CN102970493A

CN102970493A - 多重转换增益图像传感器的多电平复位电压

Info

Publication number: CN102970493A
Application number: CN2012102734212A
Authority: CN
Inventors: 马诺杰·比库曼德拉
Original assignee: Omnivision Technologies Inc
Current assignee: Omnivision Technologies Inc
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2012-08-02
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2032-08-02
Also published as: CN102970493B; HK1180863A1; US20130048831A1; US8729451B2; TWI499295B; TW201310989A

Abstract

本发明涉及多个转换增益图像传感器的多电平复位电压。一种操作图像传感器的方法包括调整耦合到像素单元内的电路节点的电容。所述电路节点经耦合以选择性接收由所述像素单元的光传感器获得的图像电荷。通过调整所述电容从用于所述像素单元的多个转换增益中选择转换增益。从多个电压电平中选择电压电平以当复位信号被确立时用作所述复位信号。在所述像素单元的操作期间所述复位信号控制所述电路节点的复位。依赖于通过调整所述电容选择所述多个转换增益中的哪一者而选择所述电压电平。确立所述复位信号以复位所述电路节点处的电压。

Description

多重转换增益图像传感器的多电平复位电压

技术领域

本发明大体上涉及图像传感器，且特定来说(但不具排他性)涉及互补金属氧化物半导体(“CMOS”)图像传感器。

背景技术

图像传感器已经变得随处可见。它们被广泛用于数码照相机、蜂窝式电话、安全相机，及医疗、汽车及其它应用。用于制造图像传感器及特定用于制造互补金属氧化物半导体(“CMOS”)图像传感器的技术继续大步前进。举例来说，更高分辨率及更低功率消耗的需求已鼓励这些图像传感器的进一步小型化及集成。

图1A是解释说明图像传感器阵列内的四晶体管(“4T”)像素单元100的像素电路的电路图。像素单元100可被重复及组织到图像传感器阵列的行及列中。像素单元100包括光敏二极管101、传输晶体管102、复位晶体管103、源极跟随器(“SF”)晶体管104、行选择(“RS”)晶体管105及浮动扩散(“FD”)节点106。

操作期间，传输晶体管102接收传输信号TX，其导致传输晶体管102将积累在光敏二极管101中的电荷传输到FD节点106。复位晶体管103耦合在电源轨VDD与FD节点106之间以在复位信号RST的控制下使像素单元复位(举例来说，将FD节点106及光敏二极管101放电或充电到预设电压)。浮动扩散节点106耦合到SF晶体管104的栅极端子。SF晶体管104使其通道耦合在电源轨VDD与RS晶体管105之间。SF晶体管104作为源极跟随器操作，提供高阻抗连接到FD节点106。在信号RS的控制下RS晶体管105选择性将像素单元100的输出耦合到位线107(也被称为列读出线)。

图1B是图1A的像素单元100在正常操作期间的时序图110。正常操作时，通过暂时确立复位信号RST及传输信号TX而在复位相位期间使光敏二极管101及FD节点106复位。如图1B可见，在复位相位之后，通过取消确立传输信号TX及复位信号RST，及允许入射光来给光敏二极管101充电而开始集成相位。光敏二极管101的电压或电荷指示在集成周期期间光敏二极管101的入射光的强度。通过确立复位信号RST来使FD节点106复位到复位电压V_RST，在集成相位结束之前开始读出相位。V_RST约等于电源轨VDD减去复位晶体管103的阈值电压V_TH。浮动扩散节点106已被复位之后，行选择信号RS及采样信号SHR(采样-保持-复位)被确立，其通过RS晶体管105及位线107将FD节点106耦合到采样及保持电路(未图示)。复位电压V_RST经采样之后，采样信号SHR被取消确立。集成相位的结束发生在取消确立采样信号SHR之后。传输信号TX然后被确立来耦合光敏二极管101至浮动扩散节点106及SF晶体管104的栅极端子。随着在光敏二极管101上积累的光生电荷载子(例如，电子)被传输到FD节点106，由于电子是负电荷载子，FD节点106处的电压降低。电荷传输完成之后，传输信号TX被取消确立。传输信号TX被取消确立之后，采样信号SHS(采样保持信号)被确立且FD节点106处的电压V_SIG被采样。

当复位信号RST被确立时，在复位相位期间及读出相位的开始，复位晶体管103的通道区被反转且电子被注入通道。当复位信号RST被取消确立时，通道内的一些电荷将被注入到耦合到电源轨VDD的端子且其它电荷将被注入到耦合到FD节点106的端子。电荷注入到FD节点106降低了FD节点106的电势。

图1C是解释说明图1B中解释说明的时间周期期间的FD节点106处的电压的图表。复位相位期间(及当复位电压由采样及保持电路(未图示)采样时读出相位的开始)，复位信号RST被确立且FD节点106被复位来复位电压V_RST。如图1C可见，当复位信号RST被取消确立时，在FD节点106处的电压下降到电荷注入电压V_CI。复位电压V_RST与电荷注入电压V_CI之间的差是ΔV。复位信号RST的电压电平的增加可能导致ΔV的增加。FD节点106的电势下降使浮动扩散电压摆动减小且因此使像素单元100的转换增益减小。复位晶体管中的电荷注入可通过增加复位晶体管的通道长度而减少；然而，这增加像素单元100的尺寸或减少像素单元100的填充因数。电荷注入的有害效果也可以通过降低时钟速度而降低；然而，这导致更低速度的图像传感器。

图像单元100的转换增益被定义为在电荷传输期间FD节点106的电压变化对传输到FD节点106的电荷的变化的比率。转换增益与FD节点106的电容成反比。高转换增益可有利于改进弱光感光性。对于传统图像传感器来说，可通过减少FD节点106的电容来增加转换增益；然而，随着像素单元持续收缩，像素饱和或在明亮环境下曝光过度变得更加剧烈。

发明内容

一方面，本发明涉及一种操作图像传感器的方法，所述方法包括：调整耦合到像素单元内的电路节点的电容，其中所述电路节点经耦合以选择性接收由所述像素单元的光传感器获得的图像电荷，其中通过调整所述电容从用于所述像素单元的多个转换增益选择转换增益；从多个电压电平选择电压电平以当复位信号被确立时用作所述复位信号，其中在所述像素单元的操作期间所述复位信号控制所述电路节点的复位，其中依赖于通过调整所述电容选择所述多个转换增益中的哪一者而选择所述电压电平；确立所述复位信号来复位所述电路节点处的电压。所述方法进一步包括在所述光传感器处获得图像电荷；将所述图像电荷传输到所述电路节点以此来改变所述电路节点处的所述电压；及读出指示所述电路节点处的所述电压的图像数据。

另一方面，本发明涉及一种图像传感器***，其包括：像素阵列，其包含给定像素单元，所述给定像素单元包含：光传感器，其用于捕捉图像电荷；浮动扩散(“FD”)节点，其经耦合以接收来自所述光传感器的所述图像电荷；可调整电容，其耦合到所述FD节点以响应于转换增益信号而改变所述给定像素单元的转换增益；及复位晶体管，其经耦合以响应于施加到所述复位晶体管的栅极端子的复位信号而复位所述FD节点处的电压；及控制单元，其耦合到所述像素阵列。所述控制单元包含当由所述控制单元执行时引起所述控制单元执行包含以下各项的操作的逻辑：设定所述转换增益信号来改变所述可调整电容；当所述复位信号经确立以复位所述FD节点时为所述复位信号选择电压电平，其中依赖于为所述可调整电容选择的值来选择所述电压电平；及确立所述复位信号来复位所述FD节点。

附图说明

参考下列图式描述本发明的非限制性及非详尽实施例，其中除非另有指定，否则在各种视图中相同参考数字指相同部件。

图1A(现有技术)是解释四晶体管(“4T”)像素单元的像素电路的电路图。

图1B(现有技术)是解释在图1A中的像素单元的操作期间的控制信号的时序图。

图1C(现有技术)是解释在图1B中解释的像素单元的操作期间浮动扩散节点处的电压的图表。

图2是解释依照本发明的实施例的图像传感器***的功能框图。

图3是解释依照本发明的实施例的在图像传感器内实施二重转换增益的电路的电路图。

图4是解释依照本发明的实施例的明亮周边环境下低转换增益操作期间图像传感器的操作的时序图。

图5是解释依照本发明的实施例的昏暗周边环境下高转换增益操作期间图像传感器的操作的时序图。

图6是解释依照本发明的实施例的耦合到像素阵列的每一位线的黑日电路的框图。

具体实施方式

本文中描述具有用于二重转换增益(“DCG”)的经改进复位栅极电压的像素单元的操作的设备及方法的实施例。在如下描述中，描述许多明确细节来提供本发明的实施例的全面理解。然而，熟练相关技术的人会认识到，可在没有所述明确细节中的一者或多者的情况下或使用其它方法、组件、材料等等实践本发明。在其它情况下，未展示或描述众所周知的结构、材料或操作，但虽然如此仍包括在本发明范围中。

遍及说明书对“一个实施例”或“一实施例”的参考意味着结合所述实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。如此，遍及说明书的各种地方出现短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”不一定都表示同一实施例。然而，它们也不一定互相排斥。

图2是解释依照本发明的实施例的图像传感器***200的框图。图像传感器***200的说明实施例包括像素阵列205、读出电路210、功能逻辑215及控制电路220。

像素阵列205是成像传感器单元或像素单元(例如，像素P1、P2、...Pn)的二维阵列。在一个实施例中，每个像素是互补金属氧化物半导体(“CMOS”)成像像素。像素阵列205可被实施为前侧照明图像传感器或背侧照明图像传感器。如说明，每个像素布置在行(例如，行R1到Ry)及列(例如，C1到Cx)中以获得人、位置或物体的图像数据，其接着可被用于呈现所述人、位置或物体的图像。

在每个像素已获得其图像数据或图像电荷后，图像数据由读出电路210读出且然后传输到功能逻辑215。读出电路210可包括放大电路、模/数(“ADC”)电路或其它电路。功能逻辑215可简单地存储图像数据或甚至通过应用后图像效应(例如，修剪、旋转、移除红眼、调整亮度、调整对比度或其它)而操纵图像数据。在一个实施例中，读出电路210可沿位线一次读出一行图像数据，或可使用许多其它技术(未说明)比如串行读出、沿读出行线的列读出、所有像素同时全并行读出或其它技术来读出图像数据。

控制电路220耦合到像素阵列205且包括用于控制像素阵列205的操作特性的逻辑。例如，复位、行选择及传输信号可由控制电路220产生。另外，二重转换增益(“DCG”)信号也可由控制电路220产生。控制电路220包括用于确定各种控制信号何时将被确立及取消确立的逻辑。在一个实施例中，控制电路包括光敏电路225，光敏电路225用于测量入射在像素阵列205上的周围环境光的强度或亮度且相应地调整控制信号以提供基于周围环境亮度调整的DCG特征。

图3是解释依据本发明的实施例的在图像传感器***200内实施DCG功能的电路300的电路图。电路300的说明实施例包括像素单元306(仅说明一个像素单元306的内部组件)及复位产生器310。像素单元306代表用于实施图2的像素阵列205中的每个像素单元的一种可能像素电路架构。然而，应了解，本文中揭示的教示并不限于4T像素架构；相反，受益于本发明的所属领域的技术人员将了解本教示也可适用于各种其它像素架构。

在说明的实施例中，复位产生器310由一行像素单元306共享，而每行像素阵列205耦合到其自己的复位产生器310。在其它实施例中，复位产生器310可由一列像素单元共享、由一群像素单元(例如，具有共同颜色的所有像素)共享、由像素阵列205内的所有像素单元共享或以其它方式共享。图2说明的控制电路220内可包括复位产生器310。

像素单元306的说明实施例包括类似于图1中的像素单元100的组件，但进一步包括耦合到浮动扩散节点106来实施二重转换增益的可调整电容或晶体管307。在本实施例中，晶体管307具有耦合到浮动扩散节点106的栅极端子及耦合到一起来接收DCG信号(DCG_SIG)的源极及漏极端子。如此，晶体管307被配置为MOS电容器。

复位产生器310的说明实施例包括电平移位器320及开关330及340。电平移位器320包括交叉耦合晶体管321及322及下拉路径323。晶体管321及322耦合在电平移位电源LVL_VDD与下拉路径323之间。晶体管321及322的栅极及源极端子是交叉耦合的。开关330及340分别在选择信号SEL_HCG及SEL_LCG的控制下选择性将高转换增益复位电源(V_{RST_HCG})及低转换增益复位电源(V_{RST_LCG})径直耦合到晶体管321与322的漏极端子以作为LVL_VDD。

芯片上电路(例如，光敏电路225)或芯片外电路可用于确定入射到光敏二极管101上的光强度，及用于确定是否应使用低转换增益模式或高转换增益模式来捕捉图像的相关联逻辑。这可以许多方式完成。例如，在图像传感器的成像区域外的专用光敏装置(例如，光敏电路225)可用于监视入射到图像传感器上的光的量。亮度阈值可被编程到光敏电路中以确定周边环境是否被确定为亮或暗。

在强光条件(明亮环境)下，低转换增益(“LCG”)模式被用于获得更高全阱容量及更宽动态范围。在LCG模式中，DCG_SIG可通过安置DCG_SIG在低电压设置(例如，接地，逻辑低电平，等等)而取消确立，其应用于晶体管307的通道(例如，源极和漏极两者)，如图3及4所见。取消确立的DCG_SIG将晶体管307置于反转模式且其反转电容添加到浮动扩散节点106来增加浮动扩散节点106的全部电压，因此减少像素单元306的转换增益。晶体管307可具有经选择的尺寸，使得FD节点106处的组合电容在晶体管307操作在其反转模式时比晶体管307操作在其耗尽模式时大4到5倍。

当增加FD节点106的电容时，复位晶体管103的电荷注入及用于完全复位浮动扩散节点106来复位电压V_RST的电压电平增加。这是通过启用选择信号SEL_LCG及将低转换增益复位电源V_{RST_LCG}耦合到电平移位器电源LVL_VDD获得，因此增加复位信号RST的电压电平。在一个实施例中，选择信号SEL_LCG是在复位相位开始及读出相位开始时与复位信号RST同时被确立且当取消确立复位信号RST时被取消确立。

在弱光条件(昏暗环境)下，高转换增益(“HCG”)模式被用于改进弱光感光性。如图5所见，像素单元306的转换增益可通过确立DCG_SIG(例如，将DCG_SIG置为等于VDD，高逻辑电平，或其它)而增加。通过对晶体管307的源极及漏极端子施加高电势，晶体管307置为耗尽操作模式。操作在耗尽模式的晶体管307的电容小于操作在反转模式的晶体管307的电容，由于转换增益增加，这对弱光条件有益。

HCG模式中的浮动扩散节点106的电容小于LCG模式下的电容，如此相对而言用于完全使浮动扩散节点106复位的电压电平在HCG模式下小于LCG模式。这通过启用选择信号SEL_HCG及将高转换增益复位电源V_{RST_HCG}通过开关330耦合到电平移位器电源LVL_VDD而实现。LCG模式中的复位信号RST的所得电压电平低于HCG模式中的复位信号RST的电压电平。如此，施加于复位晶体管103的栅极的复位电压是依赖于FD节点106处的经选择电容而调整。当调整转换增益电容时补偿复位电压改进了FD节点106处的可实现的电压摆动，因此增加像素单元306的全阱容量及动态范围。

本文中揭示的二重转换增益特征提供较大的FD电压摆动及因此提供更大动态范围。当操作在低转换增益模式时，施加到复位晶体管103的更大复位电压增加跨越传输晶体管102的电压，这改进了电荷传输效率从而允许视频模式下的更快帧率。

在图4及5中，信号SEL_LCG及SEL_HCG实质上与复位信号RST同时被确立。在其它实施例中，依靠需要的转换增益，选择信号SEL_LCG或SEL_HCG可在复位信号RST确立之前被确立。在一个实施例中，此早期确立仅仅说明从开关330或340经复位产生器310到复位晶体管103的栅极的信号传播延迟。在一个实施例中，此早期确立可用于对复位产生器310的内部节点预充电，且可包括使复位产生器310与像素单元306隔离的额外开关。在说明的实施例中，复位晶体管103耦合到电源轨VDD；然而，在其它实施例中，复位晶体管103可耦合到电源轨RST_VDD(例如，3.0V)，其可具有比耦合到像素电路的其它部分的逻辑电平电源轨VDD(例如，2.8V)更高的电压电平。

在说明的实施例中，两个不同电源V_{RST_LCG}及V_{RST_HCG}被用于得到RST的两个不同的复位电压电平，其中一个复位信号具有比另一个复位信号更高的电压电平。然而，本文中预期多重转换增益图像传感器，其中可使用三个或三个以上不同的电源电压，以提供三个或三个以上复位电压电平来区别转换增益。在说明的实施例中，晶体管307配置为耦合到一个DCG信号来提供可调整电容到FD节点106的单MOS电容器。在其它实施例中，多个MOS电容器可并联耦合到FD节点106且多个DCG信号可被用于控制耦合到FD节点106的可调整电容。也可使用其它可调整电容结构(例如，可切换连接的金属到金属电容器)。

在本实施例中，低转换增益被用于强光条件(明亮环境)且高转换增益被用于弱光条件(昏暗环境)。在其它实施例中，快速连续地或同时拍摄同一场景的两个(或两个以上)图像，每个图像使用不同转换增益，且使用芯片上或芯片外电路将所述两个图像组合为合成图像来获得具有较高动态范围的图像。可通过对场景中的明亮区使用低转换增益图像，同时对场景中的昏暗区使用高转换增益图像而产生合成图像。例如，用户可为图像传感器选择高动态范围设置，且其后图像传感器将自动快速连续地获得给定场景的所述两个图像，其中图像传感器配置在低及高转换增益模式。

在一个实施例中，图3中所示的晶体管的阈值电压为0.3V，V_{RST_LCG}是3.6V，V_{RST_HCG}是3.3V，RST_VDD是3.0V且VDD是2.8V。当然，可使用其它电压电平组合。

图6是说明根据本发明的实施例的耦合到像素阵列的每一位线的黑日电路601的框图。黑日电路601的说明实施例包括复位晶体管603、源极跟随器晶体管604、位线选择晶体管605及可调整电容607(例如，MOS电容器)。

在说明的实施例中，每一位线耦合到一列像素单元306来读出图像数据(以图像电压的形式)到读出电路210。每一位线进一步耦合到比较器602，所述比较器602将图像电压与黑日阈值电压(V_BSTH)相比较。假如对应位线上的电压超过V_BSTH，那么比较器602通过经由位线选择控制信号(例如，BS1、BS2，等等)启用位线选择晶体管605而触发其对应黑日电路601的操作。

黑日电路601操作以减少或消除由于给定像素的过饱和及FD节点106处的所得电压崩溃而出现在图像明亮部分的黑点。比较器602通过阈值比较来操作以检测图像中的这些黑日点。一旦黑日点被确定存在，便将对应位线上的电压通过黑日电路601复位为默认值。由于像素单元306是二重转换增益(或甚至多重转换增益)像素单元，因此黑日电路601依赖于像素单元306的当前选择的转换增益模式将位线复位到可选择电压。为了做到这样，每一黑日电路601包括类似于像素单元306的结构，但省略光传感器及传输晶体管。如此，黑日电路601经耦合以接收来自复位产生器310的多电平复位信号RST及也耦合到像素单元306中的二重转换增益信号DCG_SIG。虽然图6将黑日电路601说明为二重转换增益电路，但应了解，其它实施例可对RST信号及DCG_SIG使用两个以上电压电平来实施多重转换增益图像传感器。

上述解释的过程/操作可根据计算机软件及硬件描述。所描述的技术可组成体现在有形机器(例如，计算机、图像传感器)可读存储媒体内的机器可执行指令，当所述指令由机器执行时将致使机器执行所描述的操作。另外，过程/操作可体现在硬件中，比如专用集成电路(“ASIC”)或类似物。

有形机器可读存储媒体包括提供(即，存储)呈可由机器(例如，计算机、网络装置、个人数字助理、制作工具、图像传感器、具有一组一个或一个以上处理器的任何装置等等)存取形式的信息的任一机构。例如，机器可读存储媒体包括可记录/不可记录媒体(例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储媒体、光学存储媒体、快闪存储器装置，等等)。

本发明的说明实施例的上述描述(包括摘要所描述的)不一定是详尽的或将本发明限制于揭示的精确形式。虽然在本文中为说明目的描述了本发明的特定实施例及实例，但是如熟练相关技术的人员了解，在本发明的范围内各种修改是可行的。

根据以上详细描述可对本发明做出这些修改。所附权利要求书中使用的术语不应该解释为将本发明限制于说明书中揭示的特殊实施例。更确切地说，本发明的范围完全由所附权利要求书确定，权利要求书将按照权利要求解释的既定教条来解释。

Claims

1.一种操作图像传感器的方法，所述方法包括：

调整耦合到像素单元内的电路节点的电容，其中所述电路节点经耦合以选择性接收由所述像素单元的光传感器获得的图像电荷，其中通过调整所述电容从用于所述像素单元的多个转换增益中选择转换增益；

从多个电压电平中选择电压电平以当复位信号被确立时用作所述复位信号，其中在所述像素单元的操作期间所述复位信号控制所述电路节点的复位，其中依赖于通过调整所述电容选择所述多个转换增益中的哪一者而选择所述电压电平；

确立所述复位信号以复位所述电路节点处的电压；

在所述光传感器处获得图像电荷；

将所述图像电荷传输到所述电路节点以此来改变所述电路节点处的所述电压；及

读出指示所述电路节点处的所述电压的图像数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电路节点包括浮动扩散“FD”节点。

3.根据权利要求1所述的方法，其中调整耦合到所述电路节点的所述电容包括：

确立耦合到转换增益晶体管的通道的转换增益信号，其中所述转换增益晶体管的栅极耦合到所述电路节点。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述转换增益晶体管的所述通道的源极及漏极耦合到一起以一起接收所述转换增益信号。

5.根据权利要求3所述的方法，其中确立所述转换增益信号包括：

当将所述像素单元配置到低转换增益模式时将所述转换增益信号设定到高电压电平；及

当将所述像素单元配置到高转换增益模式时将所述转换增益信号设定到低电压电平。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述复位信号耦合到复位晶体管的栅极端子，所述复位晶体管具有耦合在高压轨与所述电路节点之间的通道。

7.根据权利要求6所述的方法，其中从多个电压电平中选择所述电压电平以在所述复位信号被确立时用作所述复位信号包括：

当将所述像素单元配置到低转换增益模式时选择所述电压电平作为第一电压电平；或

当将所述像素单元配置到高转换增益模式时选择所述电压电平作为第二电压电平，其中第一电压电平高于所述第二电压电平。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一及第二电压电平高于所述复位晶体管的所述通道耦合到的所述高压轨。

9.根据权利要求7所述的方法，其中将所述图像电荷传输到所述电路节点包括：

确立耦合到耦合在所述电路节点与所述光传感器之间的传输晶体管的栅极的传输信号，

其中从多个电压电平中选择所述电压电平是在所述复位信号的每次确立的同时或之前执行。

10.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括：

在所述图像传感器的操作期间实时监视所述图像传感器的周围环境；

当认为所述周围环境明亮时选择所述低转换增益模式；及

当认为所述周围环境昏暗时选择所述高转换增益模式。

11.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：

将所述图像传感器配置到低或高转换增益模式中的第一个模式；

当所述图像传感器在所述低或高转换增益模式中的所述第一个模式时获得场景的第一图像；

将所述图像传感器自动配置到所述低或高转换增益模式中的第二个模式；

当所述图像传感器在所述低或高转换增益模式中的所述第二个模式时自动获得所述场景的第二图像；及

将所述第一及第二图像组合为具有个别地比所述第一或第二图像中的任一者更大的动态范围的合成图像。

12.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：

在耦合到所述像素单元的位线上输出所述图像数据作为图像电压；

使用耦合到所述位线的黑日电路来比较所述图像电压与黑日阈值电压；及

基于所述比较而选择性将所述位线复位到复位值，

其中所述黑日电路包含：

复位晶体管，其具有经耦合以接收所述复位信号的栅极端子；及

可调整电容，其当耦合到所述像素单元内的所述电路节点的所述电容被调整时改变。

13.一种图像传感器***，其包括：

像素阵列，其包含给定像素单元，所述给定像素单元包含：

光传感器，其用于捕捉图像电荷；

浮动扩散“FD”节点，其经耦合以接收来自所述光传感器的所述图像电荷；

可调整电容，其耦合到所述FD节点以响应于转换增益信号而改变所述给定像素单元的转换增益；及

复位晶体管，其经耦合以响应于施加到所述复位晶体管的栅极端子的复位信号而复位所述FD节点处的电压；及

控制单元，其耦合到所述像素阵列，所述控制单元包含当由所述控制单元执行时致使所述控制单元执行包含以下各项的操作的逻辑：

设定所述转换增益信号以改变所述可调整电容；

当所述复位信号经确立以复位所述FD节点时为所述复位信号选择电压电平，其中依赖于为所述可调整电容选择的值来选择所述电压电平；及

确立所述复位信号以复位所述FD节点。

14.根据权利要求13所述的图像传感器***，其中设定所述转换增益信号包括：

当将所述给定像素单元配置到低转换增益模式时将所述转换增益信号设定到高电压电平；及

当将所述给定像素单元配置到高转换增益模式时将所述转换增益信号设定到低电压电平。

15.根据权利要求13所述的图像传感器***，其中所述复位晶体管包括耦合在高压轨与所述FD节点之间的通道。

16.根据权利要求15所述的图像传感器***，其中当所述复位信号被确立时为所述复位信号选择所述电压电平包括：

当将所述给定像素单元配置到低转换增益模式时选择所述电压电平作为第一电压电平；或

当将所述给定像素单元配置到高转换增益模式时选择所述电压电平作为第二电压电平，其中第一电压电平高于所述第二电压电平。

17.根据权利要求16所述的图像传感器***，其中所述第一及第二电压电平高于所述复位晶体管的所述通道耦合到的所述高压轨。

18.根据权利要求17所述的图像传感器***，其中从多个电压电平中选择所述电压电平是在所述复位信号的每次确立的同时或之前执行。

19.根据权利要求13所述的图像传感器***，其进一步包括：

位线，其耦合到所述给定像素单元以用来从所述给定像素单元输出图像电压；

比较器，其耦合到所述位线以比较所述图像电压与黑日阈值电压；及

黑日电路，其耦合所述位线且响应于所述比较器的输出来复位所述位线，所述黑日电路包含：

另一复位晶体管，其具有经耦合以接收所述复位信号的栅极端子；及

另一可调整电容，其响应于所述转换增益信号而改变。