[发明专利]电流驱动的像素电路以及相关的图像传感器

说明书

本发明公开一种电流驱动的像素电路以及相关的图像传感器，其中图像传感器包含一像素电路阵列以及一电流参考电路。该像素电路阵列包含复数个像素电路。其中，每一像素电路包含：一感光元件以及一电源元件。该感光元件针对光照改变其阻抗。该电源元件用于选择性地提供一驱动电流给该感光元件。该电流参考电路包含一电流源，其中，该电源元件分别依据该电流源上的一参考电流，提供该驱动电流。

技术领域

本发明涉及光学传感领域，尤其涉及一种通过电流驱动感光元件的像素电路，以及相关的图像传感器。

背景技术

图像传感器是一种撷取光线并将其转换成电子信号，从而形成图像或视频的半导体元件。这种装置广泛地使用在各种应用中。

图像传感器通常通过由复数个像素电路组成的阵列来撷取图像。现有的像素电路结构如图1所示，像素电路10包含感光元件20、开关元件SW1(重置开关)、开关元件SW2(读取开关)、以及寄生电容C_PD。像素电路10的运作主要分作三个阶段，一是重置阶段，二是感光阶段、三是读出阶段。在重置阶段中，开关元件SW1导通，电源电压对感光元件20供电，从而将寄生电容C_PD与感光元件20的端点充电至电源电压的准位。接着，在感光阶段，开关元件SW1断开，此时寄生电容C_PD会通过感光元件20对地放电，感光元件20开始曝光，待曝光完成后，进入读出阶段，开关元件SW2导通。外部的读出电路从感光元件20的端点，读出感光信号V_sensed。

然而，在这种架构中，感光信号V_sensed正比于感光元件20的阻抗值(如感光电阻R₀的电阻值)以及寄生电容C_PD的电容值的乘积的指数。因此，感光信号V_sensed与光照变化(即感光电阻R₀的阻抗变化)并非线性关系。如此使得像素电路10仅在特定光强区间对光照敏感。另一方面，这个架构是通过电源电压对寄生电容C_PD充电，从而驱动像素电路10，而且在感光时，必须让寄生电容C_PD通过感光元件20对地放电，才能反映出光照变化，因此需要一定的充放电时间，才能准确地掌握光照变化。这也造成了像素电路10反应时间的限制。

为了解决以上的问题，本发明提出一种改良的像素电路。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种创新的像素电路架构，以及相关图像传感器。其中，本发明通过在图像传感器中设置电流镜，从而以电流的形式驱动像素电路中的感光元件。有别于现有技术通过重置开关来驱动感光元件，本发明中像素电路的感光信号与感光元件的阻抗成线性关系，这可让图像传感器对所有的光强区间敏感，拥有较好的感光效果。

本发明的一个实施例公开了一种图像传感器，该图像传感器包含：一像素电路阵列以及一电流参考电路。该像素电路阵列包含复数个像素电路，其中每一像素电路包含：一感光元件以及一电源元件。该感光元件针对光照改变其阻抗。该电源元件用于选择性地提供一驱动电流给该感光元件。该电流参考电路包一电流源，其中，该电源元件分别依据该电流源上的一参考电流，提供该驱动电流。其中，该一个或多个像素电路中的该电源元件分别依据该电流源上的一参考电流，提供该驱动电流。

本发明的一个实施例公开了一种像素电路。该像素电路含：一感光元件以及一电源元件。该感光元件针对光照改变其阻抗。该电源元件用于选择性地提供一驱动电流给该感光元件。其中，该电源元件辅助外部的一电流参考电路形成一电流镜。该电源元件根据该电流参考电路中一电流源上的一参考电流来产生该驱动电流。

附图说明

图1为现有像素电路的电路架构图。

图2为根据本发明实施例一的像素电路示意图。

图3为基于图2中实施例一的像素电路所实现的图像传感器示意图。

图4为根据本发明实施例二的图像传感器示意图。