TWI499295B - 用於多轉換增益影像感測器之多位準重設電壓 - Google Patents

用於多轉換增益影像感測器之多位準重設電壓 Download PDF

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Description

用於多轉換增益影像感測器之多位準重設電壓
本發明大體上係關於影像感測器，且特定而言(但不具排他性)係關於互補金屬氧化物半導體(「CMOS」)影像感測器。
影像感測器已經變得隨處可見。影像感測器被廣泛用於數位靜態相機、蜂巢式電話、保全攝影機，及醫療、汽車及其他應用。用於製造影像感測器及特定而言用於製造互補金屬氧化物半導體(「CMOS」)影像感測器之技術繼續大步前進。舉例而言，對更高解析度及更低功率消耗之需求已鼓勵此等影像感測器進一步小型化及整合。
圖1A係繪示一影像感測器陣列內之四電晶體(「4T」)像素單元100之像素電路之一電路圖。像素單元100可被重複及組織至影像感測器陣列之列及行中。像素單元100包括一光電二極體101、一轉移電晶體102、一重設電晶體103、一源極隨耦器(「SF」)電晶體104、一列選擇(「RS」)電晶體105及一浮動擴散(「FD」)節點106。
在操作期間，轉移電晶體102接收一轉移信號TX，其引起轉移電晶體102將累積在光電二極體101中之電荷轉移至FD節點106。重設電晶體103耦合在一電源軌VDD與FD節點106之間以在重設信號RST之控制下重設像素單元(舉例而言，將FD節點106及光電二極體101放電或充電至一預設電壓)。浮動擴散節點106耦合至SF電晶體104之閘極端 子。SF電晶體104使其通道耦合在電源軌VDD與RS電晶體105之間。SF電晶體104作為一源極隨耦器操作，提供一高阻抗連接至FD節點106。在信號RS之控制下，RS電晶體105選擇性將像素單元100之輸出耦合至位元線107(亦被稱為行讀出線)。
圖1B係圖1A之像素單元100在正常操作期間之一時序圖110。在正常操作時，藉由暫時確立重設信號RST及轉移信號TX而在一重設相位期間重設光電二極體101及FD節點106。如圖1B中可見，在重設相位之後，藉由取消確立轉移信號TX及重設信號RST，及允許入射光對光電二極體101充電而開始一整合相位。光電二極體101上之電壓或電荷指示在整合週期期間光電二極體101之入射光之強度。藉由確立重設信號RST以將FD節點106重設至重設電壓VRST ，在整合相位結束之前開始讀出相位。VRST 約等於電源軌VDD減去重設電晶體103之臨限電壓VTH 。在浮動擴散節點106已被重設之後，確立列選擇信號RS及一採樣信號SHR(採樣保持重設)，其經由RS電晶體105及位元線107將FD節點106耦合至一採樣及保持電路(未圖示)。在重設電壓VRST 經採樣之後，採樣信號SHR被取消確立。整合相位之結束發生在取消確立採樣信號SHR之後。接著確立轉移信號TX以將光電二極體101耦合至浮動擴散節點106及SF電晶體104之閘極端子。隨著在光電二極體101上累積之光生電荷載子(例如，電子)被轉移至FD節點106，由於電子是負電荷載子，FD節點106處之電壓降低。電荷轉移完成 之後，轉移信號TX被取消確立。在轉移信號TX被取消確立之後，採樣信號SHS(採樣保持信號)被確立且FD節點106處之電壓VSIG 被採樣。
當重設信號RST被確立時，在重設相位期間及讀出相位開始時，重設電晶體103之通道區被反轉且電子被注入通道中。當重設信號RST被取消確立時，通道中之一些電荷將被注入至耦合至電源軌VDD之端子且其他電荷將被注入至耦合至FD節點106之端子。電荷注入至FD節點106降低FD節點106之電位。
圖1C係繪示圖1B中繪示之時間週期期間之FD節點106處之電壓之一圖表。在重設相位期間(及讀出相位開始時，此時重設電壓由一採樣及保持電路(未圖示)採樣)，確立重設信號RST且重設FD節點106以重設電壓VRST 。如圖1C中可見，當取消確立重設信號RST時，在FD節點106處之電壓下降至一電荷注入電壓VCI 。重設電壓VRST 與電荷注入電壓VCI 之間之差是△V。重設信號RST之電壓位準之增加可能導致△V之增加。FD節點106之電位下降使浮動擴散電壓擺動減小且因此使像素單元100之轉換增益減小。重設電晶體中之電荷注入可藉由增加重設電晶體之通道長度而減少；然而，此增加像素單元100之尺寸或減小像素單元100之填充因數。電荷注入之有害效應亦可以藉由減少時脈速度而減少；然而，此導致一較低速度之影像感測器。
像素單元100之轉換增益經定義為在電荷轉移期間FD節點106處之電壓變化對轉移至FD節點106之電荷之變化之比 率。轉換增益與FD節點106之電容成反比。高轉換增益可有利於改良弱光感光性。對於傳統影像感測器而言，可藉由減少FD節點106之電容而增加轉換增益；然而，隨著像素單元持續收縮，像素飽和或在明亮環境下曝光過度變得更加劇烈。
參考下列圖式描述本發明之非限制性及非詳盡實施例，其中除非另有指定，否則在各種視圖中相同參考數字指相同部件。
本文中描述具有用於雙重轉換增益(「DCG」)之一經改良重設閘極電壓之像素單元之操作之設備及方法之實施例。在以下描述中，描述許多特定細節以提供本發明之實施例之全面理解。然而，熟練相關技術之人將認識到，可在沒有該等特定細節之一者或多者之情況下或使用其他方法、組件、材料等等實踐本發明。在其他情況下，未展示或描述眾所周知之結構、材料或操作，但雖然如此仍包括在本發明之範圍內。
遍及此說明書對「一項實施例」或「一實施例」之參考意謂結合該等實施例描述之一特定特徵、結構或特性被包括在本發明之至少一項實施例中。因此，遍及此說明書之各種地方出現片語「在一項實施例中」或「在一實施例中」不一定都表示同一實施例。然而，其等亦不一定互相排斥。
圖2係繪示根據本發明之一實施例之影像感測器系統200 之一方塊圖。影像感測器系統200之繪示性實施例包括像素陣列205、讀出電路210、功能邏輯215及控制電路220。
像素陣列205係成像感測器單元或像素單元(例如，像素P1、P2、...、Pn)之二維陣列。在一項實施例中，每一像素係一互補金屬氧化物半導體(「CMOS」)成像像素。像素陣列205可實施為一前側照明影像感測器或一背側照明影像感測器。如繪示，每一像素經配置成列(例如，列R1至Ry)及行(例如，C1至Cx)以獲得人、位置或物體之影像資料，其接著可被用於呈現該人、位置或物體之一影像。
在每一像素已獲得其影像資料或影像電荷後，影像資料由讀出電路210讀出且接著傳送至功能邏輯215。讀出電路210可包括放大電路、類比轉數位(「ADC」)電路或其他電路。功能邏輯215可簡單地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)而操縱影像資料。在一項實施例中，讀出電路210可沿著位元線一次讀出一列影像資料，或可使用多種其他技術(未繪示)諸如串列讀出、沿讀出列線之行讀出、所有像素同時全並行讀出或其他技術以讀出影像資料。
控制電路220耦合至像素陣列205且包括用於控制像素陣列205之操作特性之邏輯。例如，可由控制電路220產生重設、列選擇及轉移信號。另外，亦可由控制電路220產生雙重轉換增益(「DCG」)信號。控制電路220包括用於判定各種控制信號何時將被確立及取消確立之邏輯。在一項實 施例中，控制電路包括光敏電路225，光敏電路225用於量測入射在像素陣列205上之周圍環境光之強度或亮度且相應地調整控制信號以提供基於周圍環境亮度調整之一DCG特徵。
圖3係繪示根據本發明之一實施例之在影像感測器系統200內實施一DCG功能之電路300之一電路圖。電路300之繪示實施例包括像素單元306(僅繪示一個像素單元306之內部組件)及一重設產生器310。像素單元306代表用於實施圖2之像素陣列205中之每一像素單元之一種可行像素電路架構。然而，應瞭解，本文中揭示之教示並不限於4T像素架構；相反，受益於本發明之熟悉此項技術者將瞭解本教示亦可適用於各種其他像素架構。
在繪示之實施例中，重設產生器310由一列像素單元306共用，而像素陣列205之每一列耦合至其自己之重設產生器310。在其他實施例中，重設產生器310可由一行像素單元共用、由一群像素單元(例如，具有共同顏色之所有像素)共用、由像素陣列205內之所有像素單元共用或以其他方式共用。圖2中繪示之控制電路220內可包括重設產生器310。
像素單元306之繪示實施例包括類似於圖1中之像素單元100之組件，但進一步包括耦合至浮動擴散節點106以實施雙重轉換增益之一可調整電容或電晶體307。在本實施例中，電晶體307具有耦合至浮動擴散節點106之一閘極端子及耦合在一起以接收一DCG信號(DCG_SIG)之源極端子及 汲極端子。因此，電晶體307經組態為一MOS電容器。
重設產生器310之繪示實施例包括一位準移位器320及開關330及340。位準移位器320包括交叉耦合電晶體321及322及下拉路徑323。電晶體321及322耦合在位準移位電源LVL_VDD與下拉路徑323之間。電晶體321及322之閘極端子及源極端子是交叉耦合的。開關330及340分別在選擇信號SEL_HCG及SEL_LCG之控制下選擇性將一高轉換增益重設電源(VRST_HCG )及一低轉換增益重設電源(VRST_LCG )徑直耦合至電晶體321與322之汲極端子以作為LVL_VDD。
一晶片上電路(例如，光敏電路225)或晶片外電路可用於判定入射至光電二極體101上之光的強度，及相關聯邏輯可用於判定是否應使用一低轉換增益模式或一高轉換增益模式以擷取一影像。此可以許多方式完成。例如，在影像感測器之成像區域外之一專用光敏裝置(例如，光敏電路225)可用於監測入射至影像感測器上之光之量。亮度臨限值可被程式化至光敏電路中以判定周邊環境是否被判定為亮或暗。
在強光條件(明亮環境)下，使用一低轉換增益(「LCG」)模式以獲得更高全阱容量及更寬動態範圍。在LCG模式中，DCG_SIG可藉由將DCG_SIG置於一低電壓設定(例如，接地，邏輯低位準，等等)而取消確立，其應用於電晶體307之通道(例如，源極和汲極兩者)，如圖3及圖4中所見。經取消確立之DCG_SIG將電晶體307置於反轉模式且其反轉電容添加至浮動擴散節點106以增加浮動擴散 節點106之總電容，藉此減小像素單元306之轉換增益。電晶體307可具有經選擇之尺寸，使得FD節點106處之組合電容在電晶體307操作在其反轉模式時比電晶體307操作在其耗盡模式時大4至5倍。
當增加FD節點106之電容時，重設電晶體103之電荷注入及用於完全重設浮動擴散節點106以重設電壓VRST 之電壓位準增加。此係藉由啟用選擇信號SEL_LCG及將低轉換增益重設電源VRST_LCG 耦合至位準移位器電源LVL_VDD而獲得，藉此增加重設信號RST之電壓位準。在一項實施例中，選擇信號SEL_LCG是在重設相位開始及讀出相位開始時與重設信號RST同時被確立，且當取消確立重設信號RST時被取消確立。
在弱光條件(昏暗環境)下，使用一高轉換增益(「HCG」)模式以改良弱光感光性。如圖5中所見，像素單元306之轉換增益可藉由確立DCG_SIG(例如，將DCG_SIG置為等於VDD，高邏輯位準，或其他)而增加。藉由對電晶體307之源極端子及汲極端子施加一高電位，將電晶體307置為一耗盡操作模式。操作在耗盡模式之電晶體307之電容小於操作在反轉模式之電晶體307之電容，由於轉換增益增加，此對弱光條件有益。
HCG模式下之浮動擴散節點106之電容小於LCG模式下之電容，因此相對而言用於完全重設浮動擴散節點106之電壓位準在HCG模式下小於LCG模式。此係藉由啟用選擇信號SEL_HCG及將高轉換增益重設電源VRST_HCG 經由開關 330耦合至位準移位器電源LVL_VDD而達成。LCG模式下之重設信號RST之所得電壓位準低於HCG模式下之重設信號RST之電壓位準。因此，施加於重設電晶體103之閘極之重設電壓係取決於FD節點106處之經選擇電容而調整。當調整轉換增益電容時補償重設電壓改良FD節點106處之可達成之電壓擺動，藉此增加像素單元306之全阱容量及動態範圍。
本文中揭示之雙重轉換增益特徵提供較大之FD電壓擺動及因此提供一更大動態範圍。當操作在低轉換增益模式時，施加至重設電晶體103之閘極之更大重設電壓增加跨越轉移電晶體102之電壓，此改良電荷轉移效率從而允許視訊模式下之更快的訊框速率。
在圖4及圖5中，信號SEL_LCG及SEL_HCG實質上與重設信號RST同時被確立。在其他實施例中，取決於需要之轉換增益，選擇信號SEL_LCG或SEL_HCG可在重設信號RST確立之前被確立。在一項實施例中，此早期確立僅僅說明自開關330或340經重設產生器310至重設電晶體103之閘極之信號傳播延遲。在一項實施例中，此早期確立可用於對重設產生器310之內部節點預充電，且可包括使重設產生器310與像素單元306隔離之一額外開關。在繪示之實施例中，重設電晶體103耦合至電源軌VDD；然而，在其他實施例中，重設電晶體103可耦合至一電源軌RST_VDD(例如，3.0 V)，其可具有比耦合至像素電路之其他部分之邏輯位準電源軌VDD(例如，2.8 V)更高之一電 壓位準。
在繪示之實施例中，使用兩個不同電源VRST_LCG 及VRST_HCG 以取得RST之兩個不同之重設電壓位準，其中一個重設信號具有比另一個重設信號更高之一電壓位準。然而，本文中預期多轉換增益影像感測器，其中可使用三個或更多個不同之電源電壓，以提供三個或更多個重設電壓位準以區別轉換增益。在繪示之實施例中，電晶體307經組態為耦合至一個DCG信號以提供一可調整電容至FD節點106之一單一MOS電容器。在其他實施例中，多個MOS電容器可並聯耦合至FD節點106且多個DCG信號可用於控制耦合至FD節點106之可調整電容。亦可使用其他可調整電容結構(例如，可切換連接之金屬對金屬電容器)。
在本實施例中，一低轉換增益被用於強光條件(明亮環境)且一高轉換增益被用於弱光條件(昏暗環境)。在其他實施例中，可快速連續地或同時拍攝同一場景之兩個(或更多個)影像，每一影像使用不同轉換增益，且使用晶片上或晶片外電路將兩個影像組合為一合成影像以取得具有一較高動態範圍之一影像。可藉由對場景中之明亮區使用低轉換增益影像，同時對場景中之昏暗區使用高轉換增益影像而產生合成影像。例如，使用者可為影像感測器選擇一高動態範圍設定，且其後影像感測器將自動快速連續地獲得一給定場景之兩個影像，其中影像感測器經組態為在低及高轉換增益模式。
在一項實施例中，圖3中所示之電晶體之臨限電壓為0.3 V，VRST_LCG 為3.6 V，VRST_HCG 為3.3 V，RST_VDD為3.0 V且VDD為2.8 V。當然，可使用其他電壓位準組合。
圖6係繪示根據本發明之一實施例之耦合至一像素陣列之每一位元線之一黑日(black sun)電路601之一方塊圖。黑日電路601之繪示實施例包括一重設電晶體603、一源極隨耦器電晶體604、一位元線選擇電晶體605及一可調整電容607(例如，MOS電容器)。
在繪示之實施例中，每一位元線耦合至一行像素單元306以讀出影像資料(以一影像電壓之形式)至讀出電路210。每一位元線進一步耦合至一比較器602，該比較器602將影像電壓與一黑日臨限電壓(VBSTH )相比較。若對應位元線上之電壓超過VBSTH ，則比較器602藉由經由位元線選擇控制信號(例如，BS1、BS2，等等)啟用位元線選擇電晶體605而觸發其對應黑日電路601之操作。
黑日電路601操作以減少或消除由於一給定像素之過飽和及FD節點106處之所得電壓崩潰而出現在影像的明亮部分之黑點。比較器602藉由一臨限值比較而操作以偵測影像中之此等黑日點。一旦判定一黑日點存在，便藉由黑日電路601將對應位元線上之電壓重設為一預設值。由於像素單元306是雙重轉換增益(或甚至多轉換增益)像素單元，因此黑日電路601取決於像素單元306之當前選擇之轉換增益模式將位元線重設至一可選擇電壓。為此，每一黑日電路601包括類似於像素單元306之一結構，但省略光感測器及轉移電晶體。因此，黑日電路601經耦合以接收來自重 設產生器310之多位準重設信號RST及亦耦合至像素單元306中之雙重轉換增益信號DCG_SIG。雖然圖6將黑日電路601繪示為雙重轉換增益電路，但應瞭解，其他實施例可對RST信號及DCG_SIG使用兩個以上電壓位準以實施多轉換增益影像感測器。
上文解釋之程序/操作可根據電腦軟體及硬體描述。所描述之技術可組成體現在一有形機器(例如，電腦、影像感測器)可讀儲存媒體內之機器可執行指令，當該等指令由一機器執行時將致使該機器執行所描述之操作。另外，程序/操作可體現在硬體中，諸如一特定應用積體電路(「ASIC」)或類似物。
一有形機器可讀儲存媒體包括提供(即，儲存)呈可由一機器(例如，一電腦、網路裝置、個人數位助理、製造工具、影像感測器、具有一組一個或多個處理器之任何裝置等等)存取之形式之資訊之任意機構。例如，一機器可讀儲存媒體包括可記錄/不可記錄媒體(例如，唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、磁碟儲存媒體、光學儲存媒體、快閃記憶體裝置，等等)。
本發明之繪示實施例之上文描述(包括摘要中所描述的)並非意欲具詳盡性或將本發明限制於揭示之精確形式。雖然在本文中為繪示目的描述本發明之特定實施例及實例，但是如熟練相關技術之人員瞭解，在本發明之範圍內各種修改是可行的。
根據以上詳細描述可對本發明做出此等修改。所附申請 專利範圍中使用之術語不應解釋為將本發明限制於說明書中揭示之特定實施例。更確切地說，本發明之範圍完全由所附申請專利範圍決定，申請專利範圍將根據請求項解釋之既定教條來解釋。
100‧‧‧像素單元
101‧‧‧光電二極體
102‧‧‧轉移電晶體
103‧‧‧重設電晶體
104‧‧‧源極隨耦器(「SF」)電晶體
105‧‧‧列選擇(「RS」)電晶體
106‧‧‧浮動擴散(「FD」)節點
107‧‧‧位元線
200‧‧‧影像感測器系統
205‧‧‧像素陣列
210‧‧‧讀出電路
215‧‧‧功能邏輯
220‧‧‧控制電路
225‧‧‧光敏電路
300‧‧‧電路
306‧‧‧像素單元
307‧‧‧可調整電容或電晶體
310‧‧‧重設產生器
320‧‧‧位準移位器
321‧‧‧交叉耦合電晶體
322‧‧‧交叉耦合電晶體
323‧‧‧下拉路徑
330‧‧‧開關
340‧‧‧開關
601‧‧‧黑日電路
602‧‧‧比較器
603‧‧‧重設電晶體
604‧‧‧源極隨耦器電晶體
605‧‧‧位元線選擇電晶體
607‧‧‧可調整電容
BS1‧‧‧位元線選擇控制信號
BS2‧‧‧位元線選擇控制信號
DCG_SIG‧‧‧DCG信號/雙重轉換增益信號
LVL_VDD‧‧‧位準移位器電源/位準移位電源
P1‧‧‧像素
P2‧‧‧像素
P3‧‧‧像素
Pn‧‧‧像素
RS‧‧‧列選擇信號
RST‧‧‧重設信號
SEL_HCG‧‧‧選擇信號
SEL_LCG‧‧‧選擇信號
SHR‧‧‧採樣信號/採樣保持重設
SHS‧‧‧採樣信號/採樣保持信號
TX‧‧‧轉移信號
VDD‧‧‧電源軌
VRST ‧‧‧重設電壓
VCI ‧‧‧電荷注入電壓
VRST_HCG ‧‧‧高轉換增益重設電源
VRST_LCG ‧‧‧低轉換增益重設電源
VBSTH ‧‧‧黑日臨限電壓
圖1A(先前技術)係繪示四電晶體(「4T」)像素單元之像素電路之一電路圖。
圖1B(先前技術)係繪示在圖1A中之像素單元之操作期間之控制信號之一時序圖。
圖1C(先前技術)係繪示在圖1B中繪示之像素單元之操作期間浮動擴散節點處之電壓之一圖表。
圖2係繪示根據本發明之一實施例之一影像感測器系統之一功能方塊圖。
圖3係繪示根據本發明之一實施例之在一影像感測器內實施雙重轉換增益之電路之一電路圖。
圖4係繪示根據本發明之一實施例之在明亮周邊環境下低轉換增益操作期間一影像感測器之操作之一時序圖。
圖5係繪示根據本發明之一實施例之在昏暗周邊環境下高轉換增益操作期間一影像感測器之操作之一時序圖。
圖6係繪示根據本發明之一實施例之耦合至一像素陣列之每一位元線之一黑日電路之一方塊圖。
101‧‧‧光電二極體
102‧‧‧轉移電晶體
103‧‧‧重設電晶體
104‧‧‧源極隨耦器(「SF」)電晶體
105‧‧‧列選擇(「RS」)電晶體
106‧‧‧浮動擴散(「FD」)節點
300‧‧‧電路
306‧‧‧像素單元
307‧‧‧可調整電容或電晶體
310‧‧‧重設產生器
320‧‧‧位準移位器
321‧‧‧交叉耦合電晶體
322‧‧‧交叉耦合電晶體
323‧‧‧下拉路徑
330‧‧‧開關
340‧‧‧開關
DCG_SIG‧‧‧DCG信號/雙重轉換增益信號
LVL_VDD‧‧‧位準移位器電源/位準移位電源
RS‧‧‧列選擇信號
RST‧‧‧重設信號
SEL_HCG‧‧‧選擇信號
SEL_LCG‧‧‧選擇信號
TX‧‧‧轉移信號
VDD‧‧‧電源軌
VRST_HCG ‧‧‧高轉換增益重設電源
VRST_LCG ‧‧‧低轉換增益重設電源

Claims (19)

  1. 一種操作一影像感測器之方法，該方法包括：調整耦合至一像素單元內之一電路節點之一電容，其中該電路節點經耦合以選擇性接收由該像素單元之一光感測器獲得之一影像電荷，其中藉由調整該電容而自多轉換增益選擇用於該像素單元之一轉換增益；自多電壓位準選擇一電壓位準以當確立一重設信號時用作該重設信號，其中在該像素單元之操作期間該重設信號控制該電路節點之重設且該重設信號被施加於一重設電晶體之一閘極端子，其中取決於藉由調整該電容而選擇該多轉換增益之哪一者來選擇該電壓位準；確立該重設信號以重設該電路節點處之一電壓；在該光感測器處獲得一影像電荷；將該影像電荷轉移至該電路節點藉此改變該電路節點處之該電壓；及讀出指示該電路節點處之該電壓之影像資料。
  2. 如請求項1之方法，其中該電路節點包括一浮動擴散(「FD」)節點。
  3. 如請求項1之方法，其中調整耦合至該電路節點之該電容包括：確立耦合至一轉換增益電晶體之一通道之一轉換增益信號，其中該轉換增益電晶體之一閘極經耦合至該電路節點。
  4. 如請求項3之方法，其中該轉換增益電晶體之該通道之 一源極及一汲極經耦合在一起以一起接收該轉換增益信號。
  5. 如請求項3之方法，其中確立該轉換增益信號包括：當將該像素單元組態至一低轉換增益模式時將該轉換增益信號設定至一高電壓位準；及當將該像素單元組態至一高轉換增益模式時將該轉換增益信號設定至一低電壓位準。
  6. 如請求項1之方法，其中該重設信號經耦合至該重設電晶體之該閘極端子，該重設電晶體具有耦合在一高壓軌與該電路節點之間之一通道。
  7. 如請求項6之方法，其中自多電壓位準選擇該電壓位準以在確立該重設信號時用作該重設信號包括：當將該像素單元組態至一低轉換增益模式時選擇該電壓位準為一第一電壓位準；或當將該像素單元組態至一高轉換增益模式時選擇該電壓位準為一第二電壓位準，其中第一電壓位準高於該第二電壓位準。
  8. 如請求項7之方法，其中該第一電壓位準及該第二電壓位準高於該重設電晶體之該通道耦合所至之該高壓軌。
  9. 如請求項7之方法，其中將該影像電荷轉移至該電路節點包括：確立耦合至耦合在該電路節點與該光感測器之間之一轉移電晶體之一閘極之一轉移信號，其中自多電壓位準選擇該電壓位準係在該重設信號之 每次確立之同時或之前執行。
  10. 如請求項7之方法，其進一步包括：在該影像感測器之操作期間即時監測該影像感測器之一周圍環境；當認為該周圍環境明亮時選擇該低轉換增益模式；及當認為該周圍環境昏暗時選擇該高轉換增益模式。
  11. 如請求項1之方法，其進一步包括：將該影像感測器組態至低或高轉換增益模式之一第一模式；當該影像感測器在該低或高轉換增益模式之該第一模式時獲得一場景之一第一影像；將該影像感測器自動組態至該低或高轉換增益模式之一第二模式；當該影像感測器在該低或高轉換增益模式之該第二模式時自動獲得該場景之一第二影像；及將該第一影像及該第二影像組合為具有個別地比該第一影像或該第二影像之任一者更大之一動態範圍之一合成影像。
  12. 如請求項1之方法，其進一步包括：在耦合至該像素單元之一位元線上輸出該影像資料作為一影像電壓；使用耦合至該位元線之一黑日電路以比較該影像電壓與一黑日臨限電壓；及基於該比較而選擇性將該位元線重設至一重設值， 其中該黑日電路包含：一重設電晶體，其具有經耦合以接收該重設信號之一閘極端子；及一可調整電容，當耦合至該像素單元內之該電路節點之該電容經調整時該可調整電容改變。
  13. 一種影像感測器系統，其包括：一像素陣列，其包含一給定像素單元，該給定像素單元包含：一光感測器，其用於擷取一影像電荷；一浮動擴散(「FD」)節點，其經耦合以接收來自該光感測器之該影像電荷；一可調整電容，其耦合至該FD節點以回應於一轉換增益信號而改變該給定像素單元之一轉換增益；及一重設電晶體，其經耦合以回應於施加至該重設電晶體之一閘極端子之一重設信號而重設該FD節點處之一電壓；及一控制單元，其耦合至該像素陣列，該控制單元包含當由該控制單元執行時致使該控制單元執行包含以下各項之操作之邏輯：設定該轉換增益信號以改變該可調整電容；當該重設信號經確立以重設該FD節點時選擇用於該重設信號之來自多電壓位準之一電壓位準，其中取決於選擇用於該可調整電容之值而選擇該電壓位準；及確立該重設信號以重設該FD節點。
  14. 如請求項13之影像感測器系統，其中設定該轉換增益信號包括：當將該給定像素單元組態至一低轉換增益模式時將該轉換增益信號設定至一高電壓位準；及當將該給定像素單元組態至一高轉換增益模式時將該轉換增益信號設定至一低電壓位準。
  15. 如請求項13之影像感測器系統，其中該重設電晶體包括耦合在一高壓軌與該FD節點之間之一通道。
  16. 如請求項15之影像感測器系統，其中當該重設信號經確立時選擇用於該重設信號之該電壓位準包括：當將該給定像素單元組態至一低轉換增益模式時選擇該電壓位準為一第一電壓位準；或當將該給定像素單元組態至一高轉換增益模式時選擇該電壓位準為一第二電壓位準，其中第一電壓位準高於該第二電壓位準。
  17. 如請求項16之影像感測器系統，其中該第一電壓位準及該第二電壓位準高於該重設電晶體之該通道耦合所至之該高壓軌。
  18. 如請求項17之影像感測器系統，其中自多電壓位準選擇該電壓位準係在該重設信號之每次確立之同時或之前執行。
  19. 如請求項13之影像感測器系統，其進一步包括：一位元線，其耦合至該給定像素單元以用於自該給定像素單元輸出一影像電壓； 一比較器，其耦合至該位元線以比較該影像電壓與一黑日臨限電壓；及一黑日電路，其耦合至該位元線且回應於該比較器之一輸出以重設該位元線，該黑日電路包含：另一重設電晶體，其具有經耦合以接收該重設信號之一閘極端子；及另一可調整電容，其回應於該轉換增益信號而改變。
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