预闪时间调整电路及使用其的影像感测器制造技术

本发明专利技术提供一种预闪时间调整电路。所述预闪时间调整电路包括第一预闪时间调整单元。第一预闪时间调整单元耦接于影像感测阵列。影像感测阵列包括多个像素单元。所述第一预闪时间调整单元包括连结切换模块以及储能电容。当影像感测阵列感测到光束时，连结切换模块选择性地导通其第一开关与储能电容，使储能电容开始向第一像素群中的多个第一像素单元充电，直至所述多个第一像素单元的多个双极性晶体管的基极-射极电压达稳态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种预闪时间调整电路，且特别是一种可自适性地调整影像感测阵列的预闪时间的预闪时间调整电路，及使用其的影像感测器。
技术介绍
光学鼠标通常包括用以照射一光学导航装置的工作平面的一光源以及具微型数字相机功能的影像感测器。影像感测器可用以连续检索对应被光学导航装置照亮的工作平面的多个影像以于光学鼠标因操作而于工作平面上移动时，通过依序比较检索的所述多个影像判断光学鼠标的移动速度与方向，藉以控制一显示屏幕上光标的运作。影像感测器包括了影像感测阵列。影像感测阵列中包括了多个像素单元，以检索光学导航装置所照射的工作表面的影像。请参阅图1以及图2。图1是传统的像素单元的电路示意图。图2是传统的像素单元的运作波形示意图。像素单元15包括P型金氧半场效晶体管MP1、N型金氧半场效晶体管MN1、N型金氧半场效晶体管MN2、N型金氧半场效晶体管MN3、P型金氧半场效晶体管MP2、双极性晶体管Q、感光元件PD以及电容C。P型金氧半场效晶体管MP1、N型金氧半场效晶体管MN1以及N型金氧半场效晶体管MN2共同组成回授放大电路150。N型金氧半场效晶体管MN3以及P型金氧半场效晶体管MP2共同组成快门电路151。回授放大电路150、快门电路151以及感光元件PD分别耦接于双极性晶体管Q。电容C耦接于快门电路151与接地端。电容C是用以储存感光元件PD所检索影像数据。像素单元15的操作方式如下。在每一帧(Frame)的开始，发光单元(图1未绘示)提供光束照射工作平面，使得工作平面反射该光束并产生反射光束。感光元件PD根据感测到的反射光线的光强度产生基极电流IB。接着，回授放大电路150开始建立双极性晶体管Q的基极-射极电压VBE，以增加双极性晶体管Q的电流增益值(beta)至达稳态，例如约30。电流增益值为双极性晶体管Q的集极电流IC与基极电流IB之间的比值。当双极性晶体管Q的基极-射极电压VBE达稳态，双极性晶体管Q已操作在稳定的电流增益值并稳定产生射极电流IE。快门电路151接着会被快门信号SHUTTER触发，使得电容C通过射极电流IE进行放电，以检索影像信息。据此，在快门电路151被触发时，电容C的跨压会因电容C通过射极电流IE经双极性晶体管Q的射极进行放电，而随之降低。自发光单元开始提供光束至双极性晶体管Q的基极-射极电压VBE达稳态所需时间被定义为像素单元15的预闪(Pre-Flash)时间。而从快门电路被触发的时间至完成检索影像所需时间则被定义为曝光时间。传统的影像感测器是将预闪时间设定为约为220微秒，而曝光时间为10微秒。然而，传统的影像感测器存在一个问题。根据影像数据的亮度不同，像素单元15需要的预闪时间也会不同。为了达到良好的影像品质，亮度较暗的影像数据需要足够的预闪时间。换言之，亮度越暗的影像数据需要更长的预闪时间。另一方面，亮度较亮的影像数据则不需要太长的预闪时间。目前传统的影像感测器是将设定为固定值。当像素单元15在检索亮度较亮的影像数据时，双极性晶体管Q的基极-射极电压VBE达稳态后，预闪时间并不会马上结束。简而言之，若配合亮度较暗的影像数据将预闪时间设定的太长，则发光单元会浪费一部分功率。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种预闪时间调整电路。所述预闪时间调整电路包括第一预闪时间调整单元。第一预闪时间调整单元耦接于影像感测阵列。该影像感测阵列包括多个像素单元。所述第一预闪时间调整单元包括连结切换模块以及储能电容。连结切换模块的第一开关耦接于影像感测阵列的第一像素群，且连结切换模块的第二开关耦接于电压源。储能电容的第一端耦接于连结切换模块，且储能电容的第二端接地。第一像素群包括所述多个像素单元的多个第一像素单元。当影像感测阵列感测到光束时，连结切换模块选择性地导通其第一开关与储能电容，使储能电容开始向第一像素群中的所述多个第一像素单元充电，直至所述多个第一像素单元的多个双极性晶体管的基极-射极电压达稳态。本专利技术实施例提供一种影像感测器。所述影像感测器包括影像感测阵列以及预闪时间调整电路。预闪时间调整电路包括第一预闪时间调整单元。第一预闪时间调整单元耦接于影像感测阵列。影像感测阵列包括多个像素单元。所述第一预闪时间调整单元包括连结切换模块以及储能电容。连结切换模块的第一开关耦接于影像感测阵列的第一像素群，且连结切换模块的第二开关耦接于电压源。储能电容的第一端耦接于连结切换模块，且储能电容的第二端接地。第一像素群包括所述多个像素单元的多个第一像素单元。当影像感测阵列感测到光束时，连结切换模块选择性地导通其第一开关与储能电容，使储能电容开始向第一像素群中的所述多个第一像素单元充电，直至所述多个第一像素单元的多个双极性晶体管的基极-射极电压达稳态。综上所述，本专利技术实施例所提供的预闪时间调整电路以及影像感测器，可以根据工作平面的影像数据的亮度来自适性地调整影像感测阵列中像素单元的预闪时间，以调整影像感测器的发光单元的工作时间。相较于传统的影像感测器将像素单元的预闪时间设为固定值，本专利技术实施例所提供的预闪时间调整电路以及影像感测器可以有效地减少发光单元所耗费的能量。为使能更进一步了解本专利技术的特征及
技术实现思路
，请参阅以下有关本专利技术的详细说明与附图，但是此等说明与说明书附图仅是用来说明本专利技术，而非对本专利技术的权利范围作任何的限制。附图说明图1是传统的像素单元的电路示意图。图2是传统的像素单元的运作波形示意图。图3是本专利技术实施例提供的影像感测器的示意图。图4是本专利技术实施例提供的影像感测器的电路示意图。图5是本专利技术实施例提供的影像感测器的运作波形示意图。图6是本专利技术其他实施例提供的影像感测器的示意图。图7是本专利技术其他实施例提供的影像感测器的示意图。附图标记说明：3、6、7：影像感测器15：像素单元30、60、70：影像感测阵列31、61、71：预闪时间调整电路150：回授放大电路151：快门电路300：像素群310、610：预闪时间调整单元311：比较器600、700：第一像素群601、701：第二像素群710_1：第一预闪时间调整单元710_2：第二预闪时间调整单元SW、SW1、SW2、SW’：连结切换模块SW_1、SW_1’、SW1_1、SW2_1：第一开关SW_2、SW_2’、SW1_2、SW2_2：第二开关SW_3’：第三开关VDD：供应电压VBIAS：偏压电压VRST1、VRSTn：控制电压SHUTTER：快门信号Q、Q1、Qn：双极性晶体管C：电容C1：第一电容Cn：第n电容CS、CS’、CS1、CS2：储能电容PD、PD1、PDn：感光元件MN1、MN2、MN3、MN1_1、MN2_1、MN3_1、MN1_n、MN2_n、MN3_n：N型金氧半场效晶体管MP1、MP2、MP1_1、MP2_1、MP1_n、MP2_n：P型金氧半场效晶体管IB、IB1、IBn：基极电流IE、IE1、IE2、IEn：射极电流IETOL：充电电流VBE：基极-射极电压VC：电压电平Vo：比较信号VTH：门槛电压S1：第一切换信号S2：第二切换信号LED：发光单元具体实施方式在下文将参看说明书附图更充分地描述各种例示性实施例，在说明书附图中展示一些例示性实施例。然而，本专利技术概念可能以许多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预闪时间调整电路，包括一第一预闪时间调整单元，该第一预闪时间调整单元耦接于一影像感测阵列，其中该影像感测阵列包括多个像素单元，其特征在于，该第一预闪时间调整单元包括：一连结切换模块，其中该连结切换模块的第一开关耦接于该影像感测阵列的一第一像素群，且该连结切换模块的第二开关耦接于一电压源，其中该第一像素群包括所述多个像素单元的多个第一像素单元；以及一储能电容，其中该储能电容的第一端耦接于该连结切换模块，且该储能电容的第二端接地；其中，当该影像感测阵列感测到一光束时，该连结切换模块选择性地导通其第一开关与该储能电容，使该储能电容开始向该第一像素群中的所述多个第一像素单元充电，直至所述多个第一像素单元的多个双极性晶体管(bipolar junction transistor，BJT)的一基极‑射极电压达稳态。

【技术特征摘要】
2015.10.02 US 14/873,6071.一种预闪时间调整电路，包括一第一预闪时间调整单元，该第一预闪时间调整单元耦接于一影像感测阵列，其中该影像感测阵列包括多个像素单元，其特征在于，该第一预闪时间调整单元包括：一连结切换模块，其中该连结切换模块的第一开关耦接于该影像感测阵列的一第一像素群，且该连结切换模块的第二开关耦接于一电压源，其中该第一像素群包括所述多个像素单元的多个第一像素单元；以及一储能电容，其中该储能电容的第一端耦接于该连结切换模块，且该储能电容的第二端接地；其中，当该影像感测阵列感测到一光束时，该连结切换模块选择性地导通其第一开关与该储能电容，使该储能电容开始向该第一像素群中的所述多个第一像素单元充电，直至所述多个第一像素单元的多个双极性晶体管(bipolarjunctiontransistor，BJT)的一基极-射极电压达稳态。2.如权利要求1所述的预闪时间调整电路，其中所述多个第一像素单元的所述多个双极性晶体管的基极-射极电压自开始升高至稳态间所花费的时间是一第一预闪时间。3.如权利要求1所述的预闪时间调整电路，其中当该连结切换模块选择性地导通其第一开关与该储能电容时，该连结切换模块的该第二开关与该储能电容不导通。4.如权利要求1所述的预闪时间调整电路，其中该储能电容的第一端还耦接于一比较器的一非反向输入端，且该比较器的一反向输入端接收一门槛电压，当该储能电容的第一端的电压电平高于该门槛电压，该比较器输出一逻辑高电平的比较信号；其中，该储能电容的第一端的电压电平相关于该第一像素群中所述多个第一像素单元的基极-射极电压。5.如权利要求4所述的预闪时间调整电路，其中该储能电容所储存的电荷量随着时间而下降，使得该储能电容的第一端的电压电平下降，接着该第一像素群中所述多个第一像素单元的基极-射极电压上升，直到该储能电容的第一端的电压电平低于该门槛电压，该比较器输出一逻辑低电平的比较信号，以结束所述多个第一像素单元的预闪。6.如权利要求5所述的预闪时间调整电路，其中当该比较器输出该逻
\t辑低电平的比较信号时，一控制电路输出一切换信号至该预闪时间调整单元，使得该连结切换模块的第一开关与该储能电容停止导通，且该连结切换模块的第二开关与该储能电容导通，接着该储能电容的第一端的电压电平被重置为一起始电压。7.如权利要求5所述的预闪时间调整电路，其中当该比较器输出该逻辑低电平的比较信号时，一控制电路输出一快门信号至该影像感测阵列，使得所述多个像素单元检索一影像数据。8.如权利要求1所述的预闪时间调整电路，其中该连结切换模块还包括：一第三开关，耦接于该影像感测阵列的一第二像素群，其中该第二像素群包括所述多个像素单元的多个第二像素单元；其中该预闪时间调整单元根据一切换信号选择性地导通其第三开关与该储能电容，使得该储能电容开始向该第二像素群中的所述多个第二像素单元充电，直至所述多个第二像素单元的多个双极性晶体管的一基极-射极电压达稳态。9.如权利要求1所述的预闪时间调整电路，其中该预闪时间调整电路还包括：一第二预闪时间调整单元，该第二预闪时间调整单元耦接于该影像感测阵列的一第二像素群，其中该第二像素群包括所述多个像素单元的多个第二像素单元；其中该第一像素群中的所述多个第一像素单元具有相同的一第一预闪时间，且该第二像素群中的所述多个第二像素单元具有相同的一第二预闪时间。10.如权利要求1所述的预闪时间调整电路，其中该影像感测阵列是一互补式金属氧化物半导体(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor，CMOS)影像感测阵列，或...

【专利技术属性】
技术研发人员：林炜绩，
申请(专利权)人：原相科技槟城有限公司，
类型：发明
国别省市：马来西亚;MY