阅读说明：本技术 图像传感器 (Image sensor with a plurality of pixels ) 是由 沈殷燮 于 2020-03-20 设计创作，主要内容包括：一种图像传感器,包括：像素阵列,所述像素阵列包括连接到多条行线和多条列线的多个像素,所述多个像素中的每一个像素包括用于响应于光而产生电荷的光电二极管和具有用于存储所述电荷的浮置扩散的像素电路；以及控制器,所述控制器被配置为在第一时间周期期间将所述浮置扩散的电容调整为第一值,并且从所述像素电路获得第一像素信号,在所述第一时间周期之后的第二时间周期期间将所述浮置扩散的电容调整为大于所述第一值的第二值,并且从所述像素电路获得第二像素信号,并且使用所述第一像素信号和所述第二像素信号生成结果图像。(An image sensor, comprising: a pixel array comprising a plurality of pixels connected to a plurality of row lines and a plurality of column lines, each of the plurality of pixels comprising a photodiode for generating charge in response to light and a pixel circuit having a floating diffusion for storing the charge; and a controller configured to adjust the capacitance of the floating diffusion to a first value during a first time period and obtain a first pixel signal from the pixel circuit, to adjust the capacitance of the floating diffusion to a second value greater than the first value during a second time period after the first time period and obtain a second pixel signal from the pixel circuit and generate a resultant image using the first pixel signal and the second pixel signal.)

图像传感器

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年4月15日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2019-0043573的优先权，该专利申请的公开内容通过引用全部并入本文。

技术领域

本发明构思的示例性实施例涉及图像传感器。

背景技术

图像传感器是基于半导体的传感器，用于接收光并产生电信号。例如，图像传感器将光转换成电信号，该电信号传递用于制作图像的信息。图像传感器可以包括具有多个像素的像素阵列、用于驱动像素阵列并生成图像的逻辑电路等。多个像素可以包括用于通过对外部光反应而产生电荷的光电二极管、用于将光电二极管产生的电荷转换成电信号的像素电路等。图像传感器传统上被使用在用于捕捉静止图像和视频图像的相机中，但是现在广泛地应用于智能手机、平板个人计算机(PC)、膝上型计算机、电视、车辆等。最近，已经开发了用于解决图像传感器的噪声特性和改善动态范围等的多种方法。

发明内容

根据本发明构思的示例性实施例，提供了一种图像传感器，包括：像素阵列，所述像素阵列包括连接到多条行线和多条列线的多个像素，所述多个像素中的每一个像素包括用于响应于光而产生电荷的光电二极管和具有用于存储所述电荷的浮置扩散的像素电路；以及控制器，所述控制器被配置为在第一时间周期期间将所述浮置扩散的电容调整为第一值，并且从所述像素电路获得第一像素信号，在所述第一时间周期之后的第二时间周期期间将所述浮置扩散的电容调整为大于所述第一值的第二值，并且从所述像素电路获得第二像素信号，并且使用所述第一像素信号和所述第二像素信号生成结果图像。

根据本发明构思的示例性实施例，提供了一种图像传感器，包括：光电二极管，所述光电二极管用于在曝光时间期间响应于光而产生电荷；浮置扩散，所述浮置扩散用于存储所述电荷；复位晶体管，所述复位晶体管连接在用于提供电源电压的电源节点与所述浮置扩散之间；以及开关器件，所述开关器件连接在所述复位晶体管与所述浮置扩散之间，其中，当所述曝光时间长于参考时间时，所述开关器件断开，当所述曝光时间短于所述参考时间时，所述开关器件导通。

根据本发明构思的示例性实施例，提供了一种图像传感器，包括：像素阵列，所述像素阵列包括多个像素，所述多个像素中的每一个像素包括光电二极管和像素电路，所述像素电路用于使用从所述光电二极管产生的电荷输出复位电压和像素电压；以及控制器，所述控制器被配置为当所述像素电路输出所述复位电压和所述像素电压时，根据所述光电二极管的曝光时间来调整所述像素电路的转换增益，其中，当所述转换增益是第一值时，所述控制器使用从所述像素电路输出的第一复位电压和第一像素电压生成结果图像，并且当所述转换增益是不同于所述第一值的第二值时，所述控制器使用从所述像素电路输出的第二复位电压和第二像素电压生成结果图像。

附图说明

通过结合附图详细描述本发明构思的示例性实施例，将更清楚地理解本发明构思的上述和其他特征，其中：

图1是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的框图；

图2和图3是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的示图；

图4是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的操作的示图；

图5是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器中包括的像素的电路图；

图6是示出根据本发明构思的示例性实施例的调整图像传感器中像素的转换增益的操作的示图；

图7是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的操作的示图；

图8和图9是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的操作的示图；

图10是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的操作的示图；

图11和图12是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的操作的示图；

图13是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的操作的示图；

图14和图15是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的操作的示图；

图16是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的操作的示图；

图17和图18是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的操作的示图；

图19A和图19B是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的操作的曲线图；

图20和图21是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的操作的示图；

图22是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的像素阵列的示图；

图23是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的像素电路的电路图；

图24和图25是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的操作的示图；以及

图26是示出根据本发明构思的示例性实施例的包括图像传感器的电子设备的框图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明构思的示例性实施例。在附图中，相同的附图标记可以表示相同的元件。

图1是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的框图。

参照图1，本实施例中的图像传感器100可以包括像素阵列110和控制器120。控制器120可以包括行驱动器121、读出电路122、列驱动器123、控制逻辑124等。

图像传感器100可以将从外部源接收的光转换成电信号，并且可以生成图像数据。图像传感器100中包括的像素阵列110可以包括多个像素PX。多个像素PX可以包括用于接收光并产生电荷的光电器件。光电器件可以是例如光电二极管(PD)。多个像素PX可以连接到在第一方向上延伸的多条行线和在第二方向上延伸的多条列线。在本发明构思的示例性实施例中，多个像素PX中的每一个像素可以包括两个或更多个光电二极管。多个像素PX中的每一个像素可以包括两个或更多个光电二极管，以产生与各种颜色的光相对应的像素信号或者提供自动聚焦功能。

多个像素PX中的每一个像素可以包括用于从光电二极管产生的电荷产生像素信号的像素电路。作为示例，像素电路可以包括传输晶体管、驱动晶体管、选择晶体管、复位晶体管、浮置扩散(通常，表述“浮置扩散”可以指“浮置扩散部分”或“浮置扩散区”)等。像素电路可以输出复位电压和像素电压。像素电压可以对应于从多个像素PX的每一个像素中包括的光电二极管产生并存储在浮置扩散中的电荷。在本发明构思的示例性实施例中，两个或更多个相邻像素PX可以形成单个像素组，并且像素组中包括的两个或更多个像素PX可以共享传输晶体管、驱动晶体管、选择晶体管和复位晶体管中的至少一者。

在本发明构思的示例性实施例中，可以调整像素电路中包括的浮置扩散的电容。作为示例，可以根据像素PX曝光的曝光时间长度来调整浮置扩散的电容。因此，当存储在浮置扩散中的电荷被转换成电压时，可以应用适合于曝光时间的转换增益。在此情况下，可以改善图像传感器100的噪声特性、动态范围等。

行驱动器121可以通过向多条行线输入驱动信号来驱动像素阵列110。例如，驱动信号可以包括用于控制每个像素PX的传输晶体管的传输控制信号、用于控制每个像素PX的复位晶体管的复位控制信号、用于控制每个像素PX的选择晶体管的选择控制信号等。作为示例，行驱动器121可以顺序地驱动多条行线。

读出电路122可以包括采样电路、模数转换器(ADC)等。采样电路可以包括通过多条列线连接到像素PX的多个采样器，并且在本发明构思的示例性实施例中，采样器可以是相关双采样器(CDS)。采样器可以检测来自连接到多条行线当中由行驱动器121驱动的选定行线的像素PX的复位电压和像素电压。采样器可以将复位电压和像素电压中的每一者与斜坡电压进行比较，并且可以输出比较结果。模数转换器可以将从采样器输出的比较结果转换成数字信号，并且可以输出该数字信号。

列驱动器123可以包括用于临时存储数字信号的锁存器、放大器电路等，并且可以处理从读出电路122接收的数字信号。行驱动器121、读出电路122和列驱动器123被控制逻辑124控制。控制逻辑124可以包括用于控制行驱动器121、读出电路122和列驱动器123的操作时序的时序控制器、用于处理图像数据的图像信号处理器等。在本发明构思的示例性实施例中，图像信号处理器还可以被包括在连接到图像传感器100的外部处理器中。

图2和图3是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的示图。

参照图2，本实施例中的成像装置10可以包括第一层11、布置在第一层11下部的第二层12和布置在第二层12下部的第三层13等。换句话说，第二层12可以设置在第一层11下方，第三层13可以设置在第二层12下方。第一层11、第二层12和第三层13可以在竖直方向上层叠。在本发明构思的示例性实施例中，第一层11和第二层12可以晶片级地层叠，并且第三层13可以芯片级地附接到第二层12的下部。第一层11至第三层13可以设置为单个半导体封装件。

第一层11可以包括布置有多个像素PX的感测区域SA以及围绕感测区域SA布置的第一焊盘区域PA1。第一焊盘区域PA1可以包括多个上焊盘PAD，并且多个上焊盘PAD可以通过通路连接到第二层12的第二焊盘区域PA2中布置的焊盘和第二层12的控制逻辑LC。

多个像素PX中的每一个像素可以包括用于接收光并产生电荷的光电二极管以及用于处理从光电二极管产生的电荷的像素电路等。像素电路可以包括多个晶体管，用于输出与从光电二极管产生的电荷相对应的电压。

第二层12可以包括提供控制逻辑LC的多个器件。控制逻辑LC中包括的多个器件可以提供用于驱动在第一层11上布置的像素电路的电路，例如行驱动器、列驱动器、时序控制器等。控制逻辑LC中包括的多个器件可以通过第一焊盘区域PA1和第二焊盘区域PA2连接到像素电路。控制逻辑LC可以从多个像素PX获得复位电压和像素电压，并且可以生成像素信号。

在本发明构思的示例性实施例中，多个像素PX中的至少一个像素可以包括在同一水平高度上设置的多个光电二极管。从多个光电二极管中的每一个光电二极管的电荷产生的像素信号可以在像素信号之间具有相位差。控制逻辑LC可以基于从单个像素PX中包括的多个光电二极管产生的像素信号的相位差来提供自动聚焦功能。

布置在第二层12下部的第三层13可以包括存储器芯片MC、虚设芯片DC和用于密封存储器芯片MC和虚设芯片DC的保护层EN。存储器芯片可以是动态随机存取存储器(DRAM)或静态随机存取存储器(SRAM)。虚设芯片DC可能实际上不存储数据。存储器芯片MC可以通过凸起电连接到第二层12的控制逻辑LC中包括的至少一些器件，并且可以存储用于提供自动聚焦功能的信息。在本发明构思的示例性实施例中，凸起可以是微凸起。

参照图3，本实施例中的成像设备20可以包括第一层21和第二层22。第一层21可以包括布置有多个像素PX的感测区域SA、布置有用于驱动多个像素PX的器件的控制逻辑LC、以及围绕感测区域SA和控制逻辑LC布置的第一焊盘区域PA1。第一焊盘区域PA1可以包括多个上焊盘PAD，并且多个上焊盘PAD可以通过通路等连接到在第二层22上布置的存储器芯片MC。第二层22可以包括存储器芯片MC、虚设芯片DC和用于密封存储器芯片MC和虚设芯片DC的保护层EN。

图4是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的操作的示图。

参照图4，本实施例中的图像传感器的像素阵列PA可以包括多个像素PX。多个像素PX可以连接到多条行线ROW1至ROWm(ROW)和多条列线COL1至COLn(COL)。图像传感器可以以多条行线ROW为单位来驱动多个像素PX。作为示例，用于驱动多条行线ROW中的选定行线并从连接到选定行线的像素PX读出复位电压和像素电压的时间可以是单个水平周期。图像传感器可以以顺序地驱动多条行线ROW的滚动快门方法进行操作。

图像传感器的帧周期FT可以是用于从像素阵列PA中包括的所有像素读出复位电压和像素电压的每个时间周期。作为示例，帧周期FT可以等于或大于通过将多条行线ROW乘以水平周期而获得的乘积。图像传感器的帧周期FT越短，图像传感器在同一时间段内可以产生的图像帧的数量就越多。

图5是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器中包括的像素的电路图。

参照图5，图像传感器中包括的像素可以包括用于响应于光而产生电荷的光电二极管PD、用于处理从光电二极管PD产生的电荷并输出电信号的像素电路等。作为示例，像素电路可以包括浮置扩散FD、复位晶体管RX、驱动晶体管DX、选择晶体管SX、传输晶体管TX、开关器件SW等。

复位晶体管RX可以连接在提供电源电压VDD的电源节点与浮置扩散FD之间，并且被复位控制信号RG控制。作为示例，当复位晶体管RX和开关器件SW导通时，浮置扩散FD的电压可以被复位到电源电压VDD。当浮置扩散FD的电压被复位时，选择晶体管SX可以通过选择控制信号SEL导通，并且复位电压可以被输出到列线COL。

在本发明构思的示例性实施例中，光电二极管PD可以响应于光而产生电子或空穴作为主电荷载流子。当在复位电压被输出到列线COL之后传输晶体管TX导通时，由暴露于光的光电二极管PD产生的电荷可以移动到浮置扩散FD。驱动晶体管DX可以运作为放大浮置扩散FD的电压的源极跟随器放大器，并且当选择晶体管SX被选择控制信号SEL导通时，与光电二极管PD产生的电荷相对应的像素电压可以被输出到列线COL。

复位电压和像素电压中的每一者被连接到列线COL的采样电路检测。采样电路可以包括多个具有第一输入端子和第二输入端子的采样器，并且采样器可以通过第一输入端子接收斜坡电压。采样器可以将输入到第一输入端子的斜坡电压与输入到第二输入端子的复位电压和像素电压进行比较。模数转换器(ADC)可以连接到采样器的输出端子，并且模数转换器可以输出与斜坡电压与复位电压之间的比较结果相对应的复位数据。模数转换器还可以输出与斜坡电压与像素电压之间的比较结果相对应的像素数据。控制逻辑可以使用与复位数据与像素数据之间的差相对应的像素信号来生成图像数据。

像素电压的电平可以基于由光电二极管PD产生并被移动到浮置扩散FD的电荷量、像素电路的转换增益等来确定。像素电路的转换增益可以对应于电荷产生的电压变化，并且可以与浮置扩散的电容成反比。因此，当浮置扩散的电容增加时，像素电路的转换增益可以降低，并且当浮置扩散的电容减小时，像素电路的转换增益可以增加。

转换增益可能会影响图像传感器的性能。作为示例，当像素电路的转换增益被设置用于低照明环境，并且在高照明环境中产生的像素电压超过图像传感器的动态范围时，图像质量可能恶化。当像素电路的转换增益被设置用于高照明环境时，驱动晶体管DX可能在低照明环境中没有被充分驱动，因此，图像质量可能恶化。

为了解决上述问题，在本发明构思的示例性实施例中，可以通过导通或断开开关器件SW来动态地调整像素电路的转换增益。例如，可以考虑光电二极管PD曝光的曝光时间长度来确定是否导通或断开开关器件SW，在该曝光时间长度之后可以获得像素信号，并且可以使用在不同曝光时间获得的像素信号来生成结果图像。因此，可以改善图像传感器的噪声特性、动态范围等。

作为示例，当开关器件SW断开时，存储从光电二极管PD产生的电荷的浮置扩散FD的电容可以被确定为第一电容C_FD1。当开关器件SW导通时，浮置扩散FD的电容可以被确定为第一电容C_FD1和第二电容C_FD2的总和。因此，通过断开开关器件SW，浮置扩散FD的电容可以减小，转换增益可以增加，并且通过导通开关器件SW，浮置扩散FD的电容可以增加，转换增益可以减小。作为示例，当曝光时间相对长时，开关器件SW可以断开，而当曝光时间相对短时，开关器件SW可以导通。例如，可以设置参考时间，当曝光时间长于参考时间时，开关器件SW可以断开，而当曝光时间短于参考时间时，开关器件SW可以导通。

图6是示出根据本发明构思的示例性实施例的调整图像传感器中像素的转换增益的操作的示图。

图6中的图像(a)和(b)是示出在相对高的转换增益和相对低的转换增益的条件下像素电路的操作的示图。在以下描述中，为了便于描述，将参照图5中描述的像素电路来描述本发明构思的示例实施例。

图6中的图像(a)示出了像素电路中包括的开关器件SW被断开的示例。当开关器件SW断开时，浮置扩散FD的电容可以被确定为第一电容C_FD1。图6中的图像(b)示出了开关器件SW被导通的示例。在此情况下，浮置扩散FD的电容可以被确定为第一电容C_FD1和第二电容C_FD2的总和。因此，通过断开开关器件SW，像素电路的转换增益可以增加，并且通过导通开关器件SW，像素电路的转换增益可以降低。

为了提高图像传感器输出的结果图像的质量，可以不同地设置光电二极管PD的曝光时间，并且可以从像素电路获得多个像素信号，从而生成结果图像。作为示例，可以延长曝光时间，使得获得的像素信号可以被施加到光不充足的区域，并且可以将曝光时间被缩短的像素信号施加到光充足的区域，从而提高结果图像的质量。

在本实施例中，当曝光时间延长时，开关器件SW可以断开，当曝光时间缩短时，开关器件SW可以导通。因此，像素电路可以在适合曝光时间的转换增益的条件下操作，并且可以改善图像传感器的噪声特性和动态范围，从而提高结果图像的质量。

图7是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的操作的示图。图8和图9是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的操作的示图。

本实施例中的图像传感器可以在多个帧周期的每一个帧周期中生成图像帧，并且可以使用图像帧生成结果图像。参照图7，图像传感器可以根据预定帧周期FT1至FT2驱动像素阵列中包括的多条行线，并且可以通过像素阵列中包括的多条列线获得像素信号。例如，F1和F2可以指第一图像帧和第二图像帧。

图像传感器可以控制像素的光电二极管在第一帧周期FT1中的第一曝光时间ET1期间被曝光。图像传感器可以获得与在第一帧周期FT1期间从光电二极管产生的电荷相对应的第一像素信号，并且可以使用第一像素信号产生第一图像帧。此外，图像传感器可以控制像素的光电二极管在第二帧周期FT2中的比第一曝光时间ET1短的第二曝光时间ET2期间被曝光。当在第二曝光时间ET2期间生成与从光电二极管生成的电荷相对应的第二像素信号时，图像传感器可以使用第二像素信号生成第二图像帧。

与第二图像帧相比，在与第一曝光时间ET1相对应的第一图像帧中，可以相对清晰地显示暗区域。此外，在第一图像帧中，与亮区域相对应的像素可能饱和。在与第二曝光时间ET2相对应的第二图像帧中，由于与亮区域相对应的像素没有饱和，因此可以清晰地显示亮区域，并且可以不清晰地显示暗区域。图像传感器可以使用第一图像帧和第二图像帧来生成清晰地显示亮区域和暗区域两者的结果图像。例如，图像传感器可以通过选择第一图像帧中的暗区域和选择第二图像帧中的亮区域来生成结果图像。也就是说，可以通过选择第一图像帧和第二图像帧中清晰显示的区域来生成结果图像。

此外，当生成第一图像帧和生成第二图像帧时，根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器可以不同地调整每个像素的转换增益。作为示例，第一帧周期FT1中的每个像素的转换增益可以具有第一值，并且第二帧周期FT2中的每个像素的转换增益可以具有小于第一值的第二值。此外，在本发明构思的示例性实施例中，第一帧周期FT1可以被分成两个或更多个子时间周期，并且每个子时间周期中的每个像素的转换增益可以被控制为具有第一值和第二值。在子时间周期中，第一值和第二值可以彼此不同。在以下描述中，将参照图8和图9描述本发明构思的示例性实施例。

图8和图9所示的时序图可以示出在图像传感器驱动单个像素并获得像素信号的水平周期1H期间的操作。作为示例，水平周期1H可以是图像传感器的控制器可以驱动多条行线中的选定行线并且可以从与选定行线相交的列线获得像素信号的时间周期。在以下描述中，为了便于描述，将参照图5描述本发明构思的示例性实施例。

参照图8，图像(a)是示出图像传感器在第一帧周期FT1中的操作的时序图，并且图像(b)是示出图像传感器在第二帧周期FT2中的操作的时序图。参照图像(a)，复位晶体管RX被复位控制信号RG导通，并且浮置扩散FD的电压可以被复位。此外，与复位晶体管RX一起，开关器件SW也被开关控制信号SG导通，并且浮置扩散FD的电压可以被复位。

当浮置扩散FD的电压被复位时，复位晶体管RX和开关器件SW可以被断开，并且读出电路的相关双采样器CDS可以从像素读出第一子复位电压V_SRT1。当读出第一子复位电压V_SRT1时，传输晶体管TX被传输控制信号TG导通，并且光电二极管PD的电荷可以移动到浮置扩散FD。

作为示例，当读出第一子复位电压V_SRT1并且导通传输晶体管TX使得光电二极管PD的电荷移动到浮置扩散FD时，开关器件SW可以保持断开状态。因此，浮置扩散FD的电容可以是第一电容C_FD1，像素的转换增益可以是与第一电容C_FD1相对应的第一值。换句话说，图像传感器可以将光电二极管PD的电荷移动到浮置扩散FD，并且可以在转换增益具有第一值时读出第一子复位电压V_SRT1。相关双采样器CDS可以在第一子时间周期TS1期间读出第一子复位电压V_SRT1和第一子像素电压V_SPX1，并且图像传感器的控制器可以获得与第一子复位电压V_SRT1与第一子像素电压V_SPX1之间的差相对应的第一子像素信号。

当第一子时间周期TS1过去并且第二子时间周期TS2开始时，图像传感器可以导通开关器件SW。在本发明构思的示例性实施例中，开关器件SW的导通时序可以变化。当开关器件SW导通时，浮置扩散FD的电容可以是第一电容C_FD1和第二电容C_FD2的总和，因此，像素的转换增益可以具有与第一电容C_FD1和第二电容C_FD2的总和相对应的第二值。第二值可以小于第一值。

当像素的转换增益具有第二值时，相关双采样器CDS可以获得第二子像素电压V_SPX2和第二子复位电压V_SRT2。在读出第二子像素电压V_SPX2之后，可以导通复位晶体管RX，并且可以去除浮置扩散FD的电荷，并且当复位晶体管RX断开时，可以读出第二子复位电压V_SRT2。图像传感器的控制器在第二子时间周期TS2期间可以获得与第二子像素电压V_SPX2与第二子复位电压V_SRT2之间的差相对应的第二子像素信号。图像传感器可以使用在第一帧周期FT1中获得的第一子像素信号和第二子像素信号来生成第一图像帧。

参照图8中的图像(b)，图像传感器可以控制像素的开关器件SW在第二帧周期期间保持导通状态，并且可以从像素获得第二复位电压V_RT2和第二像素电压V_PX2。图像传感器可以使用与第二复位电压V_RT2与第二像素电压V_PX2之间的差相对应的第二像素信号来生成第二图像帧。此外，图像传感器可以使用第一图像帧和第二图像帧来生成结果图像。例如，在图8的图像(a)和(b)中，选择控制信号SEL在水平周期1H的大部分时间期间可以是有效的。

参照图9，图像(a)是示出图像传感器在第一帧周期FT1中的操作的时序图，并且图像(b)是示出图像传感器在第二帧周期FT2中的操作的时序图。参照图9的图像(a)和(b)，当相关双采样器CDS在第一帧周期FT1中读出第一复位电压V_RT1和第一像素电压V_PX1时，开关器件SW可以断开(例如，SG低)，并且当相关双采样器CDS在第二帧周期FT2中读出第二复位电压V_RT2和第二像素电压V_PX2时，开关器件SW可以导通(例如，SG高)。因此，每个像素的转换增益在第一帧周期FT1期间可以具有相对大的第一值，并且在第二帧周期FT2期间可以具有相对小的第二值。图像传感器可以使用在第一帧周期FT1中生成的第一图像帧和在第二帧周期FT2中生成的第二图像帧来生成结果图像。

图像传感器可以在第一帧周期FT1中的第一曝光时间ET1期间将像素的光电二极管曝光，并且可以在第二帧周期FT2中的比第一曝光时间ET1短的第二曝光时间ET2期间将像素的光电二极管曝光。在此情况下，根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器可以在曝光时间相对长时增加像素的转换增益，并且可以在曝光时间相对短时减少像素的转换增益。如上所述，通过根据曝光时间动态调整像素的转换增益，可以改善噪声属性和动态范围，从而提高图像质量。

图10是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的操作的示图。图11和图12是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的操作的示图。

本实施例中的图像传感器可以在单个帧周期FT中从多个像素中的每一个像素获得多个像素信号，并且可以使用多个像素信号生成单个结果图像。参照图10，图像传感器可以将单个帧周期FT分成第一时间周期T1和第二时间周期T2，可以在第一时间周期T1和第二时间周期T2的每一者中驱动多条行线，并且可以通过多条列线获得像素信号。

在图10所示的实施例中，图像传感器可以获得与第一时间周期T1相对应的第一像素信号和与第二时间周期T2相对应的第二像素信号。图像传感器可以使用第一像素信号和第二像素信号生成结果图像。图像传感器可以在第一时间周期T1和第二时间周期T2将像素的光电二极管曝光不同的曝光时间。在本发明构思的示例性实施例中，光电二极管在第一时间周期T1中暴露于光的时间可以长于光电二极管在第二时间周期T2中暴露于光的时间。

图像传感器可以调整每个像素的转换增益，以在第一时间周期T1和第二时间周期T2中具有不同的值。作为示例，图像传感器可以通过改变像素中包括的浮置扩散的电容来调整每个像素的转换增益。在本发明构思的示例性实施例中，图像传感器可以在第一时间周期T1期间将浮置扩散的电容调整为第一值，并且可以在第二时间周期T2期间将浮置扩散的电容调整为大于第一值的第二值，从而改变像素的转换增益。

图11和图12中示出的时序图可以示出在图像传感器驱动单个像素并获得像素信号的水平周期1H期间的操作。在以下描述中，为了便于描述，将参照图5所示的像素电路来描述本发明构思的示例性实施例。

在图11和图12所示的实施例中，水平周期1H可以包括第一时间周期T1和第二时间周期T2。此外，参照图11，第一时间周期T1可以包括第一子时间周期TS1和第二子时间周期TS2。在第一子时间周期TS1期间，复位晶体管RX可以被复位控制信号RG导通，开关器件SW可以被开关控制信号SG导通，使得浮置扩散FD的电压可以被复位。

当浮置扩散FD的电压被复位时，相关双采样器CDS可以从像素读出第一子复位电压V_SRT1。当读出第一子复位电压V_SRT1时，传输晶体管TX可以被传输控制信号TG导通，使得光电二极管PD的电荷可以移动到浮置扩散FD。作为示例，当相关双采样器CDS读出第一子复位电压V_SRT1时，传输晶体管TX导通，光电二极管PD的电荷移动到浮置扩散FD，并且开关器件SW可以保持断开状态。因此，浮置扩散FD的电容可以是第一电容C_FD1，像素的转换增益可以是与第一电容C_FD1相对应的第一值。图像传感器的控制器可以将光电二极管PD的电荷移动到浮置扩散FD，并且可以在像素的转换增益具有第一值时读出第一子像素电压V_SPX1。图像传感器的控制器可以获得与第一子复位电压V_SRT1与第一子像素电压V_SPX1之间的差相对应的第一子像素信号。

当第一子时间周期TS1过去并且第二子时间周期TS2开始时，图像传感器可以导通开关器件SW。在本发明构思的示例性实施例中，开关器件SW的导通定时可以向前移动或向后移动。当开关器件SW导通时，浮置扩散FD的电容可以是第一电容C_FD1和第二电容C_FD2的总和，并且像素的转换增益因此可以具有与第一电容C_FD1和第二电容C_FD2的总和相对应的第二值。第二值可以小于第一值。

当像素的转换增益具有第二值时，相关双采样器CDS可以依次获得第二子像素电压V_SPX2和第二子复位电压V_SRT2。在读出第二子像素电压V_SPX2之后，可以导通复位晶体管RX，并且可以去除浮置扩散FD的电荷，并且当复位晶体管RX断开时，可以读出第二子复位电压V_SRT2。图像传感器可以在第二子时间周期TS2期间获得与第二子复位电压V_SRT2与第二子像素电压V_SPX2之间的差相对应的第二子像素信号。

开关器件SW可以在第一时间周期T1之后的第二时间周期T2中保持导通状态，并且相关双采样器CDS可以从像素读出第二复位电压V_RT2和第二像素电压V_PX2。图像传感器的控制器可以计算第二复位电压V_RT2与第二像素电压V_PX2之间的差，并且可以获得第二像素信号。图像传感器的控制器可以使用从每个像素获得的第一子像素信号、第二子像素信号和第二像素信号来确定与每个像素相对应的像素信号，并且可以使用这些像素信号来生成结果图像。在本发明构思的示例性实施例中，在单个水平周期1H的第一时间周期T1期间通过单个列线输出第一子像素信号和第二子像素信号的像素所连接到的行线，可以不同于在第二子时间周期TS2期间通过单个列线输出第二像素信号的像素所连接到的行线。

参照图12，当相关双采样器CDS在第一时间周期T1中读出第一复位电压V_RT1和第一像素电压V_PX1时，开关器件SW可以断开(例如，SG低)，并且当相关双采样器CDS在第二时间周期T2中读出第二复位电压V_RT2和第二像素电压V_PX2时，开关器件SW可以导通(例如，SG高)。因此，像素的转换增益在第一时间周期T1期间可以具有相对大的第一值，并且在第二时间周期T2期间可以具有相对小的第二值。图像传感器的控制器可以使用从每个像素获得的第一子像素信号、第二子像素信号和第二像素信号来确定与每个像素相对应的像素信号，并且可以使用像素信号来生成结果图像。类似于图11所示的实施例，在单个水平周期1H的第一时间周期T1期间通过单个列线输出第一子像素信号和第二子像素信号的像素可以连接到与连接到在第二时间周期T2期间通过单个列线输出第二像素信号的像素的行线不同的行线。

每个像素的光电二极管在第一时间周期T1中曝光的时间可以长于每个像素的光电二极管在第二时间周期T2中曝光的时间。当曝光时间相对长时，本发明构思的示例性实施例中的图像传感器的控制器可以增加像素的转换增益，并且当曝光时间相对短时，控制器可以减少像素的转换增益。如上所述，通过根据曝光时间动态调整像素的转换增益，可以改善噪声特性和动态范围，从而提高图像质量。

图13是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的操作的示图。图14和图15是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的操作的示图。

在图13所示的实施例中，图像传感器可以使用在第一帧周期FT1、第二帧周期FT2和第三帧周期FT3期间获得的第一图像帧F1、第二图像帧F2和第三图像帧F3来生成单个结果图像。在第一帧周期FT1至第三帧周期FT3中，像素可以在不同时间长度的曝光时间ET1至ET3曝光。作为示例，第一帧周期FT1的第一曝光时间ET1可以是最长的，第三帧周期FT3的第三曝光时间ET3可以是最短的。第二帧周期FT2的第二曝光时间ET2可以比第一曝光时间ET1短，并且可以比第三曝光时间ET3长。

参照图14和图15，将描述图像传感器的操作。参照图14，图像(a)是示出图像传感器在第一帧周期FT1中的操作的时序图，图像(b)是示出图像传感器在第二帧周期FT2中的操作的时序图，图像(c)是示出图像传感器在第三帧周期FT3中的操作的时序图。

参照图14中的图像(a)，图像传感器的控制器可以通过导通复位晶体管RX和开关器件SW来复位浮置扩散FD的电压。当复位晶体管RX断开时，相关双采样器CDS可以从像素读出第一子复位电压V_SRT1。当传输晶体管TX导通并且光电二极管PD的电荷移动到浮置扩散FD时，相关双采样器CDS可以读出第一子像素电压V_SPX1。当相关双采样器CDS在第一子时间周期TS1中获得第一子复位电压V_SRT1和第一子像素电压V_SPX1时，开关器件SW可以被断开(例如，SG低)，并且浮置扩散FD可以具有第一电容C_FD1。

相关双采样器CDS可以在第一子时间周期TS1之后的第二子时间周期TS2期间依次获得第二子像素电压V_SPX2和第二子复位电压V_SRT2。开关器件SW可以在第二子时间周期TS2期间导通(例如，SG高)，并且第二电容C_FD2可以被添加到浮置扩散FD的电容。因此，像素的转换增益可以降低。图像传感器的控制器可以使用与第一子复位电压V_SRT1与第一子像素电压V_SPX1之间的差相对应的第一子像素信号以及与第二子复位电压V_SRT2与第二子像素电压V_SPX2之间的差相对应的第二子像素信号来生成与第一帧周期FT1相对应的第一图像帧F1。

参照图14中的图像(b)和(c)，图像传感器在第二帧周期FT2中的操作可以类似于图像传感器在第三帧周期FT3中的操作。当复位晶体管RX和开关器件SW导通并且浮置扩散FD的电压复位时，相关双采样器CDS可以读出第二复位电压V_RT2或第三复位电压V_RT3。另外，当传输晶体管TX导通并且光电二极管PD的电荷移动到浮置扩散FD时，相关双采样器CDS可以读出第二像素电压V_PX2或第三像素电压V_PX3。图像传感器可以使用与第二复位电压V_RT2与第二像素电压V_PX2之间的差相对应的第二像素信号生成第二图像帧F2，并且可以使用与第三复位电压V_RT3与第三像素电压V_PX3之间的差相对应的第三像素信号生成第三图像帧F3。

图15包括示出图像传感器在第一帧周期FT1至第三帧周期FT3中的操作的时序图。参照图15中的图像(b)和(c)，图像传感器在第二帧周期FT2和第三帧周期FT3中的操作可以类似于参照图14描述的操作。

参照图15中的图像(a)，相关双采样器CDS可以在第一帧周期FT1期间获得第一复位电压V_RT1和第一像素电压V_PX1。当相关双采样器CDS获得第一复位电压V_RT1和第一像素电压V_PX1时，开关器件SW可以断开(例如，SG低)，并且像素的转换增益可以具有相对大的值。开关器件SW可以在图15的图像(b)和(c)中所示的第二帧周期FT2和第三帧周期FT3期间保持导通状态(例如，SG高)，并且像素的转换增益可以具有相对小的值。

图16是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的操作的示图。图17和图18是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的操作的示图。

图16所示实施例中的图像传感器可以在单个帧周期FT期间从多个像素中的每一个像素获得多个像素信号，并且可以使用多个像素信号生成单个结果图像。参照图16，图像传感器可以将单个帧周期FT分成第一时间周期T1、第二时间周期T2和第三时间周期T3，并且可以从第一时间周期T1至第三时间周期T3中的每一个时间周期获得像素信号。像素可以在第一时间周期T1至第三时间周期T3中的不同时间长度的曝光时间期间曝光。作为示例，第一时间周期T1可以具有最长的曝光时间，第三时间周期T3可以具有最短的曝光时间。

图像传感器可以调整像素的转换增益，以在第一时间周期T1至第三时间周期T3中具有不同的值。作为示例，图像传感器可以通过改变像素中包括的浮置扩散FD的电容来调整像素的转换增益。在本发明构思的示例性实施例中，图像传感器可以在第一时间周期T1期间将浮置扩散FD的电容调整为第一值，并且可以在第二时间周期T2和第三时间周期T3期间将浮置扩散FD的电容调整为大于第一值的第二值。

图17和图18中示出的时序图可以示出在图像传感器驱动单个像素并获得像素信号的水平周期1H期间的操作。在以下描述中，为了便于描述，将参照图5所示的像素电路来描述本发明构思的示例性实施例。

在图17和图18所示的实施例中，水平周期1H可以包括第一时间周期T1至第三时间周期T3。在图17所示的实施例中，第一时间周期T1可以包括第一子时间周期TS1和第二子时间周期TS2。相关双采样器CDS可以在第一子时间周期TS1期间获得第一子像素电压V_SPX1和第一子复位电压V_SRT1，并且可以在第二子时间周期TS2期间获得第二子像素电压V_SPX2和第二子复位电压V_SRT2。此外，相关双采样器CDS可以在第二时间周期T2期间获得第二复位电压V_RT2和第二像素电压V_PX2，并且可以在第三时间周期T3期间获得第三复位电压V_RT3和第三像素电压V_PX3。

参照图17，仅当读出第一子复位电压V_SRT1和第一子像素电压V_SPX1时，开关器件SW才可以断开。例如，仅在第一子时间周期TS1期间，开关控制信号SG才转变为低电平。因此，在第一子时间周期TS1期间像素的转换增益可以大于在第二子时间周期TS2、第二时间周期T2和第三时间周期T3期间像素的转换增益。

参照图18，相关双采样器CDS可以断开开关器件SW，并且可以在第一时间周期T1期间获得第一复位电压V_RT1和第一像素电压V_PX1。此外，相关双采样器CDS可以在第二时间周期T2期间获得第二复位电压V_RT2和第二像素电压V_PX2，并且可以在第三时间周期T3期间获得第三复位电压V_RT3和第三像素电压V_PX3。开关器件SW可以在第二时间周期T2和第三时间周期T3期间保持导通状态。例如，在第二时间周期T2和第三时间周期T3期间，开关控制信号SG可以保持为高。因此，当相应像素的转换增益具有相对大的值时，可以输出第一复位电压V_RT1和第一像素电压V_PX1，并且当相应像素具有相对小的转换增益时，可以输出第二复位电压V_RT2、第二像素电压V_PX2、第三复位电压V_RT3和第三像素电压V_PX3。

在本发明构思的示例性实施例中，图像传感器的控制器可以在单个水平周期1H中包括的第一时间周期T1至第三时间周期T3的每一个时间周期中从连接到单个列线的不同像素读出复位电压和像素电压，并且可以计算复位电压与像素电压之间的差以生成像素信号。在图17和图18的实施例中，图像传感器的控制器可以从每个像素获得至少三个像素信号。图像传感器的控制器可以获得在三个不同水平周期1H的每一个水平周期中包括的第一时间周期T1、第二时间周期T2和第三时间周期T3中从单个像素输出的三个像素信号。

图19A和图19B是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的操作的曲线图。

作为示例，图19A可以是示出根据参照图17描述的实施例操作的图像传感器的曲线图。图19B是示出根据参照图18描述的实施例操作的图像传感器的曲线图。在图19A和图19B所示的曲线图中，比较示例可以对应于像素可以不包括连接在复位晶体管与浮置扩散之间的开关器件的图像传感器。

图19A和图19B是示出根据光电二极管中产生并移动到浮置扩散的电子的数量的信噪比(SNR)的曲线图。在图19A所示的示例中，图像传感器可以通过在第一子时间周期TS1期间断开开关器件来获得第一子像素信号，并且可以通过在第二子时间周期TS2期间导通开关器件来获得第二子像素信号。当开关器件断开时，像素的转换增益可以增加，因此，当电子的数量减少时，信噪比可以提高。因此，可以改善图像传感器的噪声特性和动态范围。

当像素的曝光时间改变时，根据电子的数量的信噪比可以改变。在图19A所示的实施例中，在第二子时间周期TS2中开关器件SW导通之后，可以开始第二时间周期T2。因此，第一时间周期T1与第二时间周期T2之间的信噪比之差可以与第二时间周期T2与第三时间周期T3之间的信噪比之差基本相同。

在图19B所示的实施例中，图像传感器可以在第一时间周期T1期间断开开关器件SW，并且可以获得第一子像素信号，并且可以在第二时间周期T2和第三时间周期T3期间导通开关器件SW，并且可以获得第二子像素信号。在图19B所示的实施例中，由于像素的转换增益可以在第一时间周期T1期间增加，所以当电子的数量减少时，信噪比可以增加，使得噪声特性和动态范围可以改善。

在图19B所示的实施例中，第一时间周期T1的最大信号与噪声的比率可以小于第二时间周期T2的最大信号与噪声的比率。这是因为，在第一时间周期T1期间，在像素的开关器件导通并且像素的转换增益降低的状态下，可能不会读出像素电压。

图20和图21是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的操作的示图。

参照图20，图像传感器的像素阵列PA可以包括多个像素，并且四个相邻像素可以形成单个像素组PG。作为示例，单个像素组PG可以包括红色像素R、蓝色像素B以及两个绿色像素GR和GB。每个像素可以具有参照图5描述的像素电路。

当从每个像素获得像素信号时，像素可以被分成第一像素PX1和第二像素PX2。作为示例，可以在第一像素PX1中断开开关器件，并且可以在第二像素PX2中导通开关器件。因此，第一像素PX1的转换增益可以大于第二像素PX2的转换增益。

图21可以是示出具有参照图20描述的像素阵列PA的图像传感器的操作的曲线图。图21中的图像(a)和(b)可以是示出第一像素PX1的操作的曲线图，并且图21中的图像(c)可以是示出第二像素PX2的操作的曲线图。

参照图21中的图像(a)，相关双采样器CDS可以从第一像素PX1依次读出第一子复位电压V_SRT1、第一子像素电压V_SPX1、第二子像素电压V_SPX2和第二子复位电压V_SRT2。当读出第一子复位电压V_SRT1和第一子像素电压V_SPX1时，第一像素PX1中包括的开关器件SW可以断开(例如，SG低)，当读出第二子像素电压V_SPX2和第二子复位电压V_SRT2时，开关器件SW可以导通(例如，SG高)。

参照图21中的图像(b)，相关双采样器CDS可以从第一像素PX1读出第一复位电压V_RT1和第一像素电压V_PX1。当相关双采样器CDS读出第一复位电压V_RT1和第一像素电压V_PX1时，第一像素PX1的开关器件SW可以保持导通，并且第一像素PX1的浮置扩散FD的电容可以减小，转换增益可以增加。参照图21的图像(c)，当相关双采样器CDS读出第二复位电压V_RT2和第二像素电压V_PX2时，第二像素PX2的开关器件SW可以保持导通状态。因此，第二像素PX2的转换增益可以小于第一像素PX1的转换增益。

图22是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的像素阵列的示图。图23是示出根据本发明构思的示例性实施例的图22中示出的图像传感器的像素电路的电路图。

参照图22，图像传感器的像素阵列PA可以包括多个像素，并且相邻的第一像素PX1、第二像素PX2、第三像素PX3和第四像素PX4可以形成单个像素组PG。作为示例，在单个像素组PG中的第一像素PX1至第四像素PX4中包括的光电二极管可以对相同颜色的光起反应，并且可以产生电荷。此外，单个像素组PG中包括的光电二极管可以共享单个列线。

参照图23，第一像素PX1至第四像素PX4可以包括第一光电二极管PD1、第二光电二极管PD2、第三光电二极管PD3和第四光电二极管PD4以及第一传输晶体管TX1、第二传输晶体管TX2、第三传输晶体管TX3和第四传输晶体管TX4。此外，第一像素PX1至第四像素PX4可以共享浮置扩散FD、复位晶体管RX、驱动晶体管DX、选择晶体管SX和开关器件SW。作为示例，当第一传输晶体管TX1至第四传输晶体管TX4中的一个传输晶体管导通时，其他传输晶体管可以断开。图像传感器可以依次导通第一传输晶体管TX1至第四传输晶体管TX4，并且可以获得与第一光电二极管PD1至第四光电二极管PD4中的每一个光电二极管相对应的像素信号。第一传输控制信号TG1、第二传输控制信号TG2、第三传输控制信号TG3和第四传输控制信号TG4可以被施加到第一传输晶体管TX1至第四传输晶体管TX4的栅极。

图像传感器可以向第一像素PX1至第四像素PX4施加不同的曝光时间。作为示例，可以向第一像素PX1施加最长的第一曝光时间，并且可以向第四像素PX4施加最短的第四曝光时间。第二像素PX2的第二曝光时间和第三像素PX3的第三曝光时间可以短于第一曝光时间，并且可以长于第四曝光时间。图像传感器可以通过在从施加了最长第一曝光时间的第一像素PX1读出复位电压和像素电压的同时断开开关器件SW来减小浮置扩散FD的电容。此外，在本发明构思的示例性实施例中，当从第二像素PX2或者从第二像素PX2和第三像素PX3读出复位电压和像素电压时，开关器件SW可以断开。

图像传感器可以使用从第一像素PX1至第四像素PX4获得的像素信号生成与单个像素组PG相对应的组像素信号，并且可以使用组像素信号生成结果图像。因此，可以改善结果图像的动态范围。在以下描述中，将参照图24和图25更详细地描述图22和图23中的实施例中示出的图像传感器的操作。

图24和图25是示出根据本发明构思的示例性实施例的图像传感器的操作的示图。

参照图24和图25，相关双采样器CDS可以从单个像素组PG中包括的第一像素PX1至第四像素PX4中的每一个像素读出复位电压和像素电压。相关双采样器CDS可以在第一时间周期T1至第四时间周期T4期间相对于第一像素PX1至第四像素PX4执行读出操作。

参照图24，相关双采样器CDS可以在第一时间周期T1期间从第一像素PX1读出第一子复位电压V_SRT1、第一子像素电压V_SPX1、第二子像素电压V_SPX2和第二子复位电压V_SRT2。当相关双采样器CDS读出第一子复位电压V_SRT1和第一子像素电压V_SPX1时，开关器件SW可以断开。此外，当相关双采样器CDS读出第二子像素电压V_SPX2和第二子复位电压V_SRT2时，开关器件SW可以导通。因此，在第一时间周期T1的一部分期间，浮置扩散FD的电容可以被限制为第一电容C_FD1。

开关器件SW可以在第二时间周期T2至第四时间周期T4期间保持导通状态。因此，当执行与第二时间周期T2至第四时间周期T4相关的读出操作时，浮置扩散FD的电容可以是第一电容C_FD1和第二电容C_FD2的总和。因此，像素组PG的转换增益可以在第二时间周期T2至第四时间周期T4期间降低。

参照图25，相关双采样器CDS可以在第一时间周期T1期间从第一像素PX1读出第一复位电压V_RT1和第一像素电压V_PX1。当相关双采样器CDS读出第一复位电压V_RT1和第一像素电压V_PX1时，开关器件SW可以断开。因此，在第一时间周期T1中浮置扩散FD的电容可以被限制为第一电容C_FD1，并且像素组PG的转换增益可以增加。

类似于图24所示的实施例，开关器件SW可以在第二时间周期T2至第四时间周期T4期间保持导通状态。因此，当执行与第二时间周期T2至第四时间周期T4相关的读出操作时，浮置扩散FD的电容可以是第一电容C_FD1和第二电容C_FD2的总和。因此，像素组PG的转换增益可以在第二时间周期T2至第四时间周期T4期间减小。

图像传感器的控制器可以计算在第一时间周期T1至第四时间周期T4的每一个时间周期中获得的复位电压与像素电压之间的差，可以获得与像素组PG相关的像素信号，并且可以使用像素信号生成结果图像。在与单个像素组PG中包括的第一时间周期T1至第四时间周期T4中的至少一个或更多个时间周期相关的读出操作中，通过增加相应像素的转换增益，可以改善图像传感器的动态范围。

图26是示出根据本发明构思的示例性实施例的包括图像传感器的电子设备的框图。

图26所示实施例中的计算机设备1000可以包括显示器1010、传感器部分1020、存储器1030、处理器1040、端口1050和其他组件。计算机设备1000还可以包括有线和/或无线通信设备、电源设备等。在图26所示的元件中，可以为计算机设备1000提供端口1050，以与视频卡、声卡、存储卡、通用串行总线(USB)设备等通信。除了台式计算机或膝上型计算机之外，计算机设备1000可以是智能手机、平板个人计算机(PC)、智能可穿戴设备等。

处理器1040可以处理特定的计算或命令，或者可以执行任务。处理器1040可以是中央处理单元(CPU)、微处理器单元(MCU)、片上系统(SoC)等，并且可以与显示器1010、传感器部分1020和存储器1030通信，并且还可以与连接到端口1050的其他设备通信。

存储器1030可以是存储用于计算机设备1000的操作的数据或多媒体数据等的存储介质。存储器1030可以包括易失性存储器，例如随机存取存储器(RAM)，或者可以包括非易失性存储器，例如闪存等。此外，存储器1030可以包括作为存储设备的固态驱动器(SSD)、硬盘驱动器(HDD)或光驱(ODD)。输入和输出设备也可以被包括在计算机设备1000中或者与计算机设备100连接，并且可以包括提供给用户的诸如键盘、鼠标、触摸屏的输入设备和诸如显示器、音频输出单元等的输出设备。

传感器部分1020可以包括各种传感器，例如图像传感器、陀螺仪传感器、GPS传感器、照明传感器等。根据参照图1至图25描述的示例性实施例，传感器部分1020中包括的图像传感器可以被用于计算机设备1000中。

根据本发明构思的前述示例性实施例，可以使用当像素的转换增益具有不同值时获得的像素信号来生成结果图像。因此，可以将不同的转换增益应用于要成像的对象的暗区域和亮区域，从而改善图像传感器的噪声特性和动态范围。

虽然已经参照本发明的示例性实施例示出和描述了本发明构思，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离所附权利要求书所阐述的本发明构思的范围的情况下，可以对本发明构思进行修改和变化。