[发明专利]光传感器及其感测方法

权利要求书

1.一种光传感器，其特征在于，包括：

多个感测子像素，阵列排列以形成感测阵列；以及

控制电路，耦接所述多个感测子像素，

其中所述控制电路将所述多个感测子像素的多个二极管操作在光电二极管模式，以感测环境光强度，并且所述控制电路依据所述环境光强度将所述多个二极管操作在盖革模式或突崩线性模式。

2.根据权利要求1所述的光传感器，其特征在于，当所述控制电路将所述多个二极管操作在所述盖革模式时，所述控制电路判断所述多个二极管的各别的崩溃电压，以校正所述多个二极管，

其中当所述控制电路将所述多个二极管操作在所述突崩线性模式时，所述控制电路判断所述多个二极管的各别的突崩电压，以校正所述多个二极管。

3.根据权利要求2所述的光传感器，其特征在于，所述控制电路根据所述多个二极管操作在所述盖革模式或所述突崩线性模式，来设定所述多个二极管的协同工作数量以及曝光时间区间的曝光时间长度以及曝光开始时间的至少其中之一，其中所述控制电路判断所述多个二极管中的每所述协同工作数量的部分是否在所述曝光时间区间中同步产生多个感测电流，以确认所述多个二极管中的每所述协同工作数量的部分是否感测到光。

4.根据权利要求1所述的光传感器，其特征在于，所述感测子像素的每一个包括：

所述二极管，其中所述二极管的第一端耦接第一参考电压；

重置晶体管，其中所述重置晶体管的第一端耦接所述二极管的第二端；

源极随耦器晶体管，其中所述源极随耦器晶体管的控制端耦接所述二极管的所述第二端，并且所述源极随耦器晶体管的第一端耦接接地电压；

第一选择晶体管，其中所述第一选择晶体管的第一端耦接所述源极随耦器晶体管的第二端，并且所述第一选择晶体管的第二端耦接输出端；

第二选择晶体管，其中所述第二选择晶体管的第一端耦接所述二极管的所述第二端，并且所述第二选择晶体管的第二端耦接第二参考电压；

放大器，其中所述放大器的输入端耦接所述二极管的所述第二端；以及

时间至数字转换器，并且所述时间至数字转换器耦接所述放大器的输出端。

5.根据权利要求4所述的光传感器，其特征在于，当所述二极管被操作在所述光电二极管模式时，所述控制电路关闭所述第二选择晶体管，并且操作所述重置晶体管、所述源极随耦器晶体管以及所述第一选择晶体管，以读出光电二极管感测信号，

其中当所述二极管被操作在所述盖革模式或所述突崩线性模式时，所述控制电路关闭所述源极随耦器晶体管，并且操作所述第二选择晶体管，以使所述时间至数字转换器输出单光子崩溃二极管感测信号。

6.根据权利要求4所述的光传感器，其特征在于，所述感测子像素的每一个还包括：

斜坡电容，其中所述斜坡电容的第一端耦接所述二极管的所述第二端，并且所述斜坡电容的第二端耦接斜坡信号。

7.根据权利要求6所述的光传感器，其特征在于，当所述二极管被操作在所述光电二极管模式时，所述感测子像素的每两个形成差动输出，并且所述感测子像素的每两个的所述斜坡电容的所述第二端分别耦接上斜坡信号与下斜坡信号。

8.根据权利要求1所述的光传感器，其特征在于，当所述二极管被操作在所述盖革模式或所述突崩线性模式时，所述控制电路依据所述多个二极管的各别在感测期间提供的感测信号建立信号波形曲线，并且所述控制电路比较所述信号波形曲线与参考信号波形曲线，以确认所述多个二极管各别是否感测到由光源发射的感测光。

9.根据权利要求8所述的光传感器，其特征在于，所述控制电路依据卜瓦松分布来推算所述信号波形曲线的数值分布以取得对应于所述感测信号中的背景感测信号部分的所述参考信号波形曲线。

10.根据权利要求8所述的光传感器，其特征在于，所述参考信号波形曲线为所述控制电路依据所述多个二极管的各别在所述光源未发射所述感测光的情况下提供的另一感测信号来建立的。