合以接收在該光偵測器中光生之該等電荷載流子；一像素中電容器，其透過一第一電晶體選擇性地耦合至該浮動擴散部，其中回應於該像素中電容器被耦合至該浮動擴散部而將該浮動擴散部設定為低轉換增益，其中回應於該像素中電容器與該浮動擴散部解耦而將該浮動擴散部設定為高轉換增益；及一轉移電晶體，其耦合在該光偵測器與該浮動擴散部之間，其中該轉移電晶體經調適以在該HDR影像感測器之該單個影像擷取之該單個曝光期間開啟達一第一時間，以將在該光偵測器中光生之該等電荷載流子轉移至設定為該高轉換增益之該浮動擴散部，其中該轉移電晶體經調適以在該HDR影像感測器之該單個影像擷取之該單個曝光期間開啟達一第二時間，以將在該光偵測器中光生之該等電荷載流子轉移至設定為該低轉換增益之該浮動擴散部。
  13. 如請求項12之像素單元，其進一步包括一放大器電晶體，該放大器電晶體具有耦合至該浮動擴散部之一閘極端子以產生至該像素單元之一輸出位元線之該像素單元之一輸出信號。
  14. 如請求項13之像素單元，其進一步包括一列選擇電晶體，該列選擇電晶體耦合至該放大器電晶體以選擇性地產生至該像素單元之該輸出位元線之該像素單元之該輸出信號。
  15. 一種高動態範圍(HDR)成像系統，其包括：像素單元之一像素陣列，其中該等像素單元中之每一者包 含：一光偵測器，其經調適以在該HDR成像系統之一單個影像擷取之一單個曝光期間回應於入射光而光生電荷載流子；一浮動擴散部，其經耦合以接收在該光偵測器中光生之該等電荷載流子；一像素中電容器，其透過一第一電晶體選擇性地耦合至該浮動擴散部，其中回應於該像素中電容器被耦合至該浮動擴散部而將該浮動擴散部設定為低轉換增益，其中回應於該像素中電容器與該浮動擴散部解耦而將該浮動擴散部設定為高轉換增益；及一轉移電晶體，其耦合在該光偵測器與該浮動擴散部之間，其中該轉移電晶體經調適以在該HDR成像系統之該單個影像擷取之該單個曝光期間開啟達一第一時間，以將在該光偵測器中光生之該等電荷載流子轉移至設定為該高轉換增益之該浮動擴散部，且其中該轉移電晶體經調適以在該HDR成像系統之該單個影像擷取之該單個曝光期間開啟達一第二時間，以將在該光偵測器中光生之該等電荷載流子轉移至設定為該低轉換增益之該浮動擴散部；控制電路，其耦合至該像素陣列以控制該像素陣列之操作；及讀出電路，其耦合至該像素陣列以自複數個像素讀出影像資料。
  16. 如請求項15之HDR成像系統，其進一步包括耦合至該讀出電路以儲存來自該複數個像素單元中之每一者之該影像資料之功能邏輯。
  17. 如請求項15之HDR成像系統，其中該複數個像素單元中之每一 者進一步包括一放大器電晶體，該放大器電晶體具有耦合至該浮動擴散部之一閘極端子以產生自該像素單元輸出至該像素單元之一輸出位元線之該影像資料。
  18. 如請求項17之HDR成像系統，其中該複數個像素單元中之每一者進一步包括一列選擇電晶體，該列選擇電晶體耦合至該放大器電晶體以選擇性地產生至該像素單元之該輸出位元線之該像素單元之該影像資料。
  19. 如請求項15之HDR成像系統，其中該複數個像素單元中之每一者進一步包括一重設電晶體，該重設電晶體經耦合以回應於一重設信號而選擇性地重設該浮動擴散部及該光偵測器。
  20. 如請求項19之HDR成像系統，其中該第一電晶體係藉助用以重設該浮動擴散部及該光偵測器之該重設電晶體而選擇性地開啟。
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