[发明专利]像素电路、其计算实际强度值的方法及像素阵列

说明书

一种包含第一电路及第二电路的像素电路。所述第一电路用于输出曝光强度相关的第一电压值。所述第二电路用于输出曝光时间相关的第二电压值。处理器将所述第一电压值乘上参考电压值与所述第二电压值的比值以得到实际光强度值，其中，所述参考电压值为假像素的第二电路输出的电压值。

技术领域

本发明涉及一种像素结构，更特别涉及一种即使发生过曝光也能够输出实际曝光信息的像素电路及包含该像素电路的像素阵列及其运行方法。

背景技术

像素电路是使用光二极管在曝光期间接收入射光，以输出与入射光强度相关的电压值来表示环境光强度。然而，当环境光过强而使得像素电路累积电荷在曝光期间结束前即已到达全井容量(full well capacity,FWC)时，像素输出则无法反映真实的入射光强度。

例如参照图1所示，在时间T1之前，像素电路正常的累积光能量。当像素电路在时间T1时到达全井容量而发生饱和时，在时间T1之后的光能量无法继续被像素电路累积。此时，处理器仅能接收模拟数字转换器输出的满阶数字值，并无法得知真实的入射光强度。

有鉴于此，本发明另提供一种即使发生过曝光也能够输出实际曝光信息的像素电路及包含该像素电路的像素阵列及其运行方法。

发明内容

本发明提供一种包含曝光电路及计时电路的像素电路。所述曝光电路用于输出曝光强度相关的第一电压值而所述计时电路用于输出曝光时间相关的第二电压值。

本发明还提供一种包含多个正常像素及假像素的像素阵列。每个正常像素用于输出曝光强度相关的第一电压值及曝光时间相关的第二电压值。假像素用于输出参考电压值。处理器使用所述第一电压值、所述第二电压值及所述参考电压值计算实际光强度。

本发明提供一种包含第一电路及第二电路的像素电路。所述第一电路包含光二极管、转移晶体管及第一电容。所述光二极管用于在曝光期间进行曝光。所述第一电容用于通过所述转移晶体管储存所述光二极管产生的电荷以产生第一电压值。所述二电路包含控制电路及计时电路。所述控制电路连接所述第一电容，用于在所述转移晶体管被导通以将所述光二极管产生的所述电荷转移至所述第一电容之前，根据所述第一电容上的电压降产生控制信号。所述计时电路连接所述控制电路，用于根据所述控制信号决定所述计时电路内的第二电容的放电时间，以产生第二电压值。所述第一电压值与光强度相关，而所述第二电压值与溢位时间相关。

本发明还提供一种包含多个正常像素及至少一个假像素的像素阵列。所述多个正常像素的每一者包含第一电路及第二电路。所述第一电路包含光二极管、转移晶体管及第一电容。所述光二极管用于在曝光期间进行曝光。所述第一电容用于通过所述转移晶体管储存所述光二极管产生的电荷以产生第一电压值。所述二电路包含控制电路及计时电路。所述控制电路连接所述第一电容，用于在所述转移晶体管被导通以将所述光二极管产生的所述电荷转移至所述第一电容之前，根据所述第一电容上的电压降产生控制信号。所述计时电路连接所述控制电路，用于根据所述控制信号决定所述计时电路内的第二电容的放电时间，以产生第二电压值。所述至少一个假像素与所述正常像素具有相同电路结构，且所述至少一个假像素的第二电容用于产生参考电压值。所述第一电压值与所述参考电压值及所述第二电压值的比值的乘积用作为实际强度值。

本发明还提供一种像素电路的实际强度值的計算方法，包含下列步骤：重置所述像素电路；在曝光期间内曝光所述像素电路；在所述曝光期间结束前，读取所述像素电路的第一电容产生电压降的时间点及在所述电压降之后的所述第一电容的第一电压；以及基于所述曝光期间与从所述曝光的开始至所述时间点的时间间隔的比值计算所述实际强度值。

本发明实施例中，假像素(dummy pixel)又可称为黑像素(dark pixel)，其与正常像素具有相同结构并配置于相同像素阵列中。假像素与正常像素的差异在于假像素上覆盖有不透光层，以使得其内的光二极管在曝光期间无法进行曝光。由于假像素的光二极管不会发生溢位，故其第二电容的输出电压值可用作为计算正常像素检测的实际光强度的参考电压值。