TWI549507B - 高動態範圍影像感測器讀出架構 - Google Patents

高動態範圍影像感測器讀出架構 Download PDF

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TWI549507B
TWI549507B TW103126284A TW103126284A TWI549507B TW I549507 B TWI549507 B TW I549507B TW 103126284 A TW103126284 A TW 103126284A TW 103126284 A TW103126284 A TW 103126284A TW I549507 B TWI549507 B TW I549507B
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Description

高動態範圍影像感測器讀出架構
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。
一影像擷取裝置包含一影像感測器及一成像透鏡。成像透鏡將光聚焦至影像感測器上以形成一影像，且影像感測器將光轉換成電信號。電信號自影像擷取裝置輸出至一主機電子系統之其他組件。舉例而言，電子系統可係一行動電話、一電腦、一數位相機或一醫療裝置。
隨著像素單元變得越來越小，對用以在自低光條件至亮光條件變化之照明條件之一大範圍內執行之影像感測器之需求變得越來越難以達成。此效能能力通常稱作具有高動態範圍成像(HDRI或另一選擇係僅HDR)。高動態範圍成像係用於若干項應用(諸如(舉例而言)汽車及機器視覺)之一極期望特徵。在習用影像擷取裝置中，像素單元需要多個連續曝光，使得影像感測器既曝光於低光位準又曝光於高光位準以達成HDR。傳統互補金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測器由於有限井容量及固定曝光時間而遭受低動態範圍。
101‧‧‧像素單元/個別像素單元
103‧‧‧光電二極體
105‧‧‧傳送電晶體
107‧‧‧浮動擴散部
109‧‧‧重設電晶體
111‧‧‧放大器電晶體
113‧‧‧列選擇電晶體/電晶體
115‧‧‧位元線
117‧‧‧選擇電路
119‧‧‧第一開關/開關
121‧‧‧第二開關/開關
125‧‧‧第一傳送控制信號
127‧‧‧第二傳送控制信號
215‧‧‧位元線
229‧‧‧實例性成像系統
231‧‧‧像素陣列
233‧‧‧控制電路
235‧‧‧讀出電路
237‧‧‧功能邏輯
239‧‧‧曝光控制電路/曝光控制
241‧‧‧列解碼器
243‧‧‧型樣產生器/實例性型樣產生器
503B‧‧‧光電二極體
503G‧‧‧光電二極體
503R‧‧‧光電二極體
504G‧‧‧光電二極體
505B‧‧‧光電二極體/傳送電晶體
505G‧‧‧傳送電晶體
505R‧‧‧傳送電晶體
506G‧‧‧傳送電晶體
507A‧‧‧浮動擴散部
507B‧‧‧浮動擴散部
509A‧‧‧重設電晶體
509B‧‧‧重設電晶體
511A‧‧‧放大器電晶體
511B‧‧‧放大器電晶體
513A‧‧‧各別列選擇電晶體
513B‧‧‧各別列選擇電晶體
515A‧‧‧位元線
515B‧‧‧位元線
519A‧‧‧開關
519B‧‧‧開關
521A‧‧‧開關
521B‧‧‧開關
525‧‧‧第一傳送控制信號
527‧‧‧第二傳送控制信號
AVDD‧‧‧電壓
Pa-Pf‧‧‧個別像素/像素/像素單元
RS‧‧‧列選擇信號
RST‧‧‧重設信號
S1‧‧‧第一開關/開關
S1a‧‧‧開關
S1b‧‧‧開關
S2‧‧‧第二開關/開關
S2a‧‧‧開關
S2b‧‧‧開關
TX1‧‧‧第一傳送控制信號
TX2‧‧‧第二傳送控制信號
VRS‧‧‧重設電壓
參考以下各圖闡述本發明之非限制性及非窮盡性實施例，其中 除非另外規定，否則貫穿各種視圖，相似元件符號係指相似部件。
圖1係根據本發明之教示之展示包含一高動態範圍讀出架構之一像素單元之電路之一實例之一電路圖。
圖2係根據本發明之教示之圖解說明包含具有一高動態範圍讀出架構之像素單元之一像素陣列之一實例性成像系統之一方塊圖。
圖3係根據本發明之教示之圖解說明經執行以控制且讀出來自包含具有一高動態範圍讀出架構之像素單元之一像素陣列之一實例性成像系統之影像資料之實例性處理之一流程圖。
圖4係根據本發明之教示之圖解說明在包含具有一高動態範圍讀出架構之像素單元之一像素陣列之一實例性成像系統中發現之實例性信號之一時序圖。
圖5係根據本發明之教示之展示包含一高動態範圍讀出架構之一彩色像素單元之電路之一實例之一電路圖。
貫穿圖式之數個視圖，對應參考字符指示對應組件。熟習此項技術者將瞭解，各圖中之元件係為簡單及清晰起見而圖解說明的，且未必按比例繪製。舉例而言，為幫助改良對本發明之各種實施例之理解，各圖中之元件中之某些元件之尺寸可能相對於其他元件被放大。此外，通常不繪示在一商業上可行之實施例中有用或必需之常見而眾所周知之元件以便促進對本發明之此等各種實施例之一較不受阻礙之觀看。
在以下說明中，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瞭，不需要採用該特定細節來實踐本發明。在其他例項中，未詳細地闡述眾所周知之材料或方法以便避免使本發明模糊。
貫穿本說明書所提及之「一項實施例」、「一實施例」、「一 項實例」或「一實例」意指結合該實施例或實例所闡述之一特定特徵、結構或特性包含於本發明之至少一項實施例中。因此，貫穿本說明書在各種地方中出現之片語「在一項實施例中」、「在一實施例中」、「一項實例」或「一實例」未必全部係指相同實施例或實例。此外，該等特定特徵、結構或特性可在一或多個實施例或實例中以任何適合組合及/或子組合而組合。特定特徵、結構或特性可包含於一積體電路、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。另外，應瞭解，隨本文提供之各圖係出於向熟習此項技術者闡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供在一高動態範圍(HDR)影像感測器中使用之一影像感測器像素單元，該影像感測器像素單元包含用於控制曝光且自每一像素單元讀出HDR影像資料之控制電路。如將展示，提供改良動態範圍效能之一高度可程式化及高效曝光控制及讀出架構。在各種實例中，對跨越像素陣列之每一個別像素單元之圖框內可程式化曝光控制具備多位元解析度，此達成跨越像素陣列之每一像素單元之最佳操作。與已知HDR成像解決方案相比，根據本發明之教示之實例可達成對每一個別像素單元之個別圖框內曝光控制，此導致跨越像素陣列之經改良電荷積分。根據本發明之教示之此等曝光控制及讀出技術消除對像素單元列在讀出期間之多圖框組合或減少取樣之需要，根據本發明之教示，此導致高圖框速率及高空間解析度。
為圖解說明，圖1係根據本發明之教示之展示包含一高動態範圍曝光控制及讀出架構之一像素單元101之一實例之一電路圖。如所展示，像素單元101包含經調適以回應於入射光而累積影像電荷之一光電二極體103。在一項實例中，入射光可係透過一透鏡及/或一濾光器聚焦至像素單元上之光。一傳送電晶體105耦合於光電二極體103與一浮動擴散部107之間以將光電二極體103中所累積之影像電荷選擇性地 傳送至浮動擴散部107。
如在所繪示實例中所展示，根據本發明之教示，像素單元101亦包含一選擇電路117，選擇電路117耦合至傳送電晶體105之一控制端子以在一第一傳送控制信號TX1 125或一第二傳送控制信號TX2 127之間做出選擇以控制傳送電晶體105。在一項實例中，選擇電路117包含一第一開關S1 119及一第二開關S2 121，且一次僅使第一傳送控制信號TX1 125或一第二傳送控制信號TX2 127中之一者起作用。在一項實例中，選擇電路117之開關S2 121經耦合以將第二傳送控制信號TX2 127提供至傳送電晶體105之控制端子以在其中包含傳送電晶體105之一列之一讀出操作期間控制傳送電晶體105。在該實例中，選擇電路117之開關S1 119經耦合以將第一傳送控制信號TX1 125提供至傳送電晶體105之控制端子以在與其中包含傳送電晶體105之列不同之一列之一讀出操作期間控制傳送電晶體105。
因此，根據本發明之教示，在正讀出像素陣列之一不同列時，第一傳送控制信號TX1 125可用以獨立地控制像素單元101之曝光。因此，實現了針對每一個別像素單元101之個別圖框內曝光控制，此導致跨越根據本發明之教示之整個像素陣列之經改良電荷積分。
繼續圖1中所繪示之實例，像素單元101進一步包含一重設電晶體109，重設電晶體109耦合至浮動擴散部107以回應於一重設信號RST而將重設電壓VRS選擇性地耦合至浮動擴散部107以重設浮動擴散部107。具有一放大器閘極之一放大器電晶體111耦合至浮動擴散部107。在所繪示實例中，放大器電晶體111係具有耦合至一電壓AVDD之一汲極端子之一源極隨耦器耦合之電晶體。如在實例中所展示，放大器電晶體111經耦合以將放大器電晶體111之源極端子處之一經放大信號提供至一列選擇電晶體113，列選擇電晶體113經耦合以回應於一列選擇信號RS而將來自像素單元101之影像資料提供至一位元線 115。如將論述，在一項實例中，根據本發明之教示，位元線115係包含於一像素陣列中之用以將來自像素單元101之影像資料提供至讀出電路之複數個位元線中之一者。
為圖解說明，圖2係根據本發明之教示之圖解說明包含具有一高動態範圍讀出架構之像素單元之一像素陣列231之一實例性成像系統229之一方塊圖。在所圖解說明實例中，應瞭解，包含於圖2之像素陣列231中之像素單元中之每一者可係圖1之像素單元101之實例。因此，應瞭解，下文所提及之經類似命名及編號之元件被耦合且如上文所闡述起作用。
如在圖2中所繪示之實例中所展示，根據本發明之教示，控制電路233耦合至像素陣列231以控制像素陣列231之操作，包含針對一單個圖框獨立地控制像素陣列231中之像素單元中之每一者之一曝光時間。在實例中，讀出電路235耦合至像素陣列231以透過複數個位元線215自像素陣列231之該複數個像素單元讀出影像資料。
在一項實例中，由讀出電路235讀出之影像資料被傳送至功能邏輯237。在一項實例中，讀出電路235可包含放大電路、類比轉數位(ADC)轉換電路或其他。功能邏輯237可僅儲存影像資料或甚至藉由應用影像後效應(例如，剪裁、旋轉、移除紅眼、調整亮度、調整對比度或其他)來操縱該影像資料。像素陣列231可實施為一前側照明式影像感測器或一背側照明式影像感測器。如所圖解說明，每一像素單元配置成像素陣列231中之若干列及若干行以獲取一人、地方或物件之影像資料，然後可使用該影像資料來再現人、地方或物件之一影像。
如在所繪示實例中所展示，控制電路233包含亦可稱作曝光控制電路239之一自動曝光控制(AEC)。在一項實例中，根據本發明之教示，曝光控制電路239經耦合以自讀出電路235讀取影像資料以基於來 自一先前圖框之像素單元之影像資料值而判定像素陣列231中之可在一後續圖框中受益於額外曝光時間之任何個別像素以提供HDR成像。在一項實例中，根據本發明之教示，曝光控制電路經耦合以針對單個圖框為像素陣列231中之像素中之每一者個別地提供高達n+1個不同曝光時間以提供HDR成像。在該實例中，根據本發明之教示，控制電路233包含一型樣產生器243，型樣產生器243耦合至曝光控制239及像素陣列231以將第一傳送控制信號TX1選擇性地提供至包含於未被讀出的像素陣列231之列中之傳送電晶體。根據本發明之教示，控制電路233亦包含一列解碼器241，列解碼器241耦合至曝光控制電路239及像素陣列231以控制每一像素單元之選擇電路中之開關S1及S2且將第二傳送控制信號TX2提供至包含於正自像素陣列231讀出的像素陣列231之列中之傳送電晶體。
在操作中，根據本發明之教示，實例性型樣產生器243用以產生至像素陣列231之第一傳送控制信號TX1型樣，以使得不同曝光時間可應用於一圖框中之像素陣列231中之每一個別像素單元以提供HDR成像。舉例而言，若假定trow係像素陣列231中之像素單元之一單個列之讀出時間，則一項實例中之曝光時間可控制為自20×trow到2n×trow，其中n係自1至10之一整數。因此，在此實例中，根據本發明之教示，提供一4位元二進制曝光控制以達成HDR成像。實際上，根據本發明之教示，此實例圖解說明曝光時間中之一10位元動態範圍，此在與讀出電路235中之一實例性行位準14位元類比轉數位轉換器(ADC)組合時導致可達成一24位元動態範圍之一讀出架構。
為圖解說明，根據本發明之教示，圖2展示其中正自像素陣列231讀出一單個圖框之列i之一實例，且假定曝光控制電路239依據一先前圖框已判定個別像素Pa、Pb、Pc、Pd、Pe及Pf可受益於單個圖框中之額外曝光時間以便達成HDR成像。如在實例中所展示，像素Pa位 於列i+21、行2處，像素Pb位於列i+21、行3處，像素Pc位於列i+22、行1處，像素Pd位於列i+2n-1、行j-1處，像素Pe位於列i+2n、行j處，且像素Pf位於列i+210、行j-3處。當然，應瞭解，根據本發明之教示，圖2中之個別像素Pa、Pb、Pc、Pd、Pe及Pf在列i+21、i+22、...、i+210及行1至行j中之位置係出於闡釋目的而提供且需要額外曝光時間之個別像素可位於像素陣列231中之其他位置處。
繼續圖2中所闡述之實例，圖3係根據本發明之教示之圖解說明在自圖2中所圖解說明之實例性成像系統229中之列i讀出影像資料時經執行以個別地控制像素Pa、Pb、Pc、Pd、Pe及Pf之曝光時間之處理之一實例之一流程圖345。在操作中，在讀出每一列i中之像素單元時，同時執行曝光控制及行時序。根據本發明之教示，此允許執行高動態範圍曝光而不犧牲圖框速率或空間解析度。
實際上，如將闡述，圖3圖解說明其中藉由第二傳送控制信號TX2自像素陣列之一列i之像素單元讀出影像資料之一實例，第二傳送控制信號TX2經耦合以由包含於正被讀出的像素陣列之列之像素單元中之傳送電晶體接收。另外，根據本發明之教示，在自像素陣列之列i之像素單元讀出影像資料時，針對未被讀出的像素陣列之其他列≠i中之像素單元而藉由第一傳送控制信號TX1獨立地控制曝光時間，第一傳送控制信號TX1經耦合以由包含於未被讀出的像素陣列之其他列中之像素單元中之傳送電晶體接收。
為圖解說明，在圖3之程序方塊347處開始讀出列i之處理。此時，根據本發明之教示，開始行讀出時序以讀出列i，同時開始自動曝光控制以個別地控制未被讀出的像素陣列中之其他列中之像素之曝光時間。程序方塊349展示開始產生行讀出相關之時序控制信號。在行讀出相關之時序控制信號準備就緒之後，程序方塊351展示然後執行來自列i之像素單元之影像資料之行資料讀出。在一項實例中，根 據本發明之教示，使用第二傳送控制信號TX2及列選擇RS開關(亦即，如下文將進一步論述之程序方塊359中所展示)執行在程序方塊351中自像素單元讀出之影像資料。
相對於未被讀出的像素陣列之列≠i，實例性流程圖345之左邊部分展示藉由掃掠未被讀出的像素陣列之其他列之一初始部分而使用第一傳送控制信號TX1在個別像素單元中控制曝光時間。在行讀出相關之時序控制信號準備就緒以便讀出列i之前，調整此初始部分中之個別像素之曝光時間。
舉例而言，圖3中之程序方塊353展示在列位址係i+21時，產生至行2及3中之像素單元之TX1曝光控制信號，該等像素單元對應於圖2中所圖解說明之實例中之像素單元Pa及Pb。圖3中之程序方塊355展示在列位址係i+22時，產生至行1中之像素單元之TX1曝光控制信號，該像素單元對應於圖2中所圖解說明之實例中之像素單元Pc。圖3中之程序方塊357展示在列位址係i+2n-1時，產生至行j-1中之像素單元之TX1曝光控制信號，該像素單元對應於圖2中所圖解說明之實例中之像素單元Pd。
在實例中，假定現在實例性流程圖345之右邊部分上所闡述之行讀出相關之時序控制信號準備就緒以便讀出像素陣列之列i。在此實例中，暫時暫停自動曝光控制且將列位址設定為i。程序方塊359展示啟用第二傳送控制信號TX2及列選擇RS開關以啟用用以讀出來自列i之像素單元之影像資料之程序方塊351。
在實例中，根據本發明之教示，在於程序方塊351中讀出列i之像素單元之後，掃掠未被讀出的像素陣列之其他列之其餘部分以藉由第一傳送控制信號TX1獨立地控制曝光時間。
舉例而言，圖3中之程序方塊361展示在於程序方塊351中讀出列i之像素單元之後，重新開始自動曝光控制且列位址係i+2n。產生至行j 中之像素單元之TX1曝光控制信號，該像素單元對應於圖2中所圖解說明之實例中之像素單元Pe。圖3中之程序方塊363展示在列位址係i+210時，產生至行j-2中之像素單元之TX1曝光控制信號，該像素單元對應於圖2中所圖解說明之實例中之像素單元Pf。
根據本發明之教示，程序方塊365展示在自動曝光控制已完成調整未被讀出的像素陣列之其他列中之像素單元之曝光時間之後及在已讀出列i之後，將列位址遞增至i+1且處理循環返回至程序方塊347。
繼續上文在圖2至圖3中所闡述之實例，圖4係根據本發明之教示之圖解說明圖2之實例性成像系統229中所發現之實例性信號之一時序圖467，其中像素Pa、Pb、Pc、Pd、Pe及Pf之曝光時間經個別地控制以在讀出來自列i之影像資料時提供HDR成像。如在實例中所展示，且類似於上文關於圖3所闡述之實例，在正讀出列i時，讀出位址係i。在行讀出相關之時序控制信號準備就緒以便讀出列i之像素單元之前，TX2(例如，第二傳送控制信號TX2 127)、S2(例如，開關S2 121)及列選擇信號(例如電晶體113處之RS信號)保持不作用，如所展示。
類似於上文關於圖3所論述之實例，在等待行讀出相關之時序控制信號準備就緒以便讀出列i之像素單元時，曝光控制電路(例如，曝光控制電路239)個別地調整未被讀出之列之一初始部分中之像素單元之曝光時間。因此，曝光控制位址以位址i+21開始，此時，選擇電路(例如，選擇電路117)經設定以啟動開關S1(例如，開關S1 119)以使得TX1(例如，第一傳送控制信號TX1 125)之曝光控制型樣能夠調整列i+21之行2及3處之像素單元Pa及Pb之曝光時間。接下來，將曝光控制位址設定為i+22，此時，選擇電路(例如，選擇電路117)經設定以啟動開關S1(例如，開關S1119)以使得TX1(例如，第一傳送控制信號TX1 125)之曝光控制型樣能夠調整列i+22之行1處之像素單元Pc之曝光時間。圖4展示處理繼續且恰好在時間t1之前將曝光控制位址最終設定 為i+2n，此時，選擇電路(例如，選擇電路117)經設定以啟動開關S1(例如，開關S1 119)以使得TX1(例如，第一傳送控制信號TX1 125)之曝光控制型樣能夠調整列i+2n之行j處之像素單元Pe之曝光時間。
在時間t1處，假定現在行讀出相關之時序控制信號準備就緒以便讀出列i之像素單元。因此，啟動TX2(例如，第二傳送控制信號TX2 127)、S2(例如，開關S2 121)及列選擇信號(例如電晶體113處之RS信號)且去啟動S1(例如，開關S1 119)，如所展示。此時，讀出列i之像素單元。
在實例中，在讀出列i之像素單元之後，曝光控制電路(例如，曝光控制電路239)個別地調整未被讀出之列之其餘部分中之像素單元之曝光時間。因此，圖4展示曝光控制位址將曝光控制位址最終設定為位址i+210，此時，選擇電路(例如，選擇電路117)經設定以啟動開關S1(例如，開關S1119)以使得TX1(例如，第一傳送控制信號TX1 125)之曝光控制型樣能夠調整列i+210之行j-2處之像素單元Pf之曝光時間。
根據本發明之教示，在已讀出列i及已對不讀取之其他列之個別像素單元進行曝光時間調整之後，處理繼續讀出下一列i+1且調整未被讀出之其他列中之像素單元之曝光時間。
圖5係根據本發明之教示之展示包含一高動態範圍讀出架構之一彩色像素單元569之電路之一實例之一電路圖。在所圖解說明實例中，應瞭解，圖5之像素單元569與圖1之像素單元101共用諸多類似性。因此，應瞭解，下文所提及之經類似命名及編號之元件被耦合且如上文所闡述起作用。
在所圖解說明實例中，根據本發明之教示，像素單元569包含如所展示經配置以分別回應於入射紅色、綠色及藍色光而累積影像電荷之一光電二極體503R、503G、504G及505B。因此，提供一彩色像素 單元569。一傳送電晶體505B耦合於光電二極體503B與一浮動擴散部507A之間以將光電二極體503B中所累積之影像電荷選擇性地傳送至浮動擴散部507A。類似地，一傳送電晶體506G耦合於光電二極體504G與浮動擴散部507A之間以將光電二極體504G中所累積之影像電荷選擇性地傳送至浮動擴散部507A。
另外，傳送電晶體505G耦合於光電二極體503G與一浮動擴散部507B之間以將光電二極體503G中所累積之影像電荷選擇性地傳送至浮動擴散部507B。類似地，一傳送電晶體505R耦合於光電二極體503R與浮動擴散部507B之間以將光電二極體503R中所累積之影像電荷選擇性地傳送至浮動擴散部507B。
如在所繪示實例中所展示，根據本發明之教示，像素單元569亦包含開關S1a 519A及S2a 521A，該等開關可視為一第一選擇電路，且該等開關耦合至傳送電晶體505B及505G之控制端子以在一第一傳送控制信號TX1 525或一第二傳送控制信號TX2 527之間做出選擇以控制傳送電晶體505B及505G。在一項實例中，一次僅使第一傳送控制信號TX1 525或一第二傳送控制信號TX2 527中之一者起作用。在一項實例中，開關S2a 521A經耦合以將第二傳送控制信號TX2 527提供至傳送電晶體505B及505G之控制端子以在其中包含傳送電晶體505B及505G之一列之一讀出操作期間控制傳送電晶體505B及505G。在實例中，開關S1a 519A經耦合以將第一傳送控制信號TX1 525提供至傳送電晶體505B及505G之控制端子以在與其中包含傳送電晶體505B及505G之列不同之一列之一讀出操作期間控制傳送電晶體505B及505G。
繼續圖5中所繪示之實例，根據本發明之教示，像素單元569亦包含開關S1b 519B及S2a 521B，該等開關可視為一第二選擇電路，且該等開關耦合至傳送電晶體506G及505R之控制端子以在第一傳送控 制信號TX1 525或第二傳送控制信號TX2 527之間做出選擇以控制傳送電晶體506G及505R。在一項實例中，開關S2b 521B經耦合以將第二傳送控制信號TX2 527提供至傳送電晶體506G及505R之控制端子以在其中包含傳送電晶體506G及505R之一列之一讀出操作期間控制傳送電晶體506G及505R。在實例中，開關S1b 519B經耦合以將第一傳送控制信號TX1 525提供至傳送電晶體506G及505R之控制端子以在與其中包含傳送電晶體506G及505R之列不同之一列之一讀出操作期間控制傳送電晶體506G及505R。
因此，根據本發明之教示，類似於圖1之像素單元101，圖5之第一傳送控制信號TX1 525可在正讀出像素陣列之一不同列時用以獨立地控制像素單元569之曝光。因此，實現了針對每一個別像素單元569之個別圖框內曝光控制，此導致跨越根據本發明之教示之整個像素陣列之經改良電荷積分。
繼續圖5中所繪示之實例，像素單元569進一步包含重設電晶體509A及509B，重設電晶體509A及509B分別耦合至浮動擴散部507A及507B以回應於一重設信號RST而分別將重設電壓Vrs選擇性地耦合至浮動擴散部507A及507B以重設浮動擴散部507A及507B。放大器電晶體511A及511B包含分別耦合至浮動擴散部507A及507B之各別放大器閘極。在所繪示實例中，放大器電晶體511A及511B係具有耦合至一電壓AVDD之其各別汲極端子之源極隨耦器耦合之電晶體。如在實例中所展示，放大器電晶體511A及511B經耦合以將其各別源極端子處之各別經放大信號提供至各別列選擇電晶體513A及513B，各別列選擇電晶體513A及513B經耦合以回應於列選擇信號RS而將來自像素單元569之影像資料提供至位元線515A及515B，如所展示。在一項實例中，根據本發明之教示，位元線515A及515將來自像素單元569之影像資料提供至類似於(舉例而言)圖2之讀出電路235之讀出電路。
包含發明摘要中所闡述內容之本發明之所圖解說明實例之上文說明並非意欲係窮盡性或限制於所揭示之精確形式。雖然出於說明性目的而在本文中闡述本發明之特定實施例及實例，但可在不背離本發明之較寬廣精神及範疇之情況下做出各種等效修改。
可鑒於上文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所使用之術語不應理解為將本發明限制於說明書及申請專利範圍中所揭示之特定實施例。而是，該範疇將完全由以下申請專利範圍來判定，該等申請專利範圍將根據所創建之請求項解釋原則來加以理解。因此，本說明書及各圖應視為說明性的而非限制性的。

Claims (16)

  1. 一種控制一像素陣列之方法，其包括：藉由第二傳送控制信號自該像素陣列之一列i之像素單元讀出影像資料，該等第二傳送控制信號經耦合以由包含於正被讀出的該像素陣列之該列之該等像素單元中之傳送電晶體接收；及在自該像素陣列之列i之該等像素單元讀出該影像資料時，藉由第一傳送控制信號獨立地控制未被讀出的該像素陣列之其他列中之像素單元之曝光時間，該等第一傳送控制信號經耦合以由包含於未被讀出的該像素陣列之該等其他列中之該等像素單元中之傳送電晶體接收。
  2. 如請求項1之控制像素陣列之方法，其中自該像素陣列之該列i之像素單元讀出影像資料包括：開始行讀出時序；產生行讀出相關之時序控制信號；及在該等行讀出相關之時序控制信號準備就緒之後，藉由該等第二傳送控制信號自該像素陣列之該列i之該等像素單元讀出該影像資料。
  3. 如請求項2之控制像素陣列之方法，其中獨立地控制未被讀出的該像素陣列之該等其他列中之像素單元之該等曝光時間包括：在該等行讀出相關之時序控制信號準備就緒以便讀出該像素陣列之該列i之前，掃掠未被讀出的該像素陣列之其他列之一初始部分以藉由該等第一傳送控制信號在未被讀出的該像素陣列之該等其他列之該初始部分中之像素單元中獨立地控制該等曝光時間；在該等行讀出相關之時序控制信號準備就緒以便讀出該像素 陣列之該列i之後，暫時暫停藉由該等第一傳送控制信號在該像素陣列之該等其他列中之該等像素單元中對該等曝光時間進行之該獨立控制；及在讀出該像素陣列之該列i之後，掃掠未被讀出的該像素陣列之其他列之一其餘部分以藉由該等第一傳送控制信號在未曾讀出的該像素陣列之該等其他列之該其餘部分中之該等像素單元中獨立地控制該等曝光時間。
  4. 如請求項1之控制像素陣列之方法，其進一步包括自該像素陣列之下一列i+1之像素單元讀出影像資料。
  5. 如請求項1之控制像素陣列之方法，其中藉由該等第二傳送控制信號自該像素陣列之該列i之像素單元讀出影像資料包括：將該等第二傳送控制信號選擇為耦合至包含於正被讀出的該像素陣列之該列之該等像素單元中之該等傳送電晶體。
  6. 如請求項1之控制像素陣列之方法，其中獨立地控制未被讀出的該像素陣列之該等其他列中之像素單元之該等曝光時間包括：將該等第一傳送控制信號選擇為耦合至包含於未被讀出的該像素陣列之該等其他列中之該等像素單元中之該等傳送電晶體。
  7. 一種成像系統，其包括：配置成若干列及若干行之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：一光電二極體，其經調適以回應於入射光而累積影像電荷；一傳送電晶體，其耦合於該光電二極體與一浮動擴散部之間以將該光電二極體中所累積之該影像電荷選擇性地傳送至該浮動擴散部；及一選擇電路，其耦合至該傳送電晶體之一控制端子以在一 第一傳送控制信號與一第二傳送控制信號之間做出選擇以控制該傳送電晶體，其中該第二傳送控制信號經耦合以在其中包含該傳送電晶體之一列之一讀出操作期間控制該傳送電晶體，且其中該第一傳送控制信號經耦合以在與其中包含該傳送電晶體之該列不同之一列之一讀出操作期間控制該傳送電晶體；控制電路，其耦合至該像素陣列以控制該像素陣列之操作，包含針對一單個圖框獨立地控制該像素陣列中之該等像素單元中之每一者之一曝光時間；及讀出電路，其耦合至該像素陣列以自該複數個像素讀出影像資料。
  8. 如請求項7之成像系統，其中該控制電路包括一自動曝光控制電路，該自動曝光控制電路經耦合以針對該單個圖框給該像素陣列中之該等像素中之每一者提供高達n+1個不同曝光時間。
  9. 如請求項8之成像系統，其中trow係該像素陣列之一單個列之一讀出時間，且其中該n+1個不同曝光時間介於自20×trow至2n×trow之範圍內。
  10. 如請求項7之成像系統，其中該控制電路經耦合以產生該第一傳送控制信號及該第二傳送控制信號以針對該單個圖框個別地控制該像素陣列中之該等像素中之每一者之曝光時間。
  11. 如請求項7之成像系統，其中該控制電路經耦合以將該等第一傳送控制信號提供至包含於未被讀出的該像素陣列之列中之傳送電晶體，同時該控制電路進一步將該等第二傳送控制信號提供至包含於正被讀出的該像素陣列之一列中之傳送電晶體。
  12. 如請求項11之成像系統，其中該控制電路進一步包括一型樣產生器，該型樣產生器耦合至該像素陣列以將該等第一傳送控制 信號提供至包含於未被讀出的該像素陣列之該等列中之該等傳送電晶體。
  13. 如請求項11之成像系統，其中該控制電路進一步包括一列解碼器，該列解碼器耦合至該像素陣列以將該等第二傳送控制信號提供至包含於正被讀出的該像素陣列之該列中之該等傳送電晶體。
  14. 如請求項7之成像系統，其進一步包括功能邏輯，該功能邏輯耦合至該讀出電路以儲存自該複數個像素讀出之該影像資料。
  15. 如請求項7之成像系統，其中該等像素單元中之每一者進一步包含：一重設電晶體，其耦合至該浮動擴散部以選擇性地重設該浮動擴散部；一放大器電晶體，其具有耦合至該浮動擴散部之一放大器閘極；及一列選擇電晶體，其耦合於一位元線與該放大器電晶體之間，其中該位元線耦合至該讀出電路。
  16. 如請求項7之成像系統，其中該等像素單元中之每一者經調適以感測具有紅色、綠色或藍色中之一者之一色彩之入射光。
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