雙極性晶體管像素電路、其驅(qū)動方法以及影像傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種雙極性晶體管像素電路、其驅(qū)動方法以及影像傳感器。雙極性晶體管像素電路包括雙極性晶體管、感光元件、反饋放大電路、快門電路及電流產(chǎn)生單元。感光元件用以根據(jù)一光線的光強度產(chǎn)生第一基極電流。反饋放大電路用以根據(jù)光線的光強度增加雙極性晶體管的射極電壓?？扉T電路用以根據(jù)一快門控制信號控制感光元件的曝光時間。電流產(chǎn)生單元于接收到觸發(fā)信號時，產(chǎn)生第二脈沖基極電流，使雙極性晶體管的基極電壓下降，并反饋放大電路運作以增加雙極晶體管的射極電壓，以使雙極性晶體管的基射極電壓于光源開啟時上升至一預(yù)設(shè)電壓值。本發(fā)明能提高光學(xué)導(dǎo)航裝置的電池壽命。
【專利說明】雙極性晶體管像素電路、其驅(qū)動方法以及影像傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種像素電路、其驅(qū)動方法以及影像傳感器，且特別涉及一種雙極性晶體管像素電路、其驅(qū)動方法以及影像傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)鼠標(biāo)通常包括用以照射一光學(xué)導(dǎo)航裝置的工作平面的一光源以及具有微型數(shù)字相機功能的影像傳感器。影像傳感器可用以連續(xù)提取對應(yīng)被光學(xué)導(dǎo)航裝置照亮的工作平面的多個影像以于光學(xué)鼠標(biāo)因操作而于工作平面上移動時，通過依序比較提取的所述多個影像判斷光學(xué)鼠標(biāo)的移動速度與方向，藉以控制一顯示屏幕上光標(biāo)的運作。光學(xué)鼠標(biāo)一般配置有電池(例如，干電池)，以提供運作所需電力。
[0003]雙極性晶體管像素電路為用于光學(xué)鼠標(biāo)中影像傳感器的其中一種像素電路，以提取光學(xué)導(dǎo)航裝置所照射的工作表面的影像。請參照圖1以及圖2。圖1示出傳統(tǒng)的雙極性晶體管像素電路的電路示意圖。圖2示出傳統(tǒng)的雙極性晶體管像素電路的運作波形示意圖。
[0004]雙極性晶體管像素電路9包括反饋放大電路91、雙極性晶體管93、光二極管95、快門電路97以及存儲電容99。反饋放大電路91、光二極管95和快門電路97分別耦接于雙極性晶體管93。存儲電容99耦接于快門電路97與接地端GND，其中存儲電容99是用以存儲光二極管95所提取的一影像數(shù)據(jù)。
[0005]雙極性晶體管像素電路9的操作方式，簡述如下。在每一幀的開始(例如，時間點TA)，光源(圖未示)于接收到一光控制信號LS的脈沖信號時，啟動產(chǎn)生照射在光二極管上95的一反射光線。光二極管95會根據(jù)感測到反射光線的光強度產(chǎn)生一基極電流IB。在時間點TA到時間點TB之間，反饋放大電路91開始建立雙極性晶體管93的射極與基極之間的電壓VBE，以增加雙極性晶體管93的電流增益值(beta)至一穩(wěn)定值，例如約30，其中電流增益值為雙極性晶體管93的集電極電流IC與基極電流IB之間的比值。接著，在時間點TB時,雙極性晶體管93已操作在一穩(wěn)定的電流增益值并穩(wěn)定產(chǎn)生一射極電流IE。于此同時，快門電路97會被一快門控制信號觸發(fā)，使得存儲電容99可通過射極電流IE進行放電，以提取該影像信息。據(jù)此，于快門電路97被觸發(fā)時，存儲電容99的跨壓VSC會因存儲電容99通過射極電流IE經(jīng)雙極性晶體管93的射極進行放電，而隨之降低。
[0006]請復(fù)參照圖2，自光源開啟(例如，時間點TA)直至雙極性晶體管93工作在穩(wěn)定的一電流增益值(例如，時間點TB)所需時間被定義為雙極性晶體管像素電路9的預(yù)閃時間。而從快門電路被觸發(fā)的時間(例如，時間點TB)至完成提取影像所需時間則被定義為曝光時間。具體地說，以圖1所示的雙極性晶體管像素電路9為例，其預(yù)閃時間約為220微秒，而曝光時間為10秒。因此，光源需要被開啟的總時間約為230微秒。
[0007]公知由于在于預(yù)閃時間不足的情況下雙極性晶體管93的電流增益值較低，任何所拍攝的影像一般會顯得較暗。然而，雙極性晶體管93的預(yù)閃時間與光源的開啟時間所需花費的時間會直接影響的影像傳感器的功率消耗。也就是說，當(dāng)雙極性晶體管93所需的預(yù)閃時間越長，則光源所需的開啟時間也會越長，進而使得光學(xué)鼠標(biāo)于運作上會消耗更多的功率，從而縮短了電池的壽命。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]有鑒于此，本發(fā)明實施例提供一種雙極性晶體管像素電路、其驅(qū)動方法及影像傳感器，此雙極性晶體管像素電路、其驅(qū)動方法及影像傳感器可通過于雙極性晶體管像素電路啟動時，提高雙極性晶體管的基射極電壓至一預(yù)設(shè)閾值，縮短雙極性晶體管所需的預(yù)閃時間，從而有效地降低雙極性晶體管像素電路的功率消耗。
[0009]本發(fā)明實施例提供一種雙極性晶體管像素電路，此雙極性晶體管像素電路包括雙極性晶體管、感光元件、反饋放大電路、快門電路以及電流產(chǎn)生單元。雙極性晶體管的集電極耦接于接地端。感光元件具有第一端與第二端，其中感光元件的第一端耦接于雙極性晶體管的基極，而感光元件的第二端耦接于接地端。感光元件用以根據(jù)一光線的光強度產(chǎn)生第一基極電流，其中光線是由一光源所產(chǎn)生。反饋放大電路耦接于雙極性晶體管的基極與雙極性晶體管的射極。反饋放大電路用以根據(jù)光線的光強度來增加雙極性晶體管的射極電壓?？扉T電路耦接于反饋放大電路?？扉T電路用以根據(jù)一快門控制信號控制感光元件的曝光時間。電流產(chǎn)生單元耦接于雙極性晶體管的基極。電流產(chǎn)生單元于接受到觸發(fā)信號時，輸出第二脈沖基極電流至雙極性晶體管的基極。
[0010]所述電流產(chǎn)生單元于接收到觸發(fā)信號時產(chǎn)生第二脈沖基極電流，使雙極性晶體管的基極電壓下降，且反饋放大電路運作以增加雙極性晶體管的射極電壓，使雙極性晶體管的射極電壓于光源開啟時上升至一預(yù)設(shè)電壓值。
[0011]在本發(fā)明其中一個實施例中，所述觸發(fā)信號具有一預(yù)設(shè)脈沖持續(xù)時間，且此預(yù)設(shè)脈沖持續(xù)時間是由雙極性晶體管的一預(yù)閃時間與感光元件的一曝光時間所決定的。其中，曝光時間是在預(yù)閃時間之后開始。所述預(yù)閃時間是自光源開啟至雙極性晶體管工作于穩(wěn)定的一電流增益值所需時間。
[0012]在本發(fā)明其中一個實施例中，所述快門電路在曝光時間被觸發(fā)時，以使存儲電容經(jīng)雙極性晶體管的射極與集電極進行放電。
[0013]本發(fā)明另一實施例提供一種影像傳感器，其適用于一光學(xué)導(dǎo)航裝置。影像傳感器包括光源、像素陣列以及處理器。光源用以根據(jù)第一控制信號，照明光學(xué)導(dǎo)航裝置的一工作平面。
[0014]所述像素陣列包括多個雙極性晶體管像素電路。處理器分別耦接于雙極性晶體管像素電路與光源。雙極性晶體管像素電路用以提取相對應(yīng)的工作平面的一影像。每一雙極性晶體管像素電路包括雙極性晶體管、感光元件、反饋放大電路、快門電路以及電流產(chǎn)生單元。雙極性晶體管的集電極耦接于接地端。感光元件具有第一端與第二端，其中感光元件的第一端耦接于雙極性晶體管的基極，而感光元件的第二端耦接于接地端。感光元件用以根據(jù)一光線的光強度產(chǎn)生第一基極電流，其中光線為所述光源照射該工作平面產(chǎn)生的一反射光線。反饋放大電路耦接于雙極性晶體管的基極與雙極性晶體管的射極。反饋放大電路用以根據(jù)光線的光強度來增加雙極性晶體管的射極電壓?？扉T電路耦接于反饋放大電路?？扉T電路用以根據(jù)快門控制信號控制感光元件的曝光時間。電流產(chǎn)生單元耦接于雙極性晶體管的基極。電流產(chǎn)生單元于接受到一觸發(fā)信號時，輸出第二脈沖基極電流至雙極性晶體管的基極。處理器用以根據(jù)一預(yù)定幀速率產(chǎn)生第一控制信號、觸發(fā)信號以及快門控制信號，以分別控制該光源、電流產(chǎn)生單元與快門電路的運作。
[0015]本發(fā)明實施例另提供一種上述雙極性晶體管像素電路的驅(qū)動方法。所述驅(qū)動方法包括:開啟光源照射感光元件，以產(chǎn)生第一基極電流，建立雙極性晶體管的基極電壓；電流產(chǎn)生單元于接收觸發(fā)信號的下降沿時，產(chǎn)生第二脈沖基極電流，以降低雙極性晶體管的基極電壓；驅(qū)動反饋放大電路根據(jù)光線的光強度來增加雙極性晶體管的射極電壓，以使雙極性晶體管的基射極電壓于光源開啟時上升至一預(yù)設(shè)電壓值。
[0016]在本發(fā)明其中一個實施例中，在使雙極性晶體管的基射極電壓上升至該預(yù)設(shè)電壓值之后，還包括下列步驟:提供一快門控制信號以觸發(fā)快門電路啟動一曝光時間，其中曝光時間是在預(yù)閃時間之后開始；在曝光時間內(nèi)提取一影像數(shù)據(jù)；切換觸發(fā)信號的邏輯電壓電平，以使電流產(chǎn)生單元產(chǎn)生另一第二脈沖基極電流；關(guān)閉光源。
[0017]在本發(fā)明其中一個實施例中，在提供快門控制信號的步驟之前包括檢測照射該感光元件的該光線的光強度以及根據(jù)該感光元件所檢測到的該光線的光強度來決定曝光時間。
[0018]本發(fā)明的有益效果在于，綜上所述，本發(fā)明實施例提供一種雙極性晶體管像素電路、其驅(qū)動方法及影像傳感器，且所述雙極性晶體管像素電路、其驅(qū)動方法及影像傳感器適用于一光學(xué)導(dǎo)航裝置。雙極性晶體管像素電路可通過于每一幀開始，提供額外的脈沖基極電流，使雙極性晶體管得以在光源開啟時快速提升其基射極電壓至一預(yù)設(shè)電壓值，有效地縮短預(yù)閃時間。據(jù)此，可有效地降低雙極性晶體管像素電路于每一幀的功率消耗，從而提高了光學(xué)導(dǎo)航裝置的電池壽命。
[0019]為了能更進一步了解本發(fā)明為達成既定目的所采取的技術(shù)、方法及功效，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明、附圖，相信本發(fā)明的目的、特征與特點，當(dāng)可由此得以深入且具體的了解，然而附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是傳統(tǒng)的雙極性晶體管像素電路的電路示意圖。
[0021]圖2是傳統(tǒng)的雙極性晶體管像素電路的運作波形示意圖。
[0022]圖3是本發(fā)明實施例提供的雙極性晶體管像素電路的電路示意圖。
[0023]圖4是本發(fā)明實施例提供的雙極性晶體管像素電路的運作波形示意圖。
[0024]圖5是本發(fā)明實施例提供的預(yù)閃時間的波形比較示意圖。
[0025]圖6是本發(fā)明實施例提供的一種影像傳感器的示意圖。
[0026]圖7是本發(fā)明實施例提供的一種雙極性晶體管像素電路的驅(qū)動方法的流程示意圖。
[0027]其中，附圖標(biāo)記說明如下:
[0028]3、9、Pll?PMN:雙極性晶體管像素電路
[0029]6:影像傳感器
[0030]35:電流產(chǎn)生單元
[0031]31,91:反饋放大電路
[0032]93:雙極性晶體管
[0033]95:光二極管
[0034]33、97:快門電路
[0035]61:光源
[0036]611:光線
[0037]63:處理器
[0038]VDDA:電源端
[0039]VBIAS:偏壓端
[0040]TRIG:觸發(fā)立而
[0041]VRST:控制端
[0042]SHUTTER:快門端
[0043]GND:接地端
[0044]VDD:操作電壓
[0045]VREFHIlSiS
[0046]MP1、MP2、MP3:P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管
[0047]麗1、麗2、麗3:N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管
[0048]99、C1、C3:存儲電容
[0049]C2:耦合電容
[0050]VCl:電壓
[0051]VSC:跨壓
[0052]Ibb:第二脈沖基極電流
[0053]PD:光二極管
[0054]IB:第一基極電流
[0055]Ql:雙極性二極管
[0056]IE:射極電流
[0057]LS:光控制信號
[0058]TA、TB、TC、T1、T2、T3:時間點
[0059]VBE:基射極電壓的絕對值
[0060]C51、C53、C55:曲線
[0061]SlOl ?S119:步驟

【具體實施方式】
[0062][雙極性晶體管像素電路的實施例]
[0063]首先，請參照圖3，圖3是本發(fā)明實施例提供一種雙極性晶體管像素電路的示意圖。雙極性晶體管像素電路3適用于光學(xué)導(dǎo)航裝置(圖未示)中影像傳感器內(nèi)的像素陣列，且可用以提取一影像數(shù)據(jù)。于本實施例中，光學(xué)導(dǎo)航裝置包括光學(xué)鼠標(biāo)、觸控板(trackpad)或是搖桿(joystick)，但本發(fā)明不加以限制。光學(xué)導(dǎo)航裝置并配置有一電池，用以提供光學(xué)導(dǎo)航裝置運作時所需電力，其中電池可例如為干電池。在其他實施例中，光學(xué)導(dǎo)航裝置也可以是通過USB傳輸接口，由從主機電腦設(shè)備(例如，個人電腦或筆記本電腦)獲取運作時所需的電力。
[0064]于本實施例中，雙極性晶體管像素電路3可在光源(圖未示)開啟時，通過提供額外脈沖基極電流，快速地使雙極性晶體管基射極的電壓上升至一預(yù)設(shè)電壓值，有效地縮短預(yù)閃時間所需的時間，同時降低電路的功率消耗，從而提高光學(xué)導(dǎo)航裝置的電池壽命。
[0065]雙極性二極管像素電路3包括雙極性晶體管Ql、感光元件、反饋放大電路31、快門電路33、電流產(chǎn)生單元35以及存儲電容Cl。于本實施例中，雙極性晶體管Ql為PNP型雙極性晶體管。感光元件是由光二極管H)來實現(xiàn)，然而于實務(wù)上，感光元件可以是任何可將光強度對應(yīng)轉(zhuǎn)換成電壓值的感光元件或是電路，故本發(fā)明并不加以限制。
[0066]具體來說，感光元件耦接于雙極性晶體管Ql的基極與接地端GND之間。反饋放大電路31耦接于雙極性晶體管Ql的基極與雙極性晶體管的射極。反饋放大電路31并耦接于電源端VDDA，以接收一操作電壓。反饋放大電路31另耦接于偏壓端VBIAS，以接收一偏壓電壓?？扉T電路33耦接于控制端VRST，以接收一供應(yīng)電壓。快門電路33耦接于反饋放大電路31與存儲電容Cl?？扉T電路33另耦接于一快門端SHUTTER，以接收一快門控制信號。電流產(chǎn)生單元35耦接于雙極性晶體管Ql的基極與觸發(fā)端TRIG之間。所述偏壓端VBIAS、觸發(fā)端TRIG、控制端VRST以及快門端SHUTTER分別耦接于一處理器(圖未示)。
[0067]在每一幀(frame)開始的時候，處理器會先開啟光源，以照明光學(xué)導(dǎo)航裝置運作的一工作平面。同時，感光元件用以根據(jù)感測到一光線的光強度產(chǎn)生第一基極電流IB，其中光線是光源照射在工作平面所產(chǎn)生的反射光線。
[0068]同時，電流產(chǎn)生單兀35會于接收到觸發(fā)端TRIG輸出的觸發(fā)信號時,產(chǎn)生第二脈沖基極電流Ibb，以降低該雙極性晶體管Ql的基極電壓VB，并且反饋放大電路31會依據(jù)光線的光強度來增加雙極性晶體管Ql的射極電壓VE，以使雙極性晶體管Ql的基極與射極之間的跨壓(例如，雙極性晶體管Ql的基射極電壓VBE)于光源開啟時上升至一預(yù)設(shè)電壓值。
[0069]接著，反饋放大電路31會在雙極性晶體管Ql基射極電壓VBE已上升到達預(yù)設(shè)電壓值后持續(xù)運作，以繼續(xù)增加雙極性晶體管Ql基射極電壓VBE，使雙極性晶體管Ql的電流增益值(beta)上升至一穩(wěn)定值。于本實施例中，所述電流增益值穩(wěn)定值表示雙極性晶體管Ql工作于穩(wěn)定的基射極電壓VBE并產(chǎn)生穩(wěn)定的射極電流IE。另外，于雙極性晶體管Ql的電流增益值上升至穩(wěn)定值時，即通過快門控制信號觸發(fā)快門電路33，以啟動感光元件的曝光時間，使存儲單元Cl可經(jīng)雙極性晶體管Ql射極與集電極，以穩(wěn)定的射極電流IE進行放電。據(jù)此，雙極性晶體管像素電路3可適當(dāng)準(zhǔn)確地提取于被雙極性晶體管像素電路3所覆蓋的工作平面的影像數(shù)據(jù)。
[0070]總而言之，雙極性晶體管像素電路3的雙極性晶體管Ql可于光源開啟后，快速運作于穩(wěn)定的電流增益值(例如，30)，以縮短雙極性晶體管Ql所需的預(yù)閃時間，進而可減少雙極性晶體管像素電路3的功率消耗。
[0071]于本實施例中，感光元件包括光二極管H)。反饋放大電路31包括P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MP1、N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MNl以及N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MN2。快門電路33包括N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MN3以及P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MP2。電流產(chǎn)生單元35包括耦合電容C2。
[0072]具體來說，雙極性晶體管Ql的集電極通過接地端GND接地。光二極管H)的陰極耦接于雙極性晶體管Ql的基極，光二極管H)的陽極耦接于接地端GND。光二極管H)的陰極并耦接于雙極性晶體管Ql的集電極。換句話說，光二極管ro耦接于雙極性晶體管Ql的基極與接地端GND之間。
[0073]耦合電容C2耦接于雙極性晶體管Ql的基極與觸發(fā)端TRIG之間。耦合電容C2的第一端耦接于雙極性晶體管Ql的基極，而耦合電容C2的第二端耦接于觸發(fā)端TRIG。藉此，當(dāng)率禹合電容C2的第二端接收到觸發(fā)信號的一下降沿(falling edge)時,稱合電容C2的第一端會對應(yīng)產(chǎn)生并輸出第二脈沖基極電流Ibb至雙極性晶體管Ql的基極。
[0074]反饋放大電路31的P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MPl耦接于電源端VDDA，以接收操作電壓。P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MPl的漏極耦接于N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MNl的柵極以及N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MN2的漏極。P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MPl的柵極耦接于偏壓端VBIAS，以接收偏壓電壓。N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MN2的柵極耦接于雙極性晶體管Ql的基極、耦合電容C2的第一端以及光二極管H)的陰極。
[0075]此外，N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MNl的源極耦接于雙極性晶體管Ql的射極。N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MNl的漏極耦接于快門電路33中N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MN3的源極。N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MNl的漏極也耦接于快門電路33的P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MP2的漏極。N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MN3的漏極耦接于控制端VRST,以于預(yù)閃時間內(nèi)接收供應(yīng)電壓。N型金屬氧化物
[0076]半導(dǎo)體晶體管MN3的柵極耦接于P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MP2的柵極。P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MP2的源極耦接于存儲電容Cl的第一端。存儲電容Cl的第二端耦接于接地端GND。N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MN3的柵極以及P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MPl的柵極并耦接于快門端SHUTTER，以接收快門控制信號，并選擇性地提供存儲電容Cl 一放電路徑，以供存儲電容Cl通過射極電流IE進行放電，并控制光二極管H)的曝光時間。
[0077]另外，處理器分別耦接于偏壓端VBIAS、觸發(fā)端TRIG以及快門端SHUTTER。處理器用以根據(jù)一預(yù)定幀速率來控制雙極性晶體管像素電路3的運作。
[0078]以下更詳細(xì)地說明雙極性晶體管像素電路3的運作方式。請參照圖4并配合參照圖3，其中，圖4是本發(fā)明實施例提供的雙極性晶體管像素電路的運作波形示意圖。
[0079]當(dāng)光學(xué)導(dǎo)航裝置操作于運作模式(run mode)時，電源端VDDA會接收外部提供的一操作電壓，而偏壓端VBIAS則固定輸出一偏壓電壓至P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MPl的柵極，以調(diào)整P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MPl的阻抗值至一固定值?？刂贫薞RST則接收一供應(yīng)電壓，以控制快門電路33的運作。應(yīng)當(dāng)理解的事，操作電壓、偏壓電壓以及供應(yīng)電壓可以依據(jù)雙極性晶體管像素電路的運作需求來設(shè)置。
[0080]在每一幀的開始時(即時間點Tl)，處理器輸出正電壓電平的第一控制信號(例如，高電平使能脈沖信號)開啟光源，以照射對應(yīng)光學(xué)導(dǎo)航裝置的工作平面。光二極管ro會根據(jù)光線的光強度產(chǎn)生第一基極電流IB，以增加雙極性二極管Ql的基極電壓，其中，光線是光源照射工作平面產(chǎn)生的反射光線。同時，處理器輸出負(fù)電壓的觸發(fā)信號(例如，低電平使能低電平使能脈沖信號)經(jīng)觸發(fā)端TRIG輸入至耦合電容C2的第二端，以產(chǎn)生電子形成第二脈沖基極電流Ibb，使雙極性晶體管Ql的基極電壓VB略微下降。更具體地說，耦合電容C2會于接收到觸發(fā)信號的一下降沿時，產(chǎn)生第二脈沖基極電流Ibb (如高電平正脈沖信號(positive pulse)),以降低雙極性晶體管Ql的基極電壓VB。
[0081]當(dāng)雙極性晶體管Ql的基極電壓VB下降時，N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MN2的柵極電壓VGN2也會隨之下降，使N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MN2的阻抗值上升。本發(fā)明【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員皆知增加N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MN2的阻抗值，即降低P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MPl的漏源極跨壓，因此會增加N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MNl的柵極電壓VGNl。當(dāng)增加N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MNl的柵極電壓VGNl時，也會增加雙極性晶體管Ql的射極電壓VE，從而得以使雙極性晶體管Ql的基極與射極之間的跨壓(例如，基射極電壓VBE)上升至預(yù)設(shè)電壓值。
[0082]所述預(yù)設(shè)電壓值可以為基射極電壓VBE的四分之一、二分之一或是四分之三，使雙極性晶體管Ql可以工作于穩(wěn)定的電流增益值(例如，30)。須說明的是，預(yù)設(shè)電壓值會依據(jù)雙極性晶體管Ql的類型或?qū)嶋H實施方式而有所不同。
[0083]在時間點Tl之后，雙極性晶體管Ql的基極與射極之間的跨壓(例如，基射極電壓VBE)會持續(xù)的上升直到雙極性晶體管Ql工作于穩(wěn)定的該電流增益值，即時間點T2。時間點Tl與時間點T2之間的時間即為雙極性晶體管像素電路3的預(yù)閃時間。詳細(xì)地說，如上所述，預(yù)閃時間是自光源開啟至雙極性晶體管工作于穩(wěn)定的電流增益值所需時間。此外，預(yù)閃時間可以是預(yù)先設(shè)定并存儲于處理器。舉例來說，預(yù)閃時間可以是根據(jù)雙極性晶體管Ql的規(guī)格書(datasheet)中電流電壓特性(I_V characteristic)來決定雙極性晶體管Ql的穩(wěn)定運作所需的電流增益值，并通過對雙極性晶體管Ql進行測試以驗證雙極性晶體管Ql獲取該所需電流增益值所需的時間。
[0084]在時間點T2時，處理器會輸出一具有負(fù)電壓電平的快門信號(例如，低電平使能脈沖信號)，以導(dǎo)通P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MP2，并截止N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管麗3的運作，以啟動曝光時間。于曝光時間(即自時間點T2至?xí)r間點T3)，存儲電容Cl會通過雙極性晶體管Ql穩(wěn)定產(chǎn)生射極電流IE，進行放電，以對應(yīng)提取影像數(shù)據(jù)。存儲電容Cl的電壓VCl會隨存儲電容Cl經(jīng)P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MP2、N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MNl以及雙極性晶體管Ql形成的放電路徑放電而逐漸下降。
[0085]于時間點T3，處理器同時關(guān)閉光源、快門電路33以及電流產(chǎn)生單元35的運作。例如，處理器可輸出具有低電壓電平的第一控制信號來關(guān)閉光源以及通過輸出具有正電壓電平的快門控制信號來使P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MP2與N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MN3截止運作。同時，處理器可以切換觸發(fā)信號或反轉(zhuǎn)觸發(fā)信號的極性，例如:將觸發(fā)信號的電壓電平由負(fù)電壓電平切換至正電壓電平以使耦合電容C2產(chǎn)生另一個第二脈沖基極電流，形成一負(fù)電壓脈沖信號至雙極性二極管Ql的基極。于時間點T3之后，雙極性二極管Ql的基射極電壓VBE開始下降直至射極電流IE下降為零。
[0086]接著，請參考圖5并同時參考圖4，圖5是本發(fā)明實施例提供不同雙極性晶體管像素電路架構(gòu)的預(yù)閃時間的運作波形比較圖。圖5主要比較傳統(tǒng)的雙極性晶體管像素電路在光源持續(xù)的開啟下、圖1所示的雙極性晶體管像素電路9以及本實施例提供的雙極性晶體管像素電路3運作所需的預(yù)閃時間。
[0087]曲線C51代表傳統(tǒng)的雙極性晶體管像素電路輸出的數(shù)字值(ADC output)與預(yù)閃時間的關(guān)系曲線。曲線C53代表圖1所示的雙極性晶體管像素電路輸出的數(shù)字值與預(yù)閃時間的關(guān)系曲線。曲線C55代表圖3所示的雙極性晶體管像素電路輸出的數(shù)字值與預(yù)閃時間的關(guān)系曲線。
[0088]由圖5可知，雖然傳統(tǒng)的雙極性晶體管像素電路在光源持續(xù)開啟下，會產(chǎn)生穩(wěn)定基射極電壓故所輸出的數(shù)字值也為穩(wěn)定(也即無需預(yù)閃時間)。然而，由于光源的不斷開啟造成不必要電力消耗。而如曲線C53以及曲線C55所描述的，相較于圖1所示的傳統(tǒng)雙極性晶體管像素電路9需具約220微秒的預(yù)閃時間，本實施例的雙極性晶體管像素電路3僅需具約30微秒的預(yù)閃時間。因此，本實施例的雙極性晶體管像素電路3可有效地縮短預(yù)閃時間，并減少電路中光源運作產(chǎn)生的電流消耗，從而減少整體電路的功率消耗。
[0089]相較于圖1的傳統(tǒng)雙極性二極管像素電路中的雙極性晶體管的基射極電壓于每一幀開始時為低電壓電平(例如，28%)，雙極性晶體管像素電路3的雙極性晶體管Ql的基射極電壓會于每一幀開始時瞬間上升至一高電壓電平(例如，83%)，從而，雙極性晶體管像素電路3可以有效地縮短雙極性二極管Ql所需的預(yù)閃時間，例如，可減少86.3%的預(yù)閃時間。要說明的是，圖5僅是用以描述雙極性晶體管像素電路的運作示意圖，并不用以限定本發(fā)明。
[0090]值得一提的是，本發(fā)明實施例的光源可以為發(fā)光二極管(light-emittingd1de, LED)或是激光二極管(laser d1de, LD)。處理器可以為中央處理單元(centralprocessing unit)、微控制器(microcontroller)或是嵌入式控制器(embeddedcontroller)等處理芯片利用程序源代碼編譯方式來實現(xiàn)且設(shè)置于光學(xué)導(dǎo)航裝置，但本實施例并不以此為限。
[0091]存儲電容Cl的電容容量可以根據(jù)雙極性晶體管像素電路3的尺寸來設(shè)計配置。例如，若雙極性晶體管像素電路3的大小為50um，則存儲電容Cl的電容容量可為280毫微法拉(fF)。耦合電容C2的電容容量為10毫微法拉(fF)。然而，耦合電容C2的實際電容容量可以是依據(jù)雙極性晶體管像素電路3的實際運作需求來設(shè)計配置，本實施例并不限制。
[0092]請復(fù)參考圖4，光源開啟的啟動時間(例如，第一控制信號的脈沖持續(xù)時間)是由雙極性晶體管Ql的預(yù)閃時間與感光元件的曝光時間所決定。因此，第一控制信號的脈沖持續(xù)時間等于預(yù)閃時間與曝光時間的總和，也即，從時間點Tl至?xí)r間點T3，其中，曝光時間是在預(yù)閃時間之后開始。于本發(fā)明實施例，雙極性晶體管像素電路3需要約30微秒的預(yù)閃時間以及10微秒的曝光時間，因此，第一控制信號的脈沖持續(xù)時間為40微秒。
[0093]另外，觸發(fā)信號具有一預(yù)設(shè)脈沖持續(xù)時間，且預(yù)設(shè)脈沖持續(xù)時間的持續(xù)時間與光源的啟動時間相同。也就是說，如時間點Tl所示，觸發(fā)信號的下降沿與控制光源的第一控制信號的上升沿同步。另外，觸發(fā)信號的預(yù)設(shè)脈沖持續(xù)時間也與雙極性晶體管的預(yù)閃時間同步。換言之，于本實施例中，觸發(fā)信號的預(yù)設(shè)脈沖持續(xù)時間也是由雙極性晶體管的預(yù)閃時間與光二極管ro的曝光時間所決定。
[0094][影像傳感器的實施例]
[0095]請參照圖6，圖6是本發(fā)明實施例提供的一種影像傳感器的示意圖。影像傳感器6可適用于于光學(xué)導(dǎo)航裝置，例如光學(xué)鼠標(biāo)、觸控板(track pad)或是搖桿(joystick)。影像傳感器6包括光源61、像素陣列、處理器63以及存儲電容C3，其中像素陣列包括多個雙極性晶體管像素電路Pll?PMN。處理器63分別耦接于所述多個雙極性晶體管像素電路Pll?PMN、存儲電容C3以及光源61。于本實施例中，P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MP3用以作為一有源負(fù)載(active load),以經(jīng)控制端VRST提供恒定且可控制的一供應(yīng)電壓至各該快門電路33。
[0096]具體來說，P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MP3的柵極也耦接于處理器63。P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MP3的源極耦接于電源端VDDA，以接收一操作電壓VDD。P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MP3的漏極分別耦接于各該雙極性晶體管像素電路Pll?PMN的N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MN3的漏極，以提供供應(yīng)電壓至各該雙極性晶體管像素電路Pll?PMN的N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MN3的漏極。
[0097]處理器63根據(jù)影像傳感器6的預(yù)定幀速率來控制光源61以及所述多個雙極性晶體管像素電路Pl I?PMN的運作。所述預(yù)定幀速率可以依據(jù)影像傳感器6的實際運作需求，并以固件方式預(yù)先設(shè)定于處理器6。另外，于本實施例中，影像傳感器6的解析度為MxN。
[0098]當(dāng)光學(xué)導(dǎo)航裝置處于工作模式(run mode)時，各該雙極性晶體管像素電路(也即，雙極性晶體管像素電路Pll?PMN)的電源端VDDA會接收操作電壓VDD，而各該雙極性晶體管像素電路(也即，雙極性晶體管像素電路Pll?PMN)的偏壓端VBIAS接收穩(wěn)定的偏壓電壓VREF，以調(diào)整配置各該雙極性晶體管像素電路的P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MPl的阻抗值。處理器63可以通過改變P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MP3柵極電壓與調(diào)整P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管MPl的阻抗值來配置供應(yīng)電壓。應(yīng)當(dāng)理解的事，操作電壓VDD、偏壓電壓VREF以及供應(yīng)電壓可以是依據(jù)影像傳感器6的實際運作需求來設(shè)置。
[0099]在每一幀的開始時，處理器63輸出第一控制信號開啟光源61，以照射對應(yīng)光學(xué)導(dǎo)航裝置的一工作平面。光二極管ro會隨即根據(jù)光線611的光強度產(chǎn)生并輸出第一基極電流IB至對應(yīng)的雙極性二極管Ql的基極。處理器63同時輸出一觸發(fā)信號至雙極性晶體管像素電路Pll?PMN的耦合電容C2，以產(chǎn)生電子形成第二脈沖基極電流Ibb注入至雙極性晶體管Q1，使雙極性晶體管Ql的基極電壓VB略微下降。反饋放大電路31則運作以同時增加對應(yīng)的各該雙極性晶體管Ql的射極電壓VE，使基射極電壓VBE于光源61開啟時得以上升至一預(yù)設(shè)電壓值。雙極性晶體管Ql的基射極電壓VBE并會持續(xù)的上升直到雙極性晶體管Ql的電流增益值上升至一穩(wěn)定值，藉以完成該預(yù)閃時間。隨后，處理器63調(diào)整設(shè)定該供應(yīng)電壓，以觸發(fā)各該雙極性晶體管像素電路Pll?PMN的快門電路31，啟動曝光時間，使各該雙極性晶體管像素電路Pll?PMN的存儲電容Cl可對應(yīng)地以雙極性晶體管Ql的射極電流IE，進行放電。而后，處理器63關(guān)閉光源61與快門電路33，并將觸發(fā)信號由負(fù)電壓電平切換至正電壓電平，例如輸出正電壓電平的觸發(fā)信號。耦合電容C2即會對應(yīng)產(chǎn)生另一個第二脈沖基極電流，以形成一負(fù)電壓電平的脈沖信號至雙極性二極管Ql的基極。據(jù)此，影像傳感器6可通過縮短雙極性晶體管Q2的預(yù)閃時間，有效地降低運作時產(chǎn)生的功率消耗。
[0100]雙極性晶體管像素電路Pll?PMN的運作方式與圖3的雙極性晶體管像素電路的運作方式相同。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可以根據(jù)上述的電路架構(gòu)以及運作方式說明推知影像傳感器6的運作方式，故在此不加以贅述。
[0101]此外，處理器63可以根據(jù)實際的雙極性晶體管的類型以及影像傳感器6的運作需求，來對應(yīng)配置各該雙極性晶體管像素電路的預(yù)閃時間與曝光時間。
[0102]詳細(xì)地說，處理器63可以是根據(jù)光學(xué)導(dǎo)航裝置運作的工作平面的亮度(brightness)或是對比度(contrast)來決定快門控制信號的持續(xù)時間(也即曝光時間)。公知當(dāng)工作平面的亮度越暗，所需觸發(fā)信號的脈沖持續(xù)時間越長，而當(dāng)工作平面的亮度越亮，則所需觸發(fā)信號的脈沖持續(xù)時間越短。
[0103]于一個實施方式中，處理器63可主動于預(yù)閃時間內(nèi)設(shè)定快門控制信號的脈沖持續(xù)時間。更詳細(xì)地說，處理器63可以是根據(jù)每一雙極性晶體管像素電路Pll?PMN所檢測到的數(shù)字值(ADC output value)來調(diào)整設(shè)定快門控制信號的脈沖持續(xù)時間，其中，數(shù)字值為一個計算產(chǎn)生的數(shù)字值(digitized value),且用以表示雙極性晶體管像素電路Pll?PMN中的存儲電容Cl所存儲的平均電荷。模擬數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換電路(圖未示)可以設(shè)置于存儲電容Cl與處理器63之間，以輸出對應(yīng)各該雙極性晶體管像素電路Pll?PMN的存儲電容Cl的數(shù)字值。
[0104]舉例來說，在預(yù)閃時間內(nèi)，處理器63可判斷所述多個數(shù)字值的平均值是否高于存儲于處理器63的最小數(shù)字閾值。當(dāng)處理器63判斷所述多個數(shù)字值的平均值低于最小數(shù)字閾值，則表示目前的工作平面太暗，處理器63即會于幾個幀(frame)內(nèi)，逐步增加雙極性晶體管像素電路PU?PMN的曝光時間，直到所述多個數(shù)字值的平均值高于最小數(shù)字閾值。
[0105]當(dāng)檢測到所述多個數(shù)字值的平均值高于最大數(shù)字閾值，則表示目前的工作平面的亮度太亮，此時，處理器63會開始降低曝光時間。最小數(shù)字閾值可以是對應(yīng)于影像傳感器6可接受工作平面的最小亮度值，而最大數(shù)字閾值則可以是對應(yīng)于影像傳感器6可接受的工作平面的最大亮度值。
[0106]同樣地，處理器63進一步可以利用計算出的平均值驗證晶體管像素電路Pll?PMN的預(yù)閃時間是否充足。
[0107]于另一實施方式中，處理器63可通過檢測影像傳感器6中存儲電容C3放電至一閾值(threshold voltage)所需時間，判斷影像傳感器6中各該雙極性晶體管像素電路Pll?PMN的快門控制信號所需的脈沖持續(xù)時間。接著，處理器63可根據(jù)存儲電容C3放電至該閾值所需的時間來計算與記錄曝光時間。處理器63并依據(jù)計算的曝光時間輸出快門控制信號觸發(fā)各該雙極性晶體管像素電路Pll?PMN的快門電路33的運作，以對應(yīng)提取所照亮的工作平面的影像數(shù)據(jù)。
[0108]于本實施例中，所述閾值可以是依據(jù)存儲電容C3的時間常數(shù)的整數(shù)倍或是存儲電容Cl的電容容量與影像傳感器6中雙極性晶體管Pll?PMN的數(shù)量的比值來定義。
[0109]據(jù)此，依據(jù)上數(shù)曝光時間的設(shè)定方式，每個幀(frame)的持續(xù)時間等于預(yù)閃時間、曝光持續(xù)的檢測時間以及曝光時間的總和，其中曝光時間與曝光持續(xù)檢測時間相同。例如，若預(yù)閃時間為30微秒、曝光持續(xù)時間為10微秒以及曝光時間為10微秒，則整個幀所需的時間為50微秒。
[0110]因此，使用雙極性晶體管像素電路Pll?PMN的影像傳感器6不但可以通過縮短雙極性晶體管Ql的預(yù)閃時間來減少每一幀的整體的耗電量，還可通過穩(wěn)定雙極性晶體管Ql的運作，提高光學(xué)導(dǎo)航裝置于較暗的工作平面的追蹤運作。具有雙極性晶體管像素電路Pll?PMN的影像傳感器6還可以主動根據(jù)光學(xué)導(dǎo)航裝置運作的工作平面的狀態(tài)來設(shè)置曝光時間，據(jù)以提聞雙極性晶體管像素電路的應(yīng)用范圍。
[0111][雙極性晶體管像素電路的方法]
[0112]由上述實施例的說明，本發(fā)明可歸納出一種影像傳感器中雙極性晶體管像素電路的驅(qū)動方法。請參照圖7并配合參照圖3，圖7是本發(fā)明實施例提供的一種雙極性晶體管像素電路的驅(qū)動方法的流程示意圖。雙極性晶體管像素電路耦接于處理器(圖未示)，其中，驅(qū)動方法可以是以固件設(shè)計方式來實現(xiàn)。
[0113]于步驟SlOl中，處理器決定雙極性晶體管Ql的預(yù)閃時間，且所述預(yù)閃時間是預(yù)先以固件設(shè)計方式寫入于處理器中。于步驟S103中，在每一巾貞開始時,處理器會輸出高電壓電平的第一控制信號，以開啟光源(圖未示)，產(chǎn)生一光線照射感光元件(例如光二極管PD)。光二極管ro會根據(jù)感測到光線的光強度對應(yīng)產(chǎn)生第一基極電流IB，以增加雙極性二極管Ql的基極電壓VB。于步驟S105中，處理器通過輸出負(fù)電壓電平的觸發(fā)信號驅(qū)動電流產(chǎn)生單元35 (例如耦合電容C2)，以產(chǎn)生第二脈沖基極電流Ibb降低該雙極性晶體管Ql的基極電壓VB。具體而言，電流產(chǎn)生單元35會于接收到觸發(fā)信號的一下降沿時，產(chǎn)生第二脈沖基極電流Ibb (如高電平脈沖信號)，降低雙極性晶體管Ql的基極電壓VB。于步驟S107中，反饋放大電路31運作以增加雙極性晶體管Ql的射極電壓VE，以使雙極性晶體管Ql的基射極電壓VBE上升至一預(yù)設(shè)電壓值。于步驟S109中，處理器判斷預(yù)閃時間是否已屆滿。當(dāng)處理器判斷預(yù)閃時間已經(jīng)屆滿時，執(zhí)行步驟S111。反之，若處理器判斷預(yù)閃時間尚未屆滿，則執(zhí)行步驟S109。
[0114]于步驟Slll中，處理器并于預(yù)閃時間之后通過輸出快門控制信號觸發(fā)快門電路33，啟動感光元件(例如光二極管PD)的曝光時間。其中，快門控制信號的脈沖持續(xù)時間可以是預(yù)先設(shè)定于處理器。或者如前述，處理器可以是根據(jù)工作平面的亮度來設(shè)定曝光時間。例如，處理器可根據(jù)于每一幀中光二極管感測到的光度決定曝光時間。
[0115]接著，于步驟S113中，處理器可驅(qū)動雙極性晶體管像素電路3提取相對應(yīng)的工作平面的一影像數(shù)據(jù)，之后，處理器關(guān)閉快門電路(步驟S115)。同時，處理器通過切換觸發(fā)信號或反轉(zhuǎn)觸發(fā)信號的極性，使電流產(chǎn)生單元35產(chǎn)生另一第二脈沖基極電流，以形成一負(fù)電壓電平的脈沖信號至雙極性晶體管Ql (步驟S117)。于步驟S119中，處理器關(guān)閉光源。
[0116]綜合上述，本發(fā)明實施例提供的雙極性晶體管像素電路、其驅(qū)動方法以及影像傳感器可適用于一光學(xué)導(dǎo)航裝置。所述雙極性晶體管像素電路可通過于每一幀開始時，提供額外的脈沖基極電流，使雙極性晶體管得以在光源開啟時快速提升其基射極電壓至一預(yù)設(shè)電壓值，有效地縮短預(yù)閃時間。
[0117]據(jù)此，可有效地降低雙極性晶體管像素電路于每一幀的功率消耗。另外，也同時可通過快速地穩(wěn)定雙極性晶體管于每一幀的開始的運作，有效地改善提升光學(xué)導(dǎo)航裝置的于較暗的工作平面的追蹤運作。
[0118]以上所述僅為本發(fā)明的實施例，其并非用以限定本發(fā)明的保護范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神與范圍內(nèi)，所作的更動及潤飾的等效替換，仍為本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙極性晶體管像素電路，其特征在于包括: 一雙極性晶體管，該雙極性晶體管的集電極耦接于一接地端； 一感光元件，具有一第一端與一第二端，該第一端耦接于該雙極性晶體管的基極，而該第二端耦接于該接地端，該感光元件用以根據(jù)一光線的光強度產(chǎn)生一第一基極電流，其中，該光線是由一光源產(chǎn)生； 一反饋放大電路，耦接于該雙極性晶體管的基極與該雙極性晶體管的射極，該反饋放大電路用以根據(jù)該光線的光強度增加該雙極性晶體管的射極電壓； 一快門電路，耦接于該反饋放大電路，用以根據(jù)一快門控制信號控制該感光元件的一曝光時間；以及 一電流產(chǎn)生單元，耦接于該雙極性晶體管的基極，電流產(chǎn)生單元于接受到一觸發(fā)信號時，輸出一第二脈沖基極電流至該雙極性晶體管的基極； 其中，當(dāng)該光源開啟時，該電流產(chǎn)生單元于接收到該觸發(fā)信號時，產(chǎn)生該第二脈沖基極電流，使該雙極性晶體管的基極電壓下降，并該反饋放大電路運作以增加該雙極性晶體管的射極電壓，以使該雙極性晶體管的基射極電壓上升至一預(yù)設(shè)電壓值。
2.如權(quán)利要求1所述的雙極性晶體管像素電路，其中該電流產(chǎn)生單元包括: 一耦合電容，該耦合電容的第一端耦接于該雙極性晶體管的基極，而該耦合電容的第二端用以接收該觸發(fā)信號。
3.如權(quán)利要求1所述的雙極性晶體管像素電路，其中該觸發(fā)信號為一低電平使能脈沖信號，其中該觸發(fā)信號的脈沖持續(xù)時間與該光源的一啟動時間同步。
4.如權(quán)利要求3所述的雙極性晶體管像素電路，其中該觸發(fā)信號具有一預(yù)設(shè)脈沖持續(xù)時間，且該預(yù)設(shè)脈沖持續(xù)時間由該雙極性晶體管的一預(yù)閃時間與該感光元件的一曝光時間所決定的，該曝光時間是在該預(yù)閃時間之后開始，其中該預(yù)閃時間是自該光源開啟至該雙極性晶體管工作于穩(wěn)定的一電流增益值所需時間。
5.如權(quán)利要求3所述的雙極性晶體管像素電路，其中該感光元件在該預(yù)閃時間內(nèi)依據(jù)照射于該感光元件的該光線的光強度輸出該第一基極電流至該雙極性晶體管的基極，而該電流產(chǎn)生單元于接收到該觸發(fā)信號的一下降沿時，輸出該第二脈沖基極電流至該雙極性晶體管的基極，以降低該雙極性晶體管的基極電壓。
6.如權(quán)利要求3所述的雙極性晶體管像素電路，其中該曝光時間是依據(jù)該感光元件所檢測到該光線的光強度來設(shè)定的。
7.如權(quán)利要求1所述的雙極性晶體管像素電路，還包括: 一存儲電容，該存儲電容的第一端耦接于該快門電路，而該存儲電容的第二端耦接于該接地端。
8.如權(quán)利要求7所述的雙極性晶體管像素電路，其中該快門電路于該在該曝光時間被觸發(fā)，以使該存儲電容經(jīng)該雙極性晶體管的射極與集電極進行放電。
9.如權(quán)利要求7所述的雙極性晶體管像素電路，其中該快門電路包括: 一第一 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，該第一 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的漏極耦接于一控制端，以接收一供應(yīng)電壓，該第一 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的源極耦接于該反饋放大電路，該第一 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的柵極用以接收該快門控制信號；以及 一第一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，該第一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的漏極耦接于該第一 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的源極，該第一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的源極耦接于該存儲電容的第一端，該第一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的柵極用以接收該快門控制信號。
10.如權(quán)利要求9所述的雙極性晶體管像素電路，其中該反饋放大電路包括: 一第二 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，該第二 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的源極耦接一電源端，以接收一操作電壓，該第二 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的柵極用以接收一偏壓電壓； 一第二 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，該第二 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的漏極耦接于該第一N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的源極以及該第一P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的漏極，該第二N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的源極耦接于該雙極性晶體管的射極，該第二 N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的柵極耦接于該第二 P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的漏極；以及 一第三N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，該第三N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的漏極耦接于該第二P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的漏極與該第二N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的柵極之間的接點，該第三N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的源極耦接于該接地端，該第三N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的柵極耦接于該雙極性晶體管的基極及該感光元件的該第一端。
11.如權(quán)利要求1所述的雙極性晶體管像素電路，其中該電流產(chǎn)生單元在接收到該觸發(fā)信號的該下降沿時，通過注入電子至該雙極性晶體管的基極，產(chǎn)生該第二脈沖基極電流，使該雙極性晶體管的基極電壓下降。
12.如權(quán)利要求1所述的雙極性晶體管像素電路，其中該感光元件為一光二極管，該第一端為該光二極管的陰極，該第二端為該光二極管的陽極。
13.一種影像傳感器，適用于一光學(xué)導(dǎo)航裝置，其特征在于包括: 一光源，用以根據(jù)一第一控制信號照明該光學(xué)導(dǎo)航裝置運作的一工作平面； 一像素陣列，包括多個雙極性晶體管像素電路，該像素陣列用以提取相對應(yīng)該工作平面的一影像，各該雙極性晶體管像素電路包括: 一雙極性晶體管，其集電極耦接于一接地端； 一感光元件，具有一第一端與一第二端，該第一端耦接于該雙極性晶體管的基極，而該第二端耦接于該接地端，該感光元件用以根據(jù)感測到一光線的光強度產(chǎn)生一第一基極電流，其中，該光線為該光源照射該工作平面產(chǎn)生的一反射光線； 一反饋放大電路，耦接于該雙極性晶體管的基極與該雙極性晶體管的射極，該反饋放大電路用以根據(jù)該光線的光強度來增加該雙極性晶體管的射極電壓； 一快門電路，耦接于該反饋放大電路，用以根據(jù)一快門控制信號控制該感光元件的一曝光時間；及 一電流產(chǎn)生單元，耦接于該雙極性晶體管的基極，當(dāng)接受到一觸發(fā)信號時，輸出一第二脈沖基極電流至該雙極性晶體管的基極； 其中該電流產(chǎn)生單元于接收到該觸發(fā)信號時，產(chǎn)生該第二脈沖基極電流，使該雙極性晶體管的基極電壓下降，并該反饋放大電路運作以增加該雙極性晶體管的射極電壓，以使該雙極性晶體管的基射極電壓于該光源開啟時上升至一預(yù)設(shè)電壓值；以及 一處理器，分別耦接于所述多個雙極性晶體管像素電路與該光源，且該處理器用以根據(jù)一預(yù)定幀速率產(chǎn)生該第一控制信號、該觸發(fā)信號以及該快門控制信號，以分別控制該光源、該電流產(chǎn)生單元與快門電路的運作。
14.如權(quán)利要求13所述的影像傳感器，其中該電流產(chǎn)生單元包括: 一耦合電容，該耦合電容的第一端耦接于該雙極性晶體管的基極，而該耦合電容的第二端用以接收該觸發(fā)信號。
15.如權(quán)利要求13所述的影像傳感器，其中該觸發(fā)信號為一低電平使能脈沖信號，且該第一控制信號為一高電平使能脈沖信號，其中，該觸發(fā)信號與該第一控制信號同步。
16.如權(quán)利要求13所述的影像傳感器，其中該觸發(fā)信號以及該第一控制信號與該預(yù)定幀速率同步。
17.如權(quán)利要求15所述的影像傳感器，其中該觸發(fā)信號具有一預(yù)設(shè)脈沖持續(xù)時間，且該預(yù)設(shè)脈沖持續(xù)時間由該雙極性晶體管的一預(yù)閃時間與該感光元件的一曝光時間所決定的，該曝光時間是在該預(yù)閃時段之后開始，其中該預(yù)閃時間是自該光源開啟至該雙極性晶體管工作在穩(wěn)定的一電流增益值所需時間。
18.如權(quán)利要求15所述的影像傳感器，其中該預(yù)閃時間是預(yù)先決定并存儲于該處理器。
19.如權(quán)利要求15所述的影像傳感器，其中該感光元件在該預(yù)閃時間內(nèi)依據(jù)照射于該感光元件的該光線的光強度輸出該第一基極電流至該雙極性晶體管的基極，而該電流產(chǎn)生單元于接收到該觸發(fā)信號的一下降沿時，輸出該第二脈沖基極電流至該雙極性晶體管的基極，以降低該雙極性晶體管的基極電壓。
20.如權(quán)利要求13所述的影像傳感器，其中該雙極性晶體管像素電路還包括: 一第一存儲電容，該第一存儲電容的第一端耦接于該快門電路，該第一存儲電容的第~■端稱接于該接地端。
21.如權(quán)利要求13所述的影像傳感器，其中該處理器根據(jù)該感光元件所檢測到該光線的光強度來設(shè)定該快門電路的該曝光時間。
22.如權(quán)利要求13所述的影像傳感器，還包括: 一第二存儲電容，該第二存儲電容的第一端耦接所述多個雙極性晶體管像素電路，該第二存儲電容的第二端耦接于該接地端。
23.如權(quán)利要求22所述的影像傳感器，其中該處理器用以根據(jù)該第二存儲電容放電至一閾值所需時間來決定各該快門電路中的該曝光時間。
24.如權(quán)利要求13所述的影像傳感器，其中該光學(xué)導(dǎo)航裝置是一光學(xué)鼠標(biāo)。
25.一種雙極性晶體管像素電路的驅(qū)動方法，其特征在于該雙極性晶體管像素電路包括一感光元件、一雙極性晶體管、一反饋放大電路、一快門電路以及一電流產(chǎn)生單元，且該驅(qū)動方法包括: 開啟一光源照射該感光兀件，以產(chǎn)生一第一基極電流建立該雙極性晶體管的基極電壓； 該電流產(chǎn)生單元于接收一觸發(fā)信號的一下降沿時，產(chǎn)生一第二脈沖基極電流，以降低該雙極性晶體管的基極電壓；以及 驅(qū)動該反饋放大電路根據(jù)一光線的光強度來增加該雙極性晶體管的射極電壓，以使該雙極性晶體管的基射極電壓于該光源開啟時上升至一預(yù)設(shè)電壓值。
26.如權(quán)利要求25所述的驅(qū)動方法,其中該觸發(fā)信號為一低電平使能脈沖信號,且該觸發(fā)信號與該光源的一啟動時間同步。
27.如權(quán)利要求25所述的驅(qū)動方法，其中在開啟該光源以及提供該觸發(fā)信號的所述多個步驟之前，包括: 決定該雙極性晶體管的一預(yù)閃時間； 其中，該預(yù)閃時間是自該光源開啟至該雙極性晶體管工作于穩(wěn)定的一電流增益值所需時間。
28.如權(quán)利要求27所述的驅(qū)動方法，其中在使該雙極性晶體管的基射極電壓上升至該預(yù)設(shè)電壓值的該步驟之后，包括: 提供一快門控制信號以觸發(fā)該快門電路啟動一曝光時間，其中該曝光時間是在該預(yù)閃時間之后開始； 在該曝光時間內(nèi)提取一影像數(shù)據(jù)； 切換該觸發(fā)信號的邏輯電壓電平，以使該電流產(chǎn)生單元產(chǎn)生另一該第二脈沖基極電流；以及 關(guān)閉該光源。
29.如權(quán)利要求28所述的驅(qū)動方法，其中在提供該快門控制信號的該步驟之前，包括: 檢測照射該感光元件上的該光線的光強度；以及 根據(jù)該感光元件所檢測到的該光線的光強度來決定該曝光時間。
30.如權(quán)利要求28所述的驅(qū)動方法，其中該曝光時間是在該預(yù)閃時間之后開始。
【文檔編號】G06F1/32GK104345865SQ201310643182
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月7日
【發(fā)明者】林煒績 申請人:原相科技股份有限公司