可分区感测的像素感测装置及其操作方法_2

文档序号:9616459阅读:来源:国知局
[0048]在第一模式下操作,包括以下步骤:
[0049]驱动各所述第一感测像素;
[0050]测量所述测量端,获得一代表通过所有所述第一感测像素的一电流总和的输出信号;
[0051]在第二模式下操作,包括以下步骤:
[0052]驱动各所述第二感测像素;
[0053]分别测量各个所述第二感测像素的感测信号。
[0054]优选地,在所述第一模式下进行环境光感测。
[0055]优选地,在所述第一模式下感测手指微血管收缩舒张变化,以检测脉搏。
[0056]优选地,在第二模式下进行指纹辨识。
[0057]本发明的有益效果在于:本发明像素感测装置的第一及第二感测单元可同时存在于单一像素感测阵列元件上,并可分别或同时由该第一信号读取单元及第二控制和读取单元进行感测,而可实现两种不同的应用;再加上第一及第二感测单元呈同心配置,在制作时只需利用单一个对焦元件对准第一感测单元及第二感测单元的中心,便能够达成精确对焦,提高辨识的精准度。当实现手指指纹识别及脉搏测量双应用时,使用者仅以单一手指进行感测,避免因分次移动手指测量不易对焦而有测量不准确的问题。
【附图说明】
[0058]图1A为本发明一像素感测装置的一电路框图。
[0059]图1B为本发明一像素感测装置的另一电路框图。
[0060]图2A为本发明第一实施例的部分第一感测单元及第一信号读取单元的一详细电路图。
[0061]图2B为本发明第一实施例的部分第一感测单元及第一信号读取单元的另一详细电路图。
[0062]图3为本发明第一实施例的部分第二感测单元的详细电路图。
[0063]图4A为本发明第二实施例的部分第一感测单元及第一信号读取单元的一详细电路图。
[0064]图4B为本发明第二实施例的部分第一感测单元及第一信号读取单元的另一详细电路图。
[0065]图5为本发明一像素感测装置的又一电路框图。
[0066]图6为本发明像素感测装置的操作模式流程图。
[0067]图7为一整合两种应用的既有光学感测装置的电路框图。
[0068]主要符号说明:
[0069]10像素感测阵列元件11 第一感测单元
[0070]111第一感测像素
[0071]12第二感测单元121第二感测像素
[0072]20第一控制和读取单元 21 第一重置和选择单元
[0073]22、22’第一信号读取单元30 第二控制和读取单元
[0074]31第二重置和选择单元 32 第二信号读取单元
[0075]40重置和选择单元60 主动式像素感测装置
[0076]601 主动式像素感测阵列元件61 重置和选择电路
[0077]62信号读取电路70 光线感测装置
[0078]701光感测元件
[0079]72信号读取电路。
【具体实施方式】
[0080]本发明提出一可分区感测的像素感测装置,其使用单一像素感测阵列元件加以设计,使其可分别或同时支持不同应用,以下以多个实施例加以说明的。
[0081]首先请参阅图1A所示,本发明可分区感测的像素感测装置包括一第一感测单元
11、一第二感测单元12、一第一控制和读取单元20及一第二控制和读取单元30。
[0082]上述第一及第二感测单元11、12是由单一像素感测阵列元件10所组成,其中第一感测单元11包括呈环状排列的多个第一感测像素111 (如白色方格所示),而该第二感测单元12同样包括多个第二感测像素121 (灰色方格所示),该所有第一感测像素111环状排列于该第二感测单元12的外周缘,使得该第一感测单元11与该第二感测单元12之间呈同心配置,可如图1A所示,该第一感测单元11为方形环状,该第二感测单元12的多个第二感测像素121以矩阵排列呈矩形形状;亦或可如图1B所示,该第一感测单元11的环状为外方内圆,故该第二感测单元12则对应检测物件的形状排列设计为近圆形的排列,因此第一及第二感测单元11、12均为同心配置。在本实施例中,该像素感测阵列元件10包括m列η行,第二感测单元12包括第3列到第(m-2)列,以及第3行到第(n_2)行的像素。其他的像素则属于第一感测单元11。
[0083]上述第一控制和读取单元20连接至该第一感测单元11的所有感测像素111,以检测流经该第一感测单元11的所有第一感测像素111的电流总和Isum,并可进一步将该电流总和Isum转换为一输出信号,该输出信号可以是一输出电压或一输出电流。
[0084]上述第二控制和读取单元30连接至该第二感测单元12的各该第二感测像素121,以各别读取该第二感测单元12的各该第二感测像素121的感测信号,例如感测电压。
[0085]以下进一步以两个采用不同感测像素的像素感测阵列元件10的实施例,说明其配合使用的第一及第二控制和读取单元20、30的详细电路图及电路动作。
[0086]图1A为一像素感测装置的一电路框图,图2A为图1A中的部分第一感测单元11及第一信号读取单元22的一详细电路图。图3为第图1A中的部分第二感测单元12的详细电路图。请参阅图1A、图2A及图3所示,第一及第二感测单元11、12的第一及第二感测像素
111、121均为主动式感测像素。该主动式感测像素的可为3T-APS(active pixel sensor)架构,例如像素P11、P33所示,P11与P33分别表示第一及第二感测像素111、121的电路架构,第一与第二感测像素111、121各自包括一电源端P、一重置端R、一选择端S及一输出端0,每一感测像素均分别包括一重置开关元件Mlla、M33a、一源极跟随器Mllb、M33b、一选择开关元件Mile、M33c、一光传感器PD。该重置开关元件Mila、M33a可为一 M0SFET,其包括一漏极连接电源端P、一栅极连接至重置端R,以及一源极连接光传感器ro。该源极跟随器Mllb、M33b同样可为一 M0SFET,其一漏极连接至一操作电源Va,其一栅极则连接至该重置开关元件Ml la、M33a的源极,又其一源极则连接至该选择开关元件Ml lc、M33c。该选择开关元件Mile、M33c亦可为一 M0SFET,其一漏极连接至该源极跟随器Mllb、M33b的源极,其一栅极连接一选择端S,而其一源极连接至输出端0,该第一感测像素111的该选择开关元件Mile其源极可为空接NC(no contact)(如图2A、2B所示)或连接至该第二控制和读取单元30,两种接法皆不影响第一感测像素111的功能。该第二感测像素121的该选择开关元件M33c输出端(如图3所示)连接至该第二控制和读取单元30的电压输出端Vo3。光传感器的阴极连接至该重置开关元件Mila、M33a的源极,而阳极则连接至一接地端,其中该光传感器于该重置开关元件Mila、M33a导通后获得储存电荷,此时如因曝光而受光,其电荷量会下降,且下降速率与光源强度成正相关。此外,各该主动式感测像素亦可为4T-APS架构,故不以前述3T-APS架构为限。在上述第一感测单元11与第二感测单元12中,同一列的各个像素的重置端R连接在一起,同一列的各个像素的选择端S连接在一起。在第二感测感单元中,同一行的各个像素的输出端0连接在一起,并且连接至该第二控制和读取单元30中对应的电压输出端(即Vo3?Vo(n-2))。
[0087]请一并参考图1A与图2A,第一感测单元11中所有像素的电源端P连接至一测量端M。该第一控制和读取单元20包括一第一重置和选择单元21,第一重置和选择单元21包括多个重置端Rl....Rm,各重置端分别连接至各该第一感测像素111的开关元件,以同时输出一重置信号给该所有第一感测像素111的开关元件,之后当该所有第一感测像素111曝光而受光,该第一控制和读取单元20从测量端Μ检测流经所有该第一感测像素111的电流的总和Isum。更详言之,该第一控制和读取单元20可进一步包括一第一信号读取单元22,其通过该测量端Μ连接所有第一感测像素111的该电源端Ρ,将检测的电流总和Isum转换为一输出信号后,输出该输出信号,以作为光
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