图像传感器以及包括该图像传感器的装置制造方法

图像传感器以及包括该图像传感器的装置制造方法
【专利摘要】提供了一种图像传感器以及包括该图像传感器的装置。一种图像传感器包括：第一光电转换元件，将电荷供应给第一电荷存储节点；第一电荷存储元件，响应于反馈信号调节从电荷供应源供应给第一电荷存储节点的电荷的量；反馈信号产生电路，基于第一电荷存储节点中的电荷的量产生所述反馈信号。
【专利说明】图像传感器以及包括该图像传感器的装置

【技术领域】
[0001] 本发明构思的实施例涉及图像感测技术，更具体地讲，本发明构思的实施例涉及 图像传感器以及包括所述图像传感器的装置。

【背景技术】
[0002] CMOS图像传感器是利用互补金属氧化物半导体（CMOS)技术制造的固态图像感测 装置。因此，当与诸如电荷耦合器件（CXD)图像传感器的其它类型的图像传感器比较时， CMOS图像传感器可以相对低的成本制造。另外，当与(XD图像传感器比较时，CMOS图像传 感器呈现出相对低的功耗。
[0003] 这些优点连同改进的性能已使得CMOS图像传感器广泛用在各种家用电器以及诸 如智能电话和数码相机的便携式装置中。
[0004] CMOS图像传感器所提出的一个技术挑战涉及环境光。即，环境光会将噪声增加到 由CMOS图像传感器获得的图像数据，当不同量的环境光入射在包括在CMOS图像传感器中 的像素上时，图像数据可能失真。


【发明内容】

[0005] 本发明的实施例涉及一种图像传感器，包括：第一光电转换兀件，被配置为将电荷 供应给第一电荷存储节点；第一电荷存储元件，被配置为响应于反馈信号调节从电荷供应 源供应给第一电荷存储节点的电荷的量；反馈信号产生电路，被配置为基于第一电荷存储 节点中的电荷的量产生所述反馈信号。
[0006] 根据示例实施例，所述图像传感器还包括连接到电荷供应源的第一开关以及连接 到第一电荷存储节点的第二开关。第一电荷存储元件连接在第一开关与第二开关之间，并 且第一开关和第二开关可在不重叠区段依次导通。
[0007] 根据示例实施例，所述图像传感器还包括：第二光电转换元件，被配置为将电荷供 应给第二电荷存储节点；第二电荷存储元件，被配置为响应于所述反馈信号调节从电荷供 应源供应给第二电荷存储节点的电荷的量。反馈信号产生电路可基于第一电荷存储节点中 的电荷的量和第二电荷存储节点中的电荷的量产生所述反馈信号。
[0008] 根据示例实施例，反馈信号产生电路可包括：比较器，将与第一电荷存储节点中的 电荷的量有关的第一像素信号和与第二电荷存储节点中的电荷的量有关的第二像素信号 进行比较，并根据比较结果产生比较信号；第一选择电路，被配置为基于所述比较信号输出 第一像素信号或第二像素信号；第二选择电路，被配置为基于电荷供应控制信号输出默认 电压信号或第一选择电路的输出信号作为所述反馈信号。
[0009] 根据不例实施例，由第一光电转换兀件产生的电荷可响应于时钟信号被供应给第 一电荷存储节点，由第二光电转换元件产生的电荷可响应于互补时钟信号被供应给第二电 荷存储节点。根据示例实施例，第一电荷存储元件和第二电荷存储元件可分别为M0S电容 器。
[0010] 根据示例实施例，反馈信号产生电路还可包括：比较器，将参考信号和与第一电荷 存储节点中的电荷的量有关的第一像素信号进行比较，并根据比较结果产生比较信号；选 择电路，基于所述比较信号输出默认电压信号或电荷供应控制信号作为反馈信号。根据示 例实施例，还可包括：计数器，被配置为对所述比较信号的电平的转变频率进行计数；存储 器，被配置为存储所述计数器的计数值。
[0011] 根据示例实施例，所述图像传感器还可包括：第二光电转换元件，被配置为将电荷 供应给第二电荷存储节点；第二电荷存储元件，被配置为响应于所述反馈信号调节从电荷 供应源供应给第二电荷存储节点的电荷的量。反馈信号产生电路还可包括：第一比较器，将 参考信号和与第一电荷存储节点中的电荷的量有关的第一像素信号进行比较，并根据比较 结果产生第一比较信号；第二比较器，将参考信号和与第二电荷存储节点中的电荷的量有 关的第二像素信号进行比较，并产生第二比较信号；选择电路，被配置为基于第一比较信号 和第二比较信号输出默认电压信号或电荷供应控制信号作为所述反馈信号。
[0012] 根据不例实施例，由第一光电转换兀件产生的电荷可响应于时钟信号被供应给第 一电荷存储节点，由第二光电转换元件产生的电荷可响应于互补时钟信号被供应给第二电 荷存储节点。根据示例实施例，还可包括被配置为将电荷供应给第二电荷存储节点的第二 光电转换元件，第一电荷存储元件可响应于反馈信号调节从电荷供应源供应给第一电荷存 储节点的电荷的量或者从电荷供应源供应给第二电荷存储节点的电荷的量。
[0013] 根据示例实施例，还可包括：第一开关，被配置为控制从电荷供应源到第一电荷存 储元件的电荷供应；第二开关，对存储在第一电荷存储元件中的电荷到第一电荷存储节点 的供应进行开关；第三开关，被配置为控制存储在第二电荷存储元件中的电荷到第二电荷 存储节点的供应。根据示例实施例，第二开关和第三开关可分别按照不同的时序导通。
[0014] 根据示例实施例，当操作用于重置第一电荷存储节点的重置操作时，第一开关和 第二开关可一起导通。
[0015] 根据示例实施例，还可包括：第二光电转换元件，被配置为将电荷供应给第二电荷 存储节点；第二电荷存储元件，被配置为调节从电荷供应源供应给第二电荷存储节点的电 荷的量。第一光电转换元件和第二光电转换元件分别设置在不同的行。反馈信号产生电路 可将基于第一电荷存储节点中的电荷的量产生的反馈信号发送给第一电荷存储节点，或者 将基于第二电荷存储节点中的电荷的量产生的反馈信号发送给第二电荷存储节点。
[0016] 根据示例实施例，第一电荷存储元件SMCAP可响应于所述反馈信号，调节从电荷 供应源供应给第一电荷存储节点的电荷的量或者从电荷供应源供应给第二电荷存储节点 的电荷的量。
[0017] 本发明构思的示例实施例涉及一种图像传感器的操作方法，包括：将电荷供应给 第一电荷存储节点；通过响应于反馈信号操作的第一电荷存储元件调节从电荷供应源供应 给第一电荷存储节点的电荷的量；基于第一电荷存储节点中的电荷的量控制所述反馈信号 的产生。
[0018] 根据示例实施例，所述方法还包括：将电荷供应给第二电荷存储节点；通过响应 于所述反馈信号操作的第二电荷存储元件调节从电荷供应源供应给第二电荷存储节点的 电荷的量。在控制反馈信号的产生的步骤中，还可包括：基于第一电荷存储节点中的电荷的 量和第二电荷存储节点中的电荷的量控制所述反馈信号的产生。
[0019] 根据示例实施例，将电荷供应给第一电荷存储节点的步骤和将电荷供应给第二电 荷存储节点的步骤可利用互补时钟信号交替执行。根据示例实施例，在控制反馈信号的产 生的步骤中，可基于电荷供应控制信号输出与第一电荷存储节点中的电荷的量有关的第一 像素信号、与第二电荷存储节点中的电荷的量有关的第二像素信号以及默认电压信号中的 一个，作为反馈信号。
[0020] 根据示例实施例，在控制反馈信号的产生的步骤中，可基于与第一电荷存储节点 中的电荷的量有关的第一像素信号输出默认电压信号和电荷供应控制信号中的一个作为 反馈信号。
[0021] 本发明构思的示例实施例涉及一种便携式电子装置，包括：图像传感器；处理器， 控制所述图像传感器；显示器，显示与从所述图像传感器输出的输出信号对应的图像。所述 图像传感器可包括：光电转换元件，被配置为将电荷供应给第一电荷存储节点；电荷存储 元件，被配置为调节从电荷供应源供应给电荷存储节点的电荷的量；反馈信号产生电路，被 配置为基于电荷存储节点中的电荷的量产生所述反馈信号。根据示例实施例，所述图像传 感器可以飞行时间（T0F)模式来操作。
[0022] 本发明构思的示例实施例涉及一种图像处理系统，包括：图像传感器；图像信号 处理器（ISP)，处理从所述图像传感器输出的图像数据。所述图像传感器可包括：第一光电 转换元件，被配置为将电荷供应给第一电荷存储节点；第一电荷存储元件，被配置为响应于 反馈信号调节从电荷供应源供应给第一电荷存储节点的电荷的量；反馈信号产生电路，被 配置为基于第一电荷存储节点中的电荷的量产生所述反馈信号。根据示例实施例，所述图 像传感器可以飞行时间（T0F)模式来操作。

【专利附图】

【附图说明】
[0023] 从下面结合附图对实施例的描述，本发明总的发明构思的这些和/或其它方面和 优点将变得明显并且更容易理解，其中：
[0024] 图1是根据本发明构思的示例实施例的图像处理系统的框图；
[0025] 图2是根据图1所示的图像传感器的示例实施例的框图；
[0026] 图3是根据图2所示的单元像素和反馈信号产生电路的示例实施例的电路图；
[0027] 图4是根据图3所示的反馈信号产生电路的示例实施例的框图；
[0028] 图5是根据图3和图4所示的信号的示例实施例的时序图；
[0029] 图6是根据图3和图4所示的信号的另一示例实施例的时序图；
[0030] 图7是根据图2所示的单元像素和反馈信号产生电路的另一示例实施例的电路 图；
[0031] 图8是根据图2所示的单元像素和反馈信号产生电路的另一示例实施例的电路 图；
[0032] 图9是根据图2所示的单元像素和反馈信号产生电路的另一示例实施例的电路 图；
[0033] 图10是根据图9所示的反馈信号产生电路的示例实施例的框图；
[0034] 图11是根据图9所示的反馈信号产生电路的另一示例实施例的框图；
[0035] 图12是根据图9至图11所示的信号的示例实施例的时序图；
[0036] 图13是根据图2所示的单元像素和反馈信号产生电路的另一示例实施例的电路 图；
[0037] 图14是根据图2所示的单元像素和反馈信号产生电路的另一示例实施例的电路 图；
[0038] 图15是根据图2所示的单元像素和反馈信号产生电路的另一示例实施例的电路 图；
[0039] 图16是根据图15所示的信号的示例实施例的时序图；
[0040] 图17是根据图2所示的单元像素和反馈信号产生电路的另一示例实施例的电路 图；
[0041] 图18是根据图17所示的信号的示例实施例的时序图；
[0042] 图19是图2所示的像素阵列和反馈信号产生电路的示例实施例；
[0043] 图20是根据图19所示的信号的示例实施例的时序图；
[0044] 图21是根据图19所示的单元像素和反馈信号产生电路的修改示例的电路图；
[0045] 图22是图20所示的时序图的修改示例；
[0046] 图23是说明在图2所示的像素的积分区段期间可执行的环境光抵消（ALC)操作 数量的曲线图；
[0047] 图24至图28是示出供应给图2所示的像素阵列的时钟信号的图案的图；
[0048] 图29是根据本发明构思的示例实施例的图像传感器的操作方法的流程图；
[0049] 图30是根据本发明构思的另一示例实施例的图像传感器的操作方法的流程图；
[0050] 图31是根据包括图1的图像传感器的系统的示例实施例的框图；
[0051] 图32是根据包括图1的图像传感器的系统的另一示例实施例的框图。

【具体实施方式】
[0052] 现在将详细参照本发明总的发明构思的实施例，其示例示出于附图中，在附图中， 相似标号始终指代相似元件。下面参照附图描述实施例以便说明本发明总的发明构思。
[0053] 图1是根据本发明构思的示例实施例的图像处理系统的框图。参照图1，图像处理 系统10可包括图像传感器100、图像信号处理器（ISP) 200和显示单元205。
[0054] 根据示例实施例，图像传感器100和ISP200可嵌入系统芯片（system on chip) 中。根据另一示例实施例，图像传感器100和ISP200可以多芯片封装的形式封装。根据另 一示例实施例，图像传感器100可相对于ISP200嵌入单独的芯片中。例如，图像传感器100 可嵌入CMOS图像传感器芯片中。
[0055] 图像传感器100可输出与对象的图像对应的图像数据IDATA。根据示例实施例， 图像传感器100可执行可获得并处理对象的深度信息(或深度图像）的深度传感器的功能。 在这种情况下，图像传感器100可以飞行时间（T0F)模式操作。
[0056] ISP200可接收图像数据IDATA，处理接收的图像数据IDATA，并产生处理的图像数 据IDATA'。根据示例实施例，ISP200可按照帧来处理图像数据IDATA。根据示例实施例， ISP200可通过处理图像数据IDATA的处理步骤来校正图像数据IDATA的光与影、对比度和 /或色度。
[0057] ISP200可将处理的图像数据IDATA 7发送给显示单元205。显示单元205可表示 可显示处理的图像数据IDATA'的所有类型的装置。根据示例实施例，显示单元205可被实 施于液晶显示器（IXD)、发光二极管（LED)显示器、有机LED (OLED)显示器、有源矩阵OLED (AMOLED)显示器或柔性显示器中。
[0058] 图2是根据图1所示的图像传感器的示例实施例的框图。参照图1和图2,图像传 感器100可包括光源22、像素阵列24、读出电路28、时序控制器30、时钟发生器32、行解码 器34、环境光抵消（ALC)控制信号产生电路36和反馈信号产生电路38。
[0059] 根据示例实施例，图像传感器100可以卷帘快门模式或冻结帧快门模式来操作。
[0060] 光源22可包括驱动光源22的光源驱动器(未不出）。根据不例实施例，光源22可 将修改的光信号(例如，红外光)输出给对象。根据示例实施例，图像传感器100还可包括红 外光通滤光器(未示出），其用于仅使从光源22输出并被对象反射的光信号通过。
[0061] 像素阵列24可包括多个单元像素26。所述多个单元像素26中每一个的结构和操 作将参照图3至图20详细说明。根据示例实施例，所述多个单元像素26中的每一个可被 实施于T0F传感器像素中。
[0062] 读出电路28可基于从像素阵列24输出的像素信号产生图像数据IDATA。
[0063] 时序控制器30可控制图像传感器的每一部件，例如，光源22、读出电路28、时钟发 生器32、行解码器34、ALC控制信号产生电路36和/或反馈信号产生电路38。
[0064] 时钟发生器32可根据时序控制器30的控制产生时钟信号，并将产生的时钟信号 发送给像素阵列24。根据示例实施例，当所述多个单元像素26中的每一个包括光栅（photo gate)时，时钟发生器32可向像素阵列24发送可控制光栅的时钟信号。
[0065] 行解码器34可对从时序控制器30输出的多个行控制信号(例如，行地址信号）解 码，并根据解码结果驱动包括在像素阵列24中的特定行线。行解码器34可表示包括驱动 行线的行驱动器的概念。
[0066] ALC控制信号产生电路36可产生用于控制环境光抵消（ALC)操作的多个ALC控制 信号，并将产生的多个ALC控制信号供应给像素阵列24和/或反馈信号产生电路38。反 馈信号产生电路38可基于从像素阵列24输出的像素信号产生用于控制ALC操作的反馈信 号，并将产生的反馈信号供应给包括在像素阵列24中的每一单元像素26。
[0067] 图3是根据图2所示的单元像素和反馈信号产生电路的示例实施例的电路图。参 照图2和图3,根据图2所示的单元像素26的示例实施例的单元像素26A-1可包括第一子 像素50-1A和第二子像素50-1B。即，单元像素26A-1可具有双头（two-tap)结构。
[0068] 第一子像素50-1A可包括第一光电转换元件40-1、多个开关PTR1、ITR1、DTR1和 STR1以及第一电荷存储元件MCAP1。所述多个开关PTR1、ITR1、DTR1和STR1可被分别实施 于金属氧化物硅场效应晶体管（M0SFET)中。
[0069] 晶体管PTR1可响应于第一 ALC控制信号ALC1将电荷(例如，空穴）从电荷供应源 (例如，电力线VDD)供应到第一电荷存储元件MCAP1。
[0070] 第一电荷存储元件MCAP1可存储通过晶体管PTR1从电力线VDD供应的电荷(例 如，空穴)。根据不例实施例，第一电荷存储兀件MCAP1可被实施于M0S电容器中。在这种 情况下，第一电荷存储元件MCAP1的电容可根据反馈信号FBA的电平而改变。即，可通过控 制反馈信号FBA的电平来控制供应至第一电荷存储节点CSN1的电荷的量。
[0071] 晶体管ITR1可响应于第二ALC控制信号ALC2将存储在第一电荷存储元件MCAP1 中的电荷(例如，空穴）供应至第一电荷存储节点CSN1。
[0072] 第一光电转换元件40-1响应于时钟信号CLKA将通过第一光电转换元件40-1产 生的光电荷发送给第一电荷存储节点CSN1。第一光电转换兀件40-1可被实施于光电晶体 管、光栅或pin型光电二极管（PH))中。时钟信号CLKA的电平与互补时钟信号/CLKA的电 平成互补关系。
[0073] 电荷存储节点(例如，第一电荷存储节点CSN1)表示可存储由光电转换元件(例 如，第一光电转换元件40-1)产生的电荷的节点。电荷存储节点（例如，第一电荷存储节点 CSN1)可与浮动扩散节点相同或不同。
[0074] 晶体管DTR1执行响应于与存储在第一电荷存储节点CSN1中的电荷对应的电压操 作的源极跟随器缓冲放大器的功能。晶体管STR1可响应于选择信号RSEL，将与第一光电转 换元件40-1所产生的电荷对应的第一像素信号PIX1发送给读出电路28和反馈信号产生 电路38A中的每一个。
[0075] 第二子像素50-1B可包括第二光电转换元件40-2、多个开关PTR2、ITR2、DTR2和 STR2以及第二电荷存储元件MCAP2。多个开关PTR2、ITR2、DTR2和STR2可被分别实施于金 属氧化物硅场效应晶体管（M0SFET)中。
[0076] 第二子像素50-1B可输出与第二光电转换元件40-2所产生的电荷对应的第二像 素信号PIX2。第二子像素50-1B的详细结构和操作基本上与第一子像素50-1A的结构和操 作相同，因此省略对其的描述。
[0077] 反馈信号产生电路38A可基于第一像素信号PIX1和第二像素信号PIX2产生反馈 信号FBA。即，反馈信号产生电路38A可基于第一电荷存储节点CSN1中的电荷的量和第二 电荷存储节点CSN2中的电荷的量来产生反馈信号FBA。反馈信号产生电路38A将参照图 4详细说明。由ALC控制信号产生电路（图2的36)产生的第一 ALC控制信号ALC1和第二 ALC控制信号ALC2被发送给单元像素26A-1。
[0078] 图4是根据图3所示的反馈信号产生电路的示例实施例的框图。参照图3和图 4,反馈信号产生电路38A可包括比较器（C0MP)44A、第一选择电路46A-1和第二选择电路 46A-2。
[0079] 比较器44A将第一像素信号PIX1与第二像素信号PIX2进行比较，并根据比较结 果将比较信号C0MPA发送给第一选择电路46A-1。
[0080] 第一选择电路46A-1基于从比较器44A发送来的比较信号C0MPA选择第一像素信 号PIX1和第二像素信号PIX2中的一个，并输出选择的信号作为输出信号S0UT。第二选择 电路46A-2基于电荷供应控制信号SINJ选择默认电压信号V0FF和输出信号S0UT中的一 个，并输出选择的信号作为反馈信号FBA。
[0081] 电荷供应控制信号SINJ可表示用于控制每一电荷存储元件(例如，MCAP1或 MCAP2)存储电荷(例如，空穴）的操作、或者将存储在每一电荷存储元件(例如，MCAP1或 MCAP2 )中的电荷(例如，空穴)供应给每一电荷存储节点(例如，CSN1或SN2 )的操作的信号。
[0082] 默认电压信号V0FF可表示具有当电荷(例如，空穴）未存储在每一电荷存储元件 (例如，MCAP1和MCAP2)中时默认供应的电压电平的信号。由ALC控制信号产生电路（图2 的36)产生的电荷供应控制信号SINJ被发送给单元像素26A-1。
[0083] 图5是根据图3和图4所示的信号的示例实施例的时序图。参照图3至图5，反馈 信号FBA可按照与电荷供应控制信号SINJ相同的时序转变为默认电压信号VOFF和输出信 号S0UT中由第二选择电路46A-2基于电荷供应控制信号SINJ选择的一个。
[0084] 在第一时间点T1处，第一 ALC控制信号ALC1可转变为使开关PTR1和PTR2导通 的电平(例如，低电平或"0")。这里，反馈信号FBA可随第一 ALC控制信号ALC1 -起转变为 将电荷(例如，空穴）存储在电荷存储元件MCAP1或MCAP2中的电平(例如，低电平或"0")。
[0085] 随着在第一时间点T1处第一 ALC控制信号ALC1转变为低电平或"0"，晶体管PTR1 或PTR2可响应于第一 ALC控制信号ALC1将电荷(例如，空穴）从电荷供应源(例如，电力线 VDD)供应给电荷存储元件MCAP1或MCAP2。在第一时间点T1处，随着反馈信号FBA转变为 低电平(例如，"〇")，电荷存储元件MCAP1或MCAP2可响应于反馈信号FBA存储通过晶体管 PTR1或PTR2从电力线VDD供应的电荷(例如，空穴)。
[0086] 在第二时间点T2处，第一 ALC控制信号ALC1可转变为使开关PTR1和PTR2截止 的电平(例如，高电平或" 1")。
[0087] 在第三时间点T3处，第二ALC控制信号ALC2可转变为使开关ITR1和ITR2导通 的电平(例如，低电平或"0")。在第三时间点T3处随着第二ALC控制信号ALC2转变为低 电平或"〇"，晶体管ITR1或ITR2可响应于第二ALC控制信号ALC2将存储在电荷存储元件 MCAP1或MCAP2中的电荷(例如，空穴)供应给电荷存储节点CSN1或CSN2。随着电荷(例如， 空穴）被供应给电荷存储节点CSN1或CSN2,由光电转换元件40-1或40-2产生的电荷(例 如，光电荷）被抵消，像素信号PIX1或PIX2的电平可增大。因此，可防止子像素50-1A或 50-1B由于环境光而饱和。
[0088] 在第四时间点T4处，反馈信号FBA可随电荷供应控制信号SINJ -起转变为完全 释放存储在电荷存储元件MCAP1或MCAP2中的电荷(例如，空穴）的电平(例如，高电平或 "1")。在第五时间点T5处，第二ALC控制信号ALC2可转变为使开关ITR1和ITR2截止的 电平(例如，高电平或"1")。
[0089] 图6是根据图3和图4所示的信号的另一示例实施例的时序图。参照图3、图4和 图6,在第一时间点T1处，第一 ALC控制信号ALC1、电荷供应控制信号SINJ、第二ALC控制 信号ALC2和反馈信号FBA可一起转变为低电平或"0"。
[0090] 电荷存储节点CSN1或CSN2可在第一时间点T1处重置。即，子像素50-1A和50-1B 中的每一个可不包括用于重置操作的附加晶体管。在第二时间点T2处，第一 ALC控制信号 ALC1、电荷供应控制信号SINJ、第二ALC控制信号ALC2和反馈信号FBA可转变为重置操作 之前的电平(例如，高电平或" 1"）以完成重置操作。
[0091] 图7是根据图2所示的单元像素和反馈信号产生电路的另一示例实施例的电路 图。参照图2、图3和图7,根据图2的单元像素26的另一示例实施例的单元像素26A-2可 包括第一子像素50-2A和第二子像素50-2B。
[0092] 与图2所示的第一子像素50-1A和第二子像素50-1B中的每一个相比，第一子像 素50-2A和第二子像素50-2B中的每一个还可包括用于重置电荷存储节点CSN1或CSN2的 晶体管RTR1或RTR2。晶体管RTR1或RTR2可响应于重置信号RS重置电荷存储节点CSN1 或 CSN2。
[0093] 图8是根据图2所示的单元像素和反馈信号产生电路的另一示例实施例的电路 图。参照图2、图3、图7和图8,根据图2所示的单元像素26的另一示例实施例的单元像素 26A-3可包括第一子像素50-3A和第二子像素50-3B。
[0094] 与图7所示的第一子像素50-2A和第二子像素50-2B中的每一个相比，第一子像 素50-3A和第二子像素50-3B中的每一个还可包括用于将光电转换元件40-1或40-2所产 生的电荷发送给浮动扩散节点FD1或FD2的晶体管TTR1或TTR2。
[0095] 在这种情况下，电荷存储节点CSN1或CSN2和浮动扩散节点FD1或FD2可表示彼 此不同的节点。晶体管TTR1或TTR2可通过发送信号TS来开关。
[0096] 图9是根据图2所示的单元像素和反馈信号产生电路的另一示例实施例的电路 图。参照图2、图3和图9,根据图2所示的单元像素26的示例实施例的单元像素26B-1的 结构和操作基本上与图3所示的子像素50-1A或50-1B的结构和操作相同。即，单元像素 26B-1可具有单头（one-tap)结构。
[0097] 从单元像素26B-1输出的像素信号PIX3可被发送给读出电路28和反馈信号产生 电路38B。反馈信号产生电路38B可基于像素信号PIX3产生反馈信号FBB。反馈信号产生 电路38B的结构和操作将参照图10和11详细说明。
[0098] 图10是根据图9所示的反馈信号产生电路的示例实施例的框图。参照图9和图 10,根据图9的反馈信号产生电路38B的另一示例实施例的反馈信号产生电路38B-1可包 括比较器（COMP) 44B-1和选择电路46B-1。
[0099] 比较器44B-1可将像素信号PIX3与参考信号VREF进行比较，并将根据比较结果 产生的比较信号C0MPB发送给选择电路46B-1。选择电路46B-1基于比较信号C0MPB选择 默认电压信号V0FF和电荷供应控制信号SINJ中的一个，并输出选择的信号作为反馈信号 FBB。
[0100] 图11是根据图9所示的反馈信号产生电路的另一示例实施例的框图。参照图9 至图11，与图10的反馈信号产生电路38B-1相比，根据图9的反馈信号产生电路38B的另 一示例实施例的反馈信号产生电路38B-2还可包括计数器48和存储器50。
[0101] 计数器48可对比较信号C0MPB的转变次数进行计数。存储器50可存储计数器的 计数值。所述计数值可包括关于电荷(例如，空穴)被供应给电荷存储节点CSN3以减小单元 像素26B-1中由环境光引起的噪声的次数的信息。ISP (图1的200)可使用存储在存储器 50中的计数值来处理图像数据IDATA。
[0102] 图12是根据图9至图11所示的信号的示例实施例的时序图。参照图5以及图9 至图12,第一 ALC控制信号ALC1、电荷供应控制信号SINJ和第二ALC控制信号ALC2可按 照如图5所示的相同形式供应。
[0103] 随着光电转换元件40-3产生光电荷，像素信号PIX3的电平相对于重置电压电平 VRST变得越来越低。
[0104] 像素信号PIX3的电平在第一时间点T1处变得与参考信号VREf的电平相同，并且 在第一时间点T1之后变得低于参考信号VREF的电平。在这种情况下，比较信号C0MPB的 电平转变，选择电路46B-1由于转变的比较信号C0MPB而输出电荷供应控制信号SINJ作为 反馈信号FBB。
[0105] 在第二时间点T2处，随着反馈信号FBB的电平和电荷供应控制信号SINJ的电平 均转变，电荷存储元件MCAP3可存储通过晶体管PTR3从电荷供应源(例如，电力线VDD)供 应的电荷(例如，空穴)。
[0106] 在第三时间点T3处，随着第二ALC控制信号ALC2转变，晶体管ITR3可响应于第 二ALC控制信号ALC2将存储在电荷存储元件MCAP3中的电荷(例如，空穴)供应给电荷存储 节点CSN3。从电荷存储元件MCAP3供应的电荷(例如，空穴)使像素信号PIX3的电平增大。
[0107] 由光电转换元件40-3产生的光电荷使像素信号PIX3的电平回落，当像素信号 PIX3的电平变得低于参考信号VREF的电平时，重复第一时间点T1与第三时间点T3之间所 执行的操作。即，可按照像素执行不同数量的ALC操作。
[0108] 第四时间点T4处的反馈信号FBB的电平随电荷供应控制信号SINJ的电平一起转 变。
[0109] 图13是根据图2所示的单元像素和反馈信号产生电路的另一示例实施例的电路 图。参照图2、图7和图13,根据图2所示的单元像素26的另一示例实施例的单元像素 26B-2的结构和操作基本上与图7所示的第一子像素50-2A的结构和操作相同。
[0110] 图14是根据图2所示的单元像素和反馈信号产生电路的另一示例实施例的电路 图。参照图2、图8和图14,根据图2所示的单元像素26的另一示例实施例的单元像素 26B-3的结构和操作基本上与图8所示的第一子像素50-3A的结构和操作相同。
[0111] 图15是根据图2所示的单元像素和反馈信号产生电路的另一示例实施例的电路 图。参照图2和图15,根据图2的反馈信号产生电路38的另一示例实施例的反馈信号产生 电路38B-3可包括比较器44B-2和44B-3、逻辑电路52以及选择电路46B-2。
[0112] 比较器44B-2可将像素信号PIX1与参考信号VREF进行比较，并将通过比较结果 产生的比较信号C0MPB-1发送给逻辑电路52。比较器44B-3将像素信号PIX2与参考信号 VREF进行比较，并将根据比较结果产生的比较信号C0MPB-2发送给逻辑电路52。
[0113] 逻辑电路52可将对比较信号C0MPB-1和比较信号C0MPB-2执行逻辑运算的结果 发送给选择电路44B-2。根据示例实施例，逻辑电路52可被实施于与门中，在这种情况下， 当像素信号PIX1的电平低于参考信号VREF的电平并且像素信号PIX2的电平低于参考信 号VREF的电平时，逻辑电路52可输出高电平或" 1"。
[0114] 选择电路46B-2可基于逻辑电路52的输出值选择默认电压信号V0FF和电荷供应 控制信号SINJ中的一个，并输出选择的信号作为反馈信号FBB。
[0115] 图16是根据图15所示的信号的示例实施例的时序图。参照图15和图16,第一 ALC控制信号ALC1、电荷供应控制信号SINJ和第二ALC控制信号ALC2可按照如图5所示 的相同形式供应。
[0116] 随着光电转换元件40-1产生光电荷，像素信号PIX1的电平相对于重置电压电平 VRST变得越来越低。
[0117] 像素信号PIX1的电平在第一时间点T1处变得与参考信号VREF的电平相同，并且 在第一时间点T1之后变得低于参考信号VREF的电平。S卩，在第一时间点T1之后，像素信 号PIX1的电平变得低于参考信号VREF的电平，并且像素信号PIX2的电平也变得低于参考 信号VREF的电平。
[0118] 在这种情况下，逻辑电路52可基于比较信号C0MPB-1和比较信号C0MPB-2输出高 电平或"1"，选择电路46B-1可由于从逻辑电路52输出的输出信号而输出电荷供应控制信 号SINJ作为反馈信号FBB。
[0119] 在第二时间点T2处随着反馈信号FBB的电平和电荷供应控制信号SINJ的电平均 转变，电荷存储元件MCAP1或MCAP2可存储通过晶体管PTR1从电荷供应源(例如，电力线 VDD)供应的电荷(例如，空穴)。
[0120] 在第三时间点T3处随着第二ALC控制信号ALC2转变为低电平或"0"，晶体管ITR1 或ITR2可响应于第二ALC控制信号ALC2将存储在电荷存储元件MCAP1或MCAP2中的电荷 (例如，空穴）供应给电荷存储节点CSN1或CSN2。从电荷存储元件MCAP1或MCAP2供应的 电荷(例如，空穴）使像素信号PIX1或PIX2的电平增大。
[0121] 由光电转换元件40-1或40-2产生的光电荷使像素信号PIX1或PIX2的电平回落， 当像素信号PIX1或PIX2的电平变得低于参考信号VREF的电平时重复第一时间点T1和第 三时间点T3之间所执行的操作。即，可按照像素执行不同数量的ALC操作。在第四时间点 T4处，反馈信号FBB的电平随电荷供应控制信号SINJ的电平一起转变为高电平或"1"。
[0122] 图17是根据图2所示的单元像素和反馈信号产生电路的另一示例实施例的电路 图。参照图2、图15和图17,根据图2的单元像素26的另一示例实施例的单元像素26C中 所包括的两个光电转换元件40-1和40-2共享晶体管SPTR和电荷存储元件SMCAP。
[0123] 晶体管SPTR和电荷存储元件SMCAP的结构和操作基本上与图15所示的晶体管 PTR1或PTR2和电荷存储元件MCAP1或MCAP2的结构和操作相同。
[0124] 晶体管ITR1和晶体管ITR2可分别响应于彼此不同的第二ALC控制信号ALC2-1和 ALC2-1中的每一个按照不同的时序将电荷(例如，空穴)供应给电荷存储节点CSN1或CSN2。 晶体管ITR1和晶体管ITR2的操作将参照图18详细描述。
[0125] 图18是根据图17所示的信号的示例实施例的时序图。参照图17和图18,第二 ALC控制信号ALC2-1在第一时间点T1处转变为低电平或"0"，第二ALC控制信号ALC2-2 在第二时间点T2处转变为低电平或"0"。即，晶体管ITR1和ITR2中的每一个可按照不同 的时序导通并且按照不同的时序将电荷(例如，空穴）供应给电荷存储节点CSN1或CSN2。
[0126] 图19是图2所示的像素阵列和反馈信号产生电路的示例实施例。参照图2和图 19,示出根据图2所示的像素阵列24的示例实施例的像素阵列24-1以及根据图2所示的 反馈信号产生电路38的示例实施例的反馈信号产生电路38-1。为了方便说明，示出像素阵 列24-1包括四个像素26-1至26-4。
[0127] 单元像素26-1和单元像素26-2位于彼此相同的行线中，单元像素26-3和单元像 素26-4位于彼此相同的行线中。单元像素26-1和单元像素26-3位于彼此相同的列线(例 如，第j列线）中，单元像素26-2和单元像素26-4位于相同的列线(例如，第j+Ι列线）中.
[0128] 为了方便说明，假设反馈信号产生电路38-1包括第一反馈信号产生电路38B-3和 第二反馈信号产生电路38B-3'。
[0129] 第一反馈信号产生电路38B-3可将反馈信号FBB供应给包括在相同列线(例如，第 j列线）中的每一像素26-1和26-3。
[0130] 第二反馈信号产生电路38B-3'可将反馈信号FBB'供应给包括在相同列线(例如， 第j+Ι列线）中的每一像素26-2和26-4。即，包括在相同列线中的像素可共享反馈信号产 生电路38B-3或38B-3'。
[0131] 图20是根据图19所示的信号的示例实施例的时序图。参照图19和图20,图20 所示的时序图示出与包括在第j列线中的像素26-1和26-3有关的信号的时序。
[0132] 在选择信号RSEL'保持第一电平(例如，高电平或"1"）的同时，可激活单元像素 26-1。
[0133] 在第一区段Til，当从单元像素26-1输出的像素信号PIX1和PIX2的电平变得低 于参考信号VREF的电平时，逻辑电路52的输出信号（AND)的电平可改变。反馈信号FBB的 电平可由于逻辑电路52的电平改变了的输出信号（AND)而改变。
[0134] 在第二区段TI2中为了减小由环境光引起的噪声，可响应于第一 ALC控制信号 ΑΙΧΓ、反馈信号FBB和第二ALC控制信号ALC2'将电荷(例如，空穴）供应给单元像素26-1 的电荷存储节点。
[0135] 在选择信号RSEL'转变为第二电平(例如，低电平或"0")，并且选择信号RSEL保持 第一电平(例如，高电平或" 1 "）的同时，可激活单元像素26-3。
[0136] 在第三区段TI3,当从单元像素26-3输出的输出信号PIX1和PIX2的电平变得低 于参考信号VREF的电平时，逻辑电路52的输出信号（AND)的电平可改变。反馈信号FBB的 电平可由于逻辑电路52的电平改变了的输出信号（AND)而改变。
[0137] 在第四区段TI4中为了减小由环境光引起的噪声，可响应于第一 ALC控制信号 ALC1、反馈信号FBB和第二ALC控制信号ALC2将电荷(例如，空穴)供应给单元像素26-3的 电荷存储节点。
[0138] 图21是根据图19所示的单元像素和反馈信号产生电路的修改示例的电路图。参 照图2、图17、图19和图20,除了单元像素26-1和单元像素26-3共享晶体管SPTR和电荷 存储元件SMCAP之外，单元像素26-3的结构和操作基本上与图17所示的单元像素26C的 结构和操作相同。
[0139] 由于单元像素26-1和单元像素26-3共享晶体管SPTR和电荷存储元件SMCAP，所 以单元像素26-1可不另外包括与晶体管SPTR和电荷存储元件SMCAP对应的部件。即，除 反馈信号产生电路38B-3之外，单元像素26-1和单元像素26-3可共享晶体管SPTR和电荷 存储元件SMCAP。在这种情况下，不需要向单元像素26-1提供反馈信号FBB。
[0140] 包括在单元像素 26-1 中的开关 ITR1'、ITR2'、DTR1'、DTR2'、STR1' 和 STR2' 以 及光电转换元件40-1'和40-2'的结构和操作基本上分别与开关ITR1、ITR2、DTR1、DTR2、 STR1和STR2以及光电转换元件40-1和40-2的结构和操作相同。
[0141] 可从ALC控制信号产生电路36向单元像素26-1提供具有不同时序的第二ALC控 制信号ΑΙΧ2-Γ和ALC2-2'，而非图19的第二ALC控制信号ALC2'，并且可从ALC控制信号 产生电路36向单元像素26-3提供具有不同时序的第二ALC控制信号ALC2-1和ALC-2,而 非图19所示的第二ALC控制信号ALC2。
[0142] 图22是图20所示的时序图的修改示例。参照图19和图20,图20的第一区段TI1 可被定义为执行ALC操作的测量的区段，第二区段TI2可被定义为根据在第一区段TI1(即， 将电荷(例如，空穴）注入电荷存储节点的区段）处的测量结果(例如，逻辑电路52的输出信 号（AND))应用ALC操作的区段。
[0143] 参照图19、图20和图22,与图20不同，ALC操作的测量和ALC操作的应用可并行 执行。例如，特定行(例如，R0W2)中的ALC操作的测量和不同行(例如，R0W1)中的ALC操作 的应用可同时执行。
[0144] 根据示例实施例，包括在图2所示的图像传感器100中的行解码器34可包括用于 驱动行线、执行ALC操作的测量的子行解码器(未示出）以及用于驱动行线、执行ALC操作的 应用的附加子行解码器(未示出）。另外，ALC操作的测量与ALC操作的应用分开执行，从而 反馈信号产生电路38B-3或38B-3'还可包括用于在执行ALC操作的测量之后存储测量结 果(例如，逻辑电路52的输出信号（AND))的存储器(未示出）。根据示例实施例，所述存储 器(未不出）可以先入先出（FIFO)模式来操作。
[0145] 用于针对每一行(例如，R0W1)执行ALC操作的测量的测量区段TM的长度可不同 于用于针对每一行(例如，R0W1)执行ALC操作的应用的应用区段TA的长度。
[0146] 用于针对每一行(例如，R0W1)执行ALC操作的测量的测量区段TM不与用于读出 像素信号PIX1和PIX2的区段重叠。
[0147] 用于针对每一行(例如，R0W1)执行ALC操作的应用的应用区段TA可与用于读出 像素信号PIX1和PIX2的区段重叠。
[0148] 在行时间TR0W期间，可针对每一行R0W1至R0WN执行ALC操作的一个循环的测量 和ALC操作的应用。
[0149] 图23是说明在图2所示的像素的积分区段期间可执行的环境光抵消（ALC)的操 作频率的曲线图。参照图2、图3和图23,像素最大电容电压VMAX可表示像素由于光电荷 而饱和时的电压。
[0150] 积分时间TINT可表示在一个帧中像素执行光电转换的时间区段。
[0151] 在图23中，假设ALC操作被执行N次，第（N-1)次ALC操作在第一时间点TN-1处 执行，第N次ALC操作在第二时间点TN处执行。At表示执行ALC操作的区间。d表示在 执行最后第N次ALC操作之后直至积分时间TINT的时间。
[0152] 公共偏移电压VC可表示与从包括在每一单元像素26中的每一子像素(例如， 50-1A和50-1B)输出的像素信号PIX1或PIX2的公共分量对应的电压值。公共偏移电压 VC可按照角度α根据VC(t)改变。
[0153] 差分电压VD可表示与从包括在每一单元像素26中的每一子像素(例如，图3的 50-1A和50-1B)输出的像素信号PIX1或PIX2之差对应的电压值。差分电压VD可按照角 度β根据VD(t)改变。
[0154] ALC阈值电压h可表不成为ALC操作的参考的电压值。根据不例实施例，图10至 图12以及图15至图17中所示的参考信号VREF的电压值可被设置为与ALC阈值电压h相 同。ALC压降VALC可表示通过ALC操作降低的电压值。
[0155] 方程式1
[0156] VCMAX = ICMAXXTINT
[0157] 公共偏移电压变化率ICMAX可表示公共偏移电压VC根据时间的最大变化率。类 似方程式1，可通过将公共偏移电压变化率ICMAX和积分时间TINT相乘来获得最大公共电 压VCMAX (未示出）。
[0158] 方程式2
[0159] tan(a ) = VCMAX/TINT
[0160] a是VC(t)变化的角度，可通过示出最大公共电压VCMAX与积分时间TINT之比的 方程式2来获得tan ( a )。
[0161] 方程式3
[0162] tan ( β ) = VDMAX/TINT
[0163] 最大差分电压VDMAX可表示积分时间TINT处的差分电压VD的最大值。β表示 vc(t)变化的角度，可通过示出最大差分电压VDMAX与积分时间TINT之比的方程式3获得 tan(β)。
[0164] 方程式4
[0165] tan(^) = (VMAX-2h) / (TINT-d)
[0166] 关于tan(i3)的方程式4可利用三角形的底边和高度来获得。
[0167] 方程式5
[0168] h = d X tan ( α ) +d X tan ( β ) = VALC
[0169] 关于ALC阈值电压h的方程式5可通过分割点DP的下部（dxtan ( α ))与上部 (dxtan ( β ))相加来获得。
[0170] 方程式6
[0171] d = (VMAX-tan ( β ) X TINT) / (2 X tan ( a ) +tan ( β ))
[0172] 方程式6可通过组合方程式4和方程式5获得，可通过方程式6获得d。
[0173] 方程式7
[0174] a = dX tan ( α )
[0175] 可利用通过方程式6获得的d，通过使用d和方程式7获得a。
[0176] 方程式8
[0177] Δ t = h/tan ( α )
[0178] 可利用通过方程式5获得的ALC阈值电压h和方程式8获得Λ t。
[0179] 方程式9
[0180] TN = TINT-d
[0181] 可利用通过方程式6获得的d和方程式9获得第二时间点TN。
[0182] 方程式10
[0183] N = · ^ *：；
[0184] 可利用通过方程式8获得的Λ t、通过方程式9获得的TN和方程式10获得示出在 积分时间TINT期间可执行的ALC操作的频率的N。即，N可通过从这样的值舍去小数来获 得，所述值通过用将ALC操作执行N次的时间TN除以At (表示执行ALC操作的区间）来 计算。
[0185] 图24至图28是示出供应给图2所示的像素阵列的时钟信号的图案的图。参照图 24至图28,根据图2所示的像素阵列24的示例实施例的像素阵列24A至24E可包括多个 单元像素26,每一单元像素具有双头结构。
[0186] 参照图24和图25,包括在像素阵列24A或24B中的多个单元像素26中的每一个 可具有这样的结构，其中列方向的大小不同于行方向的大小，例如，列方向的大小大于行方 向的大小。根据示例实施例，列方向的大小与行方向的大小之比可为2:1。
[0187] 参照图24,可在行方向上将每一不同的时钟信号CLK1或CLK2交替供应给包括在 多个单元像素26中的每一个中的每一子像素。时钟信号CLK1的相位和时钟信号CLK2的 相位可彼此相反。即，时钟信号CLK1和CLK2之间的相位差可为180°。
[0188] 参照图25,可在行方向和列方向上将每一不同的时钟信号CLK1或CLK2交替供应 给包括在多个单元像素26中的每一个中的每一子像素。
[0189] 参照图26和图27,包括在像素阵列24C或24D中的多个单元像素26中的每一个 可具有列方向的大小不同于行方向的大小的不同结构，例如，列方向的大小小于行方向的 大小的结构。根据示例实施例，列方向的大小与行方向的大小之比可为1:2。
[0190] 参照图26,可在列方向上将每一不同的时钟信号CLK1或CLK2交替供应给包括在 多个单元像素26中的每一个中的每一子像素。参照图27,可在行方向和列方向上将每一不 同的时钟信号CLK1或CLK2交替供应给包括在多个单元像素26中的每一个中的每一子像 素。
[0191] 参照图28,包括在像素阵列24E中的多个单元像素26中的每一个可具有列方向的 大小不同于行方向的大小(例如，列方向的大小小于行方向的大小）的结构。根据不例实施 例，列方向的大小与行方向的大小之比可为1: 4。
[0192] 可在行方向和列方向上将每一不同的时钟信号CLK1或CLK2交替供应给包括在多 个单元像素26中的每一个中的每一子像素。
[0193] ALC单元像素26'可由在列方向上彼此相邻的两个子像素组成。包括在ALC单元 像素26'中的子像素包括在不同的行中，可将每一不同的时钟信号CLK1或CLK2供应给子 像素。ALC单元像素26'可表示这样的像素，该像素示出执行ALC操作的单元，可基于从包 括在ALC单元像素26'中的每一子像素输出的像素信号执行ALC操作。
[0194] 根据示例实施例，包括在像素阵列24E中的多个单元像素26中的每一个可具有列 方向的大小大于行方向的大小的结构。例如，列方向与行方向之比可为4:1。在这种情况 下，ALC单元像素26'可由在行方向上彼此相邻的两个子像素组成。包括在ALC单元像素 26'中的子像素可包括在不同的列中，可向子像素提供不同的时钟信号CLK1或CLK2。
[0195] 图29是根据本发明构思的示例实施例的图像传感器的操作方法的流程图。参照 图9至图14以及图29,光电转换元件40-3可根据入射在光电转换元件40-3上的光产生电 荷(例如，光电荷)，并将产生的电荷供应给电荷存储节点CSN3 (S10)。
[0196] 通过响应于反馈信号FBB操作的电荷存储元件MCAP3，可调节从电荷供应源(例 如，电力线VDD)供应给电荷存储节点CSN3的电荷的量（S12)。反馈信号产生电路38B可基 于根据电荷存储节点CSN3中的电荷的量而产生的像素信号PIX3来控制反馈信号FBB的产 生（S14)。
[0197] 图30是根据本发明构思的另一示例实施例的图像传感器的操作方法的流程图。 参照图3至图8、图15至图18以及图30,光电转换元件40-1可根据入射在光电转换元件 40-1上的光产生电荷(例如，光电荷)，并将产生的电荷供应给电荷存储节点CSN1 (S20)。
[0198] 光电转换元件40-2可根据入射在光电转换元件40-2上的光产生电荷(例如，光电 荷)，并将产生的电荷供应给电荷存储节点CSN2 (S22)。
[0199] 通过响应于反馈信号FBA或FBB操作的电荷存储元件MCAP1或SMCAP，可调节从电 荷供应源(例如，电力线VDD)供应给电荷存储节点CSN1的电荷的量（S24)。通过响应于反 馈信号FBA或FBB操作的电荷存储元件MCAP2或SMCAP，可调节从电荷供应源(例如，电力线 VDD)供应给电荷存储节点CSN2的电荷的量（S26)。
[0200] 反馈信号产生电路38A或38B-3可基于根据电荷存储节点CSN1中的电荷的量和 电荷存储节点CSN2中的电荷的量中的每一个产生的像素信号PIX1或PIX2来控制反馈信 号FBA或FBB的产生。
[0201] 图31是根据包括图1的图像传感器的系统的示例实施例的框图。参照图1和图 31，电子系统1000可被实施于可使用或支持移动产业处理器接口（MIPI)的数据处理装置 中，例如，个人数字助理（PDA)、便携式多媒体播放器（PMP)、互联网协议电视（IPTV)或智能 电话。
[0202] 电子系统1000包括图1的图像传感器100、应用处理器1010和显示器1050。
[0203] 被实施于应用处理器1010中的相机串行接口（CSI)主机1012可通过相机串行接 口与图像传感器1〇〇的CSI装置1041执行串行通信。这里，例如，CSI主机1012可包括并 行器（DES)，CSI装置1041可包括串行器（SER)。被实施于应用处理器1010中的DSI主机 1011可通过显示器串行接口（DSI)与显示器1050的DSI装置1051执行串行通信。这里， 例如，DSI主机1011可包括串行器（SER)，DSI装置1051可包括并行器（DES)。
[0204] 根据示例实施例，电子系统1000还可包括RF芯片1060,其可与应用处理器1010 通信。包括在应用处理器1010中的物理层（PHY) 1013以及包括在RF芯片1060中的 PHY1061可根据MIPI DigRF彼此发送或接收数据。根据示例实施例，电子系统1000还可包 括GPS1020接收器、存储器1070、麦克风（MIO1080、动态随机存取存储器（DRAM)1085和扬 声器1090。
[0205] 电子系统1000可利用全球微波接入互操作性（Wimax)模块1030、无线lan(WLAN) 模块1100和/或超宽带模块1110来通信。
[0206] 图32是根据包括图1的图像传感器的系统的另一示例实施例的框图。参照图1 和图32,图像处理系统1200可包括图1的图像传感器100、处理器1210、存储器1220、显示 单元1230和接口 1240。
[0207] 根据示例实施例，图像处理系统1200可被实施于医疗装置或便携式电子装置中。 便携式电子装置可被实施于移动电话、智能电话、平板PC、个人数字助理（PDA)、企业数字 助理（EDA)、便携式多媒体播放器（PMP)或电子书中。
[0208] 处理器1210可移除图像传感器100的操作，或处理从图像传感器100输出的图像 数据。根据不例实施例，处理器1210可表不ISP200。
[0209] 存储器1220可根据处理器1210的控制通过总线1250存储用于控制图像传感器 100的操作的程序以及由处理器1210产生的图像，处理器1210可通过访问存储的信息来执 行所述程序。例如，存储器1220可被实施于非易失性存储器中。
[0210] 显示单元1230可从处理器或存储器1220接收图像，并通过诸如液晶显示器 (IXD)、LED显示器、0LED显示器、有源矩阵有机发光二极管（AM0LED)显示器或柔性显示器 的显示器显示该图像。
[0211] 接口 1240可被实施于用于输入/输出二维或三维图像的接口中。根据示例实施 例，接口 1240可被实施于无线电接口中。
[0212] 根据本发明构思的示例实施例的方法和装置可通过调节电荷存储节点中的电荷 的量来防止像素由于环境光而饱和，并扩展像素的动态范围。根据本发明构思的示例实施 例的方法和装置可通过按照像素调节包括在每一像素中的电荷存储节点中的电荷的量来 减少每一像素处出现的不同值的噪声。
[0213] 根据本发明构思的示例实施例的方法和装置可通过在包括在单元像素中的两个 子像素或包括在不同行线中的像素之间共享用于环境光抵消（ALC)操作的电路而具有高效 的布局。
[0214] 尽管已示出并描述了本发明总的发明构思的几个实施例，本领域技术人员将理 解，在不脱离总发明构思的原理和精神的情况下，可在这些实施例中进行改变，总发明构思 的范围在权利要求及其等同物中限定。
【权利要求】
1. 一种图像传感器，包括： 第一光电转换元件，被配置为将电荷供应给第一电荷存储节点； 第一电荷存储元件，被配置为响应于反馈信号调节从电荷供应源供应给第一电荷存储 节点的电荷的量； 反馈信号产生电路，被配置为基于第一电荷存储节点中的电荷的量产生所述反馈信 号。
2. 根据权利要求1所述的图像传感器，还包括连接到电荷供应源的第一开关以及连接 到第一电荷存储节点的第二开关， 其中，第一电荷存储元件连接在第一开关与第二开关之间，并且第一开关和第二开关 按照不重叠方式依次导通。
3. 根据权利要求1所述的图像传感器，还包括： 第二光电转换元件，被配置为将电荷供应给第二电荷存储节点； 第二电荷存储元件，被配置为响应于所述反馈信号调节从电荷供应源供应给第二电荷 存储节点的电荷的量， 其中，反馈信号产生电路基于第一电荷存储节点中的电荷的量和第二电荷存储节点中 的电荷的量产生所述反馈信号。
4. 根据权利要求3所述的图像传感器，其中，反馈信号产生电路包括： 比较器，被配置为将与第一电荷存储节点中的电荷的量有关的第一像素信号和与第 二电荷存储节点中的电荷的量有关的第二像素信号进行比较，并根据比较结果产生比较信 号； 第一选择电路，被配置为基于所述比较信号输出第一像素信号或第二像素信号； 第二选择电路，被配置为基于电荷供应控制信号输出默认电压信号或第一选择电路的 输出信号作为所述反馈信号。
5. 根据权利要求3所述的图像传感器，其中，由第一光电转换兀件产生的电荷响应于 时钟信号被供应给第一电荷存储节点， 由第二光电转换元件产生的电荷响应于互补时钟信号被供应给第二电荷存储节点。
6. 根据权利要求3所述的图像传感器，其中，第一电荷存储元件和第二电荷存储元件 中的每一个为MOS电容器。
7. 根据权利要求1所述的图像传感器，其中，反馈信号产生电路包括： 比较器，被配置为将参考信号和与第一电荷存储节点中的电荷的量有关的第一像素信 号进行比较，并根据比较结果产生比较信号； 选择电路，被配置为基于所述比较信号输出默认电压信号或电荷供应控制信号作为反 馈信号。
8. 根据权利要求7所述的图像传感器，还包括： 计数器，被配置为对所述比较信号的电平的转变次数进行计数； 存储器，被配置为存储所述计数器的计数值。
9. 根据权利要求1所述的图像传感器，还包括： 第二光电转换元件，被配置为将电荷供应给第二电荷存储节点； 第二电荷存储元件，被配置为响应于所述反馈信号调节从电荷供应源供应给第二电荷 存储节点的电荷的量， 其中，反馈信号产生电路包括： 第一比较器，被配置为将参考信号和与第一电荷存储节点中的电荷的量有关的第一像 素信号进行比较，并产生第一比较信号； 第二比较器，被配置为将参考信号和与第二电荷存储节点中的电荷的量有关的第二像 素信号进行比较，并产生第二比较信号； 选择电路，被配置为基于第一比较信号和第二比较信号输出默认电压信号或电荷供应 控制信号作为所述反馈信号。
10. 根据权利要求9所述的图像传感器，其中，由第一光电转换兀件产生的电荷响应于 时钟信号被供应给第一电荷存储节点， 由第二光电转换元件产生的电荷响应于互补时钟信号被供应给第二电荷存储节点。
11. 根据权利要求1所述的图像传感器，还包括被配置为将电荷供应给第二电荷存储 节点的第二光电转换元件， 其中，第一电荷存储元件调节从电荷供应源供应给第一电荷存储节点的电荷的量或者 从电荷供应源供应给第二电荷存储节点的电荷的量。
12. 根据权利要求11所述的图像传感器，还包括： 第一开关，被配置为对从电荷供应源到第一电荷存储元件的电荷供应进行开关； 第二开关，被配置为对存储在第一电荷存储元件中的电荷到第一电荷存储节点的供应 进行开关； 第三开关，被配置为对存储在第二电荷存储元件中的电荷到第二电荷存储节点的供应 进行开关。
13. 根据权利要求12所述的图像传感器，其中，第二开关和第三开关中的每一个按照 不同的时序导通。
14. 根据权利要求12所述的图像传感器，其中，当执行用于重置第一电荷存储节点的 重置操作时，第一开关和第二开关均导通。
15. 根据权利要求1所述的图像传感器，还包括： 第二光电转换元件，被配置为将电荷供应给第二电荷存储节点； 第二电荷存储元件，被配置为响应于所述反馈信号调节从电荷供应源供应给第二电荷 存储节点的电荷的量， 其中，第一光电转换元件和第二光电转换元件分别设置在不同的行，反馈信号产生电 路将基于第一电荷存储节点中的电荷的量产生的反馈信号发送给第一电荷存储节点，或者 将基于第二电荷存储节点中的电荷的量产生的反馈信号发送给第二电荷存储节点。
16. 根据权利要求15所述的图像传感器，其中，第一电荷存储元件响应于所述反馈信 号，调节从电荷供应源供应给第一电荷存储节点的电荷的量或者从电荷供应源供应给第二 电荷存储节点的电荷的量。
17. -种便携式电子装置，包括： 图像传感器； 处理器，控制所述图像传感器； 显示器，显示与从所述图像传感器输出的输出信号对应的图像， 其中，所述图像传感器包括： 光电转换元件，被配置为将电荷供应给第一电荷存储节点； 电荷存储元件，被配置为响应于反馈信号调节从电荷供应源供应给电荷存储节点的电 荷的量； 反馈信号产生电路，被配置为基于电荷存储节点中的电荷的量产生所述反馈信号。
18. 根据权利要求17所述的便携式电子装置，其中，所述图像传感器以飞行时间TOF模 式来操作。
19. 一种图像处理系统，包括： 图像传感器； 图像信号处理器ISP，被配置为处理从所述图像传感器输出的图像数据， 其中，所述图像传感器包括： 第一光电转换元件，被配置为将电荷供应给第一电荷存储节点； 第一电荷存储元件，被配置为响应于反馈信号调节从电荷供应源供应给第一电荷存储 节点的电荷的量； 反馈信号产生电路，被配置为基于第一电荷存储节点中的电荷的量产生所述反馈信 号。
20. 根据权利要求19所述的图像处理系统，其中，所述图像传感器以飞行时间TOF模式 来操作。
【文档编号】H04N5/3745GK104159051SQ201410097512
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年3月17日 优先权日:2013年3月15日
【发明者】王一兵, 艾瑞克·弗森, 伊利亚·奥夫桑尼科夫, 朴允童, 闵桐基 申请人:三星电子株式会社