影像傳感器以及影像感測方法
【技術領域】
[0001]本發明所揭露的實施例涉及影像感測，尤其涉及一種應用于影像傳感器的設計以及相關影像感測方法。
【背景技術】
[0002]請參考圖1,其為現有的4_Τ(4個晶體管)架構的感光像素及控制電路的架構圖，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所感應產生的電子會經由開關104 (由晶體管實現)進入隨耦器108 (由晶體管實現)，進而將光電二極管102所感應產生的電子轉換為電壓，再經由開關110輸出至后續的讀取電路，并藉由晶體管106以及開關104來重置光電二極管102以進行下一次的感光程序。然而，當像素的尺寸隨著工藝的發展而越縮越小時，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，已成為此領域中亟需解決的問題。
【發明內容】
[0004]本發明的目的之一在于提供一種應用于前照度的影像傳感器以及相關影像感測方法。
[0005]依據本發明的第一實施例，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像素單元的感光值，并將感光值轉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]依據本發明的第二實施例，揭露一種應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；在轉移程序中利用控制電路來控制像素單元所產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裝置以及像素陣列，可以使光學裝置不需為了維持填充因子而改采制作較復雜的后感光式影像傳感器，因而達到簡化設計的功效。
【附圖說明】
[0008]圖1為現有的4-T架構的影像傳感器的架構圖。
[0009]圖2為本發明影像傳感器的示范性實施例的示意圖。
[0010]圖3為本發明影像傳感器的示范性實施例的電路架構圖。
[0011]圖4為本發明影像傳感器的示范性實施例的操作時序圖。
[0012]圖5為本發明影像傳感器的另一示范性實施例的電路架構圖。
[0013]【符號說明】
[0014]102光電二極管
[0015]104、110、308、3024、3042、3048、306、508、5086 開關
[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]在說明書及權利要求書中使用了某些詞匯來指稱特定的元件。所屬領域中技術人員應可理解，制造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及權利要求并不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及后續的權利要求中所提及的“包括”為開放式的用語，應解釋成“包括但不限定于”。
[0033]請參考圖2，其為本發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、電荷轉移控制電路208以及讀取電路210。像素陣列202設置于像素區域，儲存陣列204設置于儲存區域，儲存區域在像素區域的旁邊。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生以電荷(charge)為單位的感光值；然而，相較于傳統的前感光式影像傳感器的4T架構，大部分的晶體管(例如隨耦器以及開關等)都被設置在感光區域(即像素陣列202)之外的儲存陣列204以及控制電路206，此一設計即為本發明的精神所在，其優點可增加像素陣列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具有相對應于像素陣列202的個數的多個儲存單元，例如X (列)*Y (行)個儲存單元，分別對應至多個像素單元，其中每一儲存單元用以儲存相對應像素單元的感光值，并將感光值轉換為以電壓(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，其為本發明感光像素及控制電路的示范性實施例的電路架構圖。其中包括多個像素單元，應注意的是，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生感光值PS，以及另包含第一開關3024 (由晶體管實現)，用來依據控制電路206以決定是否導通。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)，用來將感光值PS轉換為感光電&V_PS ;第二開關3042(由晶體管實現)，用來依據控制電路206以決定是否導通；以及第三開關3048 (由晶體管實現)，用來依據控制電路206以決定是否導通以輸出感光電壓V_PS至讀取電路210。應注