影像傳感器以及影像感測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明所揭露的實施例涉及影像感測，尤其涉及一種應(yīng)用于影像傳感器的設(shè)計以及相關(guān)影像感測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]請參考圖1,其為現(xiàn)有的4_Τ(4個晶體管)架構(gòu)的感光像素及控制電路的架構(gòu)圖，也就是一個感光像素需包括四個晶體管，其中光電二極管102所感應(yīng)產(chǎn)生的電子會經(jīng)由開關(guān)104 (由晶體管實現(xiàn))進入隨耦器108 (由晶體管實現(xiàn))，進而將光電二極管102所感應(yīng)產(chǎn)生的電子轉(zhuǎn)換為電壓，再經(jīng)由開關(guān)110輸出至后續(xù)的讀取電路，并藉由晶體管106以及開關(guān)104來重置光電二極管102以進行下一次的感光程序。然而，當(dāng)像素的尺寸隨著工藝的發(fā)展而越縮越小時，對于前感光式的影像傳感器來說，由于控制電路中的晶體管以及繞線可能造成光線的阻擋，因此單位像素面積的實際感光面積也會越來越小，造成感光能力的下降。
[0003]因此，如何提高影像傳感器的填充因子(fill factor)，即提高實際感光面積/單位像素面積，已成為此領(lǐng)域中亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的之一在于提供一種應(yīng)用于前照度的影像傳感器以及相關(guān)影像感測方法。
[0005]依據(jù)本發(fā)明的第一實施例，揭露一種影像傳感器。影像傳感器包括像素陣列、儲存陣列以及控制電路。像素陣列具有多個像素單元，其中每一像素單元分別進行感光程序以及產(chǎn)生以電荷為單位的感光值；儲存陣列具有多個儲存單元，分別耦接至多個像素單元，其中每一儲存單元用以儲存相對應(yīng)像素單元的感光值，并將感光值轉(zhuǎn)換為以電壓為單位的感光電壓；控制電路分別耦接至像素陣列以及儲存陣列，用來控制像素陣列中每一像素單元產(chǎn)生感光值并將其輸出，以及控制儲存陣列中每一儲存單元接收感光值并輸出感光電壓。
[0006]依據(jù)本發(fā)明的第二實施例，揭露一種應(yīng)用于上述影像傳感器的影像感測方法，包括:在重置程序中利用控制電路將像素陣列中的像素單元，以及儲存陣列中相對應(yīng)于像素單元的儲存單元重置為初始值；在感光程序中使像素單元進行感光；在轉(zhuǎn)移程序中利用控制電路來控制像素單元所產(chǎn)生的感光值進入儲存單元；以及在讀出程序中利用控制電路來控制儲存單元中的感光值被讀取。
[0007]本發(fā)明所提出的影像傳感器可以提高前感光式影像傳感器的填充因子，特別是針對隨著工藝而日益縮小的光學(xué)裝置以及像素陣列，可以使光學(xué)裝置不需為了維持填充因子而改采制作較復(fù)雜的后感光式影像傳感器，因而達到簡化設(shè)計的功效。
【附圖說明】
[0008]圖1為現(xiàn)有的4-T架構(gòu)的影像傳感器的架構(gòu)圖。
[0009]圖2為本發(fā)明影像傳感器的示范性實施例的示意圖。
[0010]圖3為本發(fā)明影像傳感器的示范性實施例的電路架構(gòu)圖。
[0011]圖4為本發(fā)明影像傳感器的示范性實施例的操作時序圖。
[0012]圖5為本發(fā)明影像傳感器的另一示范性實施例的電路架構(gòu)圖。
[0013]【符號說明】
[0014]102光電二極管
[0015]104、110、308、3024、3042、3048、306、508、5086 開關(guān)
[0016]106晶體管
[0017]108、3046隨耦器
[0018]200、300、500影像傳感器
[0019]202像素陣列
[0020]204儲存陣列
[0021]206控制電路
[0022]208電荷轉(zhuǎn)移控制電路
[0023]210讀取電路
[0024]302像素單元
[0025]3022光電二極管
[0026]304、504儲存單元
[0027]3044、310、5082電容
[0028]312列像素共享線路
[0029]5084放大器
[0030]PS感光值
[0031]V_PS感光電壓
【具體實施方式】
[0032]在說明書及權(quán)利要求書中使用了某些詞匯來指稱特定的元件。所屬領(lǐng)域中技術(shù)人員應(yīng)可理解，制造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及權(quán)利要求并不以名稱的差異來作為區(qū)分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區(qū)分的準(zhǔn)則。在通篇說明書及后續(xù)的權(quán)利要求中所提及的“包括”為開放式的用語，應(yīng)解釋成“包括但不限定于”。
[0033]請參考圖2，其為本發(fā)明影像傳感器的示范性實施例的示意圖。影像傳感器200包括像素陣列202、儲存陣列204、控制電路206、電荷轉(zhuǎn)移控制電路208以及讀取電路210。像素陣列202設(shè)置于像素區(qū)域，儲存陣列204設(shè)置于儲存區(qū)域，儲存區(qū)域在像素區(qū)域的旁邊。像素陣列202主要用來感光，包括多個像素單元，例如X(列)*Y(行)個像素單元，其中每一像素單元會各自進行感光程序以及產(chǎn)生以電荷(charge)為單位的感光值；然而，相較于傳統(tǒng)的前感光式影像傳感器的4T架構(gòu)，大部分的晶體管(例如隨耦器以及開關(guān)等)都被設(shè)置在感光區(qū)域(即像素陣列202)之外的儲存陣列204以及控制電路206，此一設(shè)計即為本發(fā)明的精神所在，其優(yōu)點可增加像素陣列202的感光面積，即提高像素陣列202的填充因子(fill factor)。另一方面，儲存陣列204具有相對應(yīng)于像素陣列202的個數(shù)的多個儲存單元，例如X (列)*Y (行)個儲存單元，分別對應(yīng)至多個像素單元，其中每一儲存單元用以儲存相對應(yīng)像素單元的感光值，并將感光值轉(zhuǎn)換為以電壓(volt)為單位的感光電壓；而控制電路206分別耦接至像素陣列202以及儲存陣列204，用來控制像素陣列202中每一像素單元產(chǎn)生感光值并將其輸出，以及控制儲存陣列204中每一儲存單元接收感光值并輸出感光電壓至讀取電路210。在實際操作的時候，像素陣列202中的每一行(row)中的多個像素單元可以同時分別進行感光操作，例如從像素陣列202中的第一行像素單元開始，并待第一行像素單元的感光操作結(jié)束，且將感光值傳送到儲存單元之后，再進行第二行像素單元的感光操作，依序進行到第X行。儲存陣列內(nèi)的感光電壓可以逐行讀出或是逐幀讀出。
[0034]進一步來看，請參考圖3，其為本發(fā)明感光像素及控制電路的示范性實施例的電路架構(gòu)圖。其中包括多個像素單元，應(yīng)注意的是，影像傳感器300中僅僅繪示出像素陣列202的其中一列(column)上的某一個像素單元(例如圖3中的像素單元302)。如圖所示，像素單元302包括光電二極管3022，用來進行感光程序以產(chǎn)生感光值PS，以及另包含第一開關(guān)3024 (由晶體管實現(xiàn))，用來依據(jù)控制電路206以決定是否導(dǎo)通。同樣地，影像傳感器300中僅僅繪示出儲存陣列204的其中一列上的某一個儲存單元(例如圖3中的儲存單元304)，如圖所示，儲存單元304包括電容3044，用來儲存像素單元302所傳送來的感光值PS ；隨耦器3046(由晶體管實現(xiàn))，用來將感光值PS轉(zhuǎn)換為感光電&V_PS ;第二開關(guān)3042(由晶體管實現(xiàn))，用來依據(jù)控制電路206以決定是否導(dǎo)通；以及第三開關(guān)3048 (由晶體管實現(xiàn))，用來依據(jù)控制電路206以決定是否導(dǎo)通以輸出感光電壓V_PS至讀取電路210。應(yīng)注