支持各种操作模式的图像传感器制造技术

公开一种支持各种操作模式的图像传感器。所述图像传感器包括：有源像素传感器阵列，包括沿列方向顺序布置的第一像素单元至第四像素单元，其中，第一像素单元至第四像素单元中的每个像素单元包括多个像素。包括第一像素单元和第二像素单元的第一像素组被连接到第一列线，包括第三像素单元和第四像素单元的第二像素组被连接到第二列线。所述图像传感器包括：相关双采样电路，包括第一相关双采样器和第二相关双采样器，被配置为将从第一像素组的选择的像素感测的第一感测电压和从第二像素组的选择的像素感测的第二感测电压分别转换成第一相关双采样信号和第二相关双采样信号。

【技术实现步骤摘要】
支持各种操作模式的图像传感器要求于2015年12月3日提交到韩国知识产权局的第10-2015-0171656号韩国专利申请的优先权，所述韩国专利申请的全部内容通过引用包含于此。
这里描述的专利技术构思涉及一种图像传感器，更加具体地说，涉及一种能提高模拟数字转换器(ADC)的性能的支持各种操作模式的图像传感器。
技术介绍
移动装置(诸如，智能电话、平板个人电脑(PC)、数码相机、MP3播放器或电子书阅读器)的使用持续增加。为了拍摄图像，在大多数移动装置上安装至少一个图像传感器。例如，可将图像传感器实现为电荷耦合器件(CCD)图像传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。与CMOS图像传感器相比，CCD图像传感器具有低噪声和优异的图像质量。然而，CMOS图像传感器提供简单和多样的扫描和操作。此外，信号处理电路可与CMOS图像传感器集成在单个芯片中，因而使产品的小型化成为可能。并且，因为CMOS图像传感器与CMOS处理技术兼容，所以产品的单位成本被降低。由于低功耗，所以CMOS图像传感器容易应用到移动装置。随着构成图像传感器的像素的分辨率增加以及随着图像传感器小型化，多个传输晶体管共享相同的浮动扩散(FD)区域的共享类型的像素阵列被广泛使用。在使用共享类型的像素阵列的图像传感器的情况下，一个模拟数字转换器通常处理从连接到一列的像素输出的感测电压。然而，由于共享浮动扩散区域的结构特征，所以在处理图像时不使用所有的模拟数字转换器，这降低了图像传感器的操作速度。因此，提高使用多个传输晶体管共享相同的浮动扩散区域的共享类型的像素阵列的图像传感器的操作速度非常重要。
技术实现思路
与专利技术构思的原理一致的示例实施例提供一种通过对包括在图像传感器中的像素和连接到所述像素的列线进行有效布置在保持图像传感器的操作速度的同时提高模拟数字转换器的操作速度的方法。根据与专利技术构思的原理一致的示例实施例，一种图像传感器包括：有源像素传感器阵列，包括沿列方向顺序布置的第一像素单元至第四像素单元，其中，第一像素单元至第四像素单元中的每个像素单元包括多个像素，并且包括第一像素单元和第二像素单元的第一像素组被连接到第一列线，包括第三像素单元和第四像素单元的第二像素组被连接到第二列线；相关双采样电路，包括第一相关双采样器和第二相关双采样器，并被配置为将从第一像素组的选择的像素感测的第一感测电压和从第二像素组的选择的像素感测的第二感测电压分别转换成第一相关双采样信号和第二相关双采样信号。第一感测电压被第一相关双采样器和第二相关双采样器中的一个相关双采样器转换成第一相关双采样信号，而第二感测电压被第一相关双采样器和第二相关双采样器中的另一相关双采样器转换成第二相关双采样信号。根据与专利技术构思的原理一致的另一示例实施例，一种图像传感器包括：有源像素传感器阵列，包括沿列方向顺序布置的第一像素单元至第十像素单元，其中，第一像素单元至第十像素单元中的每个像素单元包括多个像素，包括第一像素单元、第二像素单元和第七像素单元至第十像素单元的第一像素组被连接到第一列线，包括第三像素单元至第六像素单元的第二像素组被连接到第二列线；行解码器，被配置为在时序控制器的控制下选择有源像素传感器阵列的一行；相关双采样电路，包括第一相关双采样器和第二相关双采样器，并被配置为将从第一像素组的选择的像素感测的第一感测电压和从第二像素组的选择的像素感测的第二感测电压分别转换成第一相关双采样信号和第二相关双采样信号；多路复用器，被配置为在时序控制器的控制下将第一列线连接到第一相关双采样器和第二相关双采样器中的一个相关双采样器并将第二列线连接到第一相关双采样器和第二相关双采样器中的另一相关双采样器。第一感测电压被第一相关双采样器和第二相关双采样器中的一个相关双采样器转换成第一相关双采样信号，而第二感测电压被第一相关双采样器和第二相关双采样器中的另一相关双采样器转换成第二相关双采样信号。根据与本专利技术构思的原理一致的另一示例实施例，一种图像传感器包括：有源像素传感器阵列，包括沿列方向顺序布置的第一像素单元至第四像素单元和沿邻近第一像素单元至第四像素单元的列方向的列顺序布置的第五像素单元至第八像素单元，其中，第一像素单元至第八像素单元中的每个像素单元包括多个像素，并且包括第一像素单元和第二像素单元的第一像素组被连接到第一列线，包括第三像素单元和第四像素单元的第二像素组被连接到第二列线，包括第五像素单元和第六像素单元的第三像素组被连接到第三列线，包括第七像素单元和第八像素单元的第四像素组被连接到第四列线；相关双采样电路，包括第一相关双采样器至第四相关双采样器，并被配置为将从第一像素组的选择的像素感测的第一感测电压和从第二像素组的选择的像素感测的第二感测电压分别转换成第一相关双采样信号和第二相关双采样信号，并将从第三像素组的选择的像素感测的第三感测电压和从第四像素组的选择的像素感测的第四感测电压分别转换成第三相关双采样信号和第四相关双采样信号。第一感测电压被第一相关双采样器和第二相关双采样器中的一个相关双采样器转换成第一相关双采样信号。第二感测电压被第一相关双采样器和第二相关双采样器中的另一相关双采样器转换成第二相关双采样信号。第三感测电压被第三相关双采样器和第四相关双采样器中的一个相关双采样器转换成第三相关双采样信号。第四感测电压被第三相关双采样器和第四相关双采样器中的另一相关双采样器转换成第四相关双采样信号。在一个示例实施例中，一种图像传感器包括：像素单元的阵列，沿列和行布置，其中，每个像素单元包括共享浮动扩散区域的多个像素，每个像素与特性光范围敏感度关联；多个相关双采样电路，被配置为对由所述多个像素产生的光电信号执行相关双采样，其中，相关双采样器被配置为对来自于像素单元的列内的不同像素单元的相同特性光范围敏感度的多个像素的信号并行执行相关双采样；多个模拟数字转换器，被配置为对来自于像素单元的列内的不同的像素单元的相关双采样的信号进行并行转换。附图说明通过下面参考以下附图进行的描述，以上和其他对象的特征将会变得清楚，其中，除非另外规定，否则贯穿各种附图，相同的参考标号表示相同的部分，其中：图1是示出根据本专利技术构思的实施例的图像传感器的框图；图2是示出图1中示出的有源像素传感器阵列的框图；图3是示出图2中示出的像素单元的电路图；图4是示出根据本专利技术构思的实施例的图像传感器的操作方法的示意图；图5至图12是示出按照H-time的图4中示出的实施例的框图；图13是示出根据本专利技术构思的实施例的图像传感器的操作方法的框图；图14至图17是示出按照H-time的图13中示出的实施例的框图；图18是示出根据通过图13至图17描述的实施例驱动的有源像素传感器阵列的示意图；图19是示出根据本专利技术构思的实施例的图像传感器的操作方法的示意图；图20是示出根据图19中描述的实施例驱动的有源像素传感器阵列的示意图；图21是示出根据本专利技术构思的实施例的图像传感器的操作方法的框图；图22是示出根据图20中描述的实施例驱动的有源像素传感器阵列的示意图；图23是示出根据本专利技术构思的实施例的图像传感器的操作方法的框图；图24是示出根据图23中描述的实施例驱动的有源像素传感器阵列的示意图；图25是示出图2中示出的相关本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，包括：有源像素传感器阵列，包括沿列顺序布置的第一像素单元至第四像素单元，其中，第一像素单元至第四像素单元中的每个像素单元包括多个像素，包括第一像素单元和第二像素单元的第一像素组被连接到第一列线，包括第三像素单元和第四像素单元的第二像素组被连接到第二列线；相关双采样电路，包括第一相关双采样器和第二相关双采样器，被配置为将从第一像素组的选择的像素感测的第一感测电压和从第二像素组的选择的像素感测的第二感测电压分别转换成第一相关双采样信号和第二相关双采样信号，其中，第一感测电压被第一相关双采样器和第二相关双采样器中的一个相关双采样器转换成第一相关双采样信号，第二感测电压被第一相关双采样器和第二相关双采样器中的另一相关双采样器转换成第二相关双采样信号。

【技术特征摘要】
2015.12.03 KR 10-2015-01716561.一种图像传感器，包括：有源像素传感器阵列，包括沿列顺序布置的第一像素单元至第四像素单元，其中，第一像素单元至第四像素单元中的每个像素单元包括多个像素，包括第一像素单元和第二像素单元的第一像素组被连接到第一列线，包括第三像素单元和第四像素单元的第二像素组被连接到第二列线；相关双采样电路，包括第一相关双采样器和第二相关双采样器，被配置为将从第一像素组的选择的像素感测的第一感测电压和从第二像素组的选择的像素感测的第二感测电压分别转换成第一相关双采样信号和第二相关双采样信号，其中，第一感测电压被第一相关双采样器和第二相关双采样器中的一个相关双采样器转换成第一相关双采样信号，第二感测电压被第一相关双采样器和第二相关双采样器中的另一相关双采样器转换成第二相关双采样信号。2.如权利要求1所述的图像传感器，还包括：行解码器，被配置为在时序控制器的控制下选择有源像素传感器阵列的一行；多路复用器，被配置为在时序控制器的控制下将第一列线连接到第一相关双采样器和第二相关双采样器中的一个相关双采样器并且将第二列线连接到第一相关双采样器和第二相关双采样器中的另一相关双采样器。3.如权利要求2所述的图像传感器，还包括：第一模拟数字转换器，被配置为将从第一相关双采样器输出的第一相关双采样信号转换成第一数字信号；第二模拟数字转换器，被配置为将从第二相关双采样器输出的第二相关双采样信号转换成第二数字信号。4.如权利要求1所述的图像传感器，其中，在第一操作模式下驱动包括在第一像素单元至第四像素单元中的所有像素。5.如权利要求1所述的图像传感器，其中，在第二操作模式下，由第一像素单元的像素和第二像素单元的像素感测的电压通过第一列线被输出作为第一感测电压，由第三像素单元的像素和第四像素单元的像素感测的电压通过第二列线被输出作为第二感测电压，在第二操作模式下，第一感测电压和第二感测电压被同时输出。6.如权利要求1所述的图像传感器，其中，有源像素传感器阵列还包括连接到第二列线的第五像素单元和第六像素单元，其中，在第三操作模式下，第一像素单元的多个像素、第三像素单元的多个像素、第四像素单元的多个像素和第六像素单元的多个像素未被驱动，其中，在第三操作模式下，由第二像素单元的像素感测的电压通过第一列线被输出作为第一感测电压，由第五像素单元的像素感测的电压通过第二列线被输出作为第二感测电压，其中，在第三操作模式下，第一感测电压和第二感测电压被同时输出。7.如权利要求1所述的图像传感器，其中，有源像素传感器阵列还包括连接到第二列线的第五像素单元和第六像素单元以及连接到第一列线的第七像素单元至第十像素单元，其中，在第四操作模式下，第一像素单元的多个像素和第二像素单元的多个像素未被驱动，其中，在第四操作模式下，由第三像素单元的像素、第四像素单元的像素、第五像素单元的像素和第六像素单元的像素感测的每个电压通过第二列线被输出作为第二感测电压，其中，在第四操作模式下，由第七像素单元的像素、第八像素单元的像素、第九像素单元的像素和第十像素单元的像素感测的每个电压通过第一列线被输出作为第一感测电压，其中，在第四操作模式下，第一感测电压和第二感测电压被同时输出。8.如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述多个像素单元中的每个像素单元包括：多个传输晶体管，被配置为将在光电转换装置中积累的电荷发送到浮动扩散区域；驱动晶体管，其栅极端子与浮动扩散区域连接，其中，每个像素单元包括它的关联的光电转换装置之中共享的它自己的浮动扩散区域。9.如权利要求2所述的图像传感器，其中，有源像素传感器阵列还包括沿与第一像素组和第二像素组邻近的列顺序布置的第十一像素单元至第十四像素单元，其中，包括第十一像素单元和第十二像素单元的第三像素组被连接到第三列线，包括第十三像素单元和第十四像素单元的第四像素组被连接到第四列线，其中，相关双采样电路还包括第三相关双采样器和第四相关双采样器，并被配置为将从第三像素组的选择的像素感测的第三感测电压和从第四像素组的选择的像素感测的第四感测电压分别转换成第三相关双采样信号和第四相关双采样信号，其中，第三感测电压被第三相关双采样器和第四相关双采样器中的一个相关双采样器转换成第三相关双采样信号，其中，第四感测电压被第三相关双采样器和第四相关双采样器中的另一相关双采样器转换成第四相关双采样信号。10.如权利要求9所述的图像传感器，其中，第一相关双采样器通过第一开关与第三相关双采样器连接，其中，第二相关双采样器通过第二开关与第四相关双采样器连接，其中，根据时序控制器的控制接通或断开第一开关和第二开关。11.一种图像传感器，包括：有源像素传感器阵列，包括沿列顺序布置的第一像素单元至第十像素单元，其中，第一像素单元至第十像素单元中的每个像素单元包括多个像素，包括第一像素单元、第二像素单元和第七像素单元至第十像素单元的第一像素组被连接到第一列线，包括第三像素单元至第六像素单元的第二像素组被连接到第二列线；行解码器，被配置为在时序控制器的控制下选择有源像素传感器阵列的一行；相关双采样电路，包括第一相关双采样器和第二相关双采样器，并被配置为将从第一像素组的选择的像素感测的第一感测电压和从第二像素组的选择的像素感测的第二感测电压分别转换成第一相关双采样信号和第二相关双采样信号；多路复用器，被配置为在时序控制器的控制下将第一列线连接到第一相关双采样器和第二相关双采样器中的一个相关双采样器并且将第二列线连接到第一相关双采样器和第二相关双采样器中的另一相关双采样器，其中，第一感测电压被第一相关双采样器和第二相关双采样器中的一个相关双采样器转换成第一相关双采样信号，其中，第二感测电压被第一相关双采样器和第二相关双采样器中的另一相关双采样器转换成第二相关双采样信号。12.如权利要求11所述的图像传感器，其中，在第一操作模式下驱动包括在第一像素单元至第十像素单元中的所有像素。13.如权利要求11所述的图像传感器，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄敏智，金孝相，薛亥植，林承贤，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR