[发明专利]重置图像感测的方法及使用该方法的图像感测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像感测方法，且特别是涉及一种可用于CMOS图像传感 器的重置方法及图像感测装置。

背景技术

随着半导体与光电技术的进步，目前有越来越多的数字相机、数字监视 器或数字摄影机等充斥在生活当中。数字相机、数字监视器或数字摄影机等 摄影装置需要感光元件将所感测到的光信号转换为电信号输出，一般而言， 感光元件多半是感光耦合元件(Charge Coupled Device)或者互补式金属氧化 物半导体图像感测元件(CMOS Image Sensor)，虽然CCD的图像品质比CMOS 图像感测元件的摄影装置来得佳，但CCD的成本较CMOS图像感测元件的成本 高，因此，许多的电子摄影装置依然采用CMOS图像感测元件。

图像传感器通常都存在图像延迟(image lag)，一般而言，图像延迟与暗 电流(dark current)往往相互影响。图像传感器制造者可以藉由改变工艺参 数，例如调整转换栅极(transfer gate)的元件特性，来调整图像传感器的图 像延迟与暗电流，但却无法同时改善两项参数。当要降低图像延迟时，将造 成暗电流的上升；反之，当要降低暗电流时，则会造成图像延迟的恶化。简 单地说，就是图像延迟与暗电流是互易的关系(trade-off)。

传统的方法多是利用电压泵激(voltage pump)的方式去改善图像延迟， 并使得暗电流不会因此上升。如果工艺往改善图像延迟的方向偏移，则可以 能利用负电压泵激(negative voltage pump)的方式去降低图像传感器的暗电 流。如果工艺往改善暗电流的方向偏移，则可以能利用正电压泵激(positive  voltage pump)的方式去降低图像传感器的暗电流。但是使用电压泵激除了增 加成本外与消耗功率之外，亦可能增加噪声，例如：随机噪声、涟波噪声与 基板噪声等。

请参照图1，图1是传统CMOS像素阵列10的电路图。CMOS像素阵列10 包括(N+1)*(M+1)个CMOS图像感测单元20。第i行的M+1个CMOS图像感测 单元20受控于重置信号RST’[i]、控制信号TX’[i]与选择信号SELECT’ [i]，其中，i是从0到N的整数。首先，当重置信号RST’[i]为高电平，控 制信号TX’[i]为高电平，选择信号SELECT’[i]为低电平时，第i行的M+1 个CMOS图像感测单元20会被重置。接着，当重置信号RST’[i]为高电平， 控制信号TX’[i]为低电平，选择信号SELECT’[i]为高电平时，第i行的 M+1个CMOS图像感测单元20会输出重置后的信号电平。最后，当重置信号 RST’[i]为低电平，控制信号TX’[i]为高电平，选择信号SELECT’[i]为高 电平时，第i行的M+1个CMOS图像感测单元20会输出曝光感测后的感测信 号PIX_OUT[M:0]，其中，PIX_OUT[M:0]表示PIX_OUT[0]～PIX_OUT[M]的全部 信号。

请参照图2，图2是CMOS图像感测单元20的电路图。如图2所示，CMOS 图像感测单元20包括感光二极管200、晶体管201、202、203与204。其中， 晶体管201耦接于感光二极管200，晶体管202耦接于晶体管201，晶体管 203耦接于晶体管202，晶体管204耦接于晶体管203。感光二极管200用于 曝光感测以获得感测信号，晶体管201受控于控制信号TX’[i]，晶体管202 受控于重置信号RST’[i]，晶体管204受控于选择信号SELECT’[i]，晶体 管204用于输出感测信号PIX_OUT[j]与重置后的信号电平，其中，j是从0 到M的整数。