[发明专利]双极性晶体管像素电路、其驱动方法以及影像传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种像素电路、其驱动方法以及影像传感器，且特别涉及一种双极性晶体管像素电路、其驱动方法以及影像传感器。

背景技术

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有微型数字相机功能的影像传感器。影像传感器可用以连续提取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，通过依序比较提取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。光学鼠标一般配置有电池（例如，干电池），以提供运作所需电力。

双极性晶体管像素电路为用于光学鼠标中影像传感器的其中一种像素电路，以提取光学导航装置所照射的工作表面的影像。请参照图1以及图2。图1示出传统的双极性晶体管像素电路的电路示意图。图2示出传统的双极性晶体管像素电路的运作波形示意图。

双极性晶体管像素电路9包括反馈放大电路91、双极性晶体管93、光二极管95、快门电路97以及存储电容99。反馈放大电路91、光二极管95和快门电路97分别耦接于双极性晶体管93。存储电容99耦接于快门电路97与接地端GND，其中存储电容99是用以存储光二极管95所提取的一影像数据。

双极性晶体管像素电路9的操作方式，简述如下。在每一帧的开始(例如，时间点TA)，光源(图未示)于接收到一光控制信号LS的脉冲信号时，启动产生照射在光二极管上95的一反射光线。光二极管95会根据感测到反射光线的光强度产生一基极电流IB。在时间点TA到时间点TB之间，反馈放大电路91开始建立双极性晶体管93的射极与基极之间的电压VBE，以增加双极性晶体管93的电流增益值(beta)至一稳定值，例如约30，其中电流增益值为双极性晶体管93的集电极电流IC与基极电流IB之间的比值。接着，在时间点TB时，双极性晶体管93已操作在一稳定的电流增益值并稳定产生一射极电流IE。于此同时，快门电路97会被一快门控制信号触发，使得存储电容99可通过射极电流IE进行放电，以提取该影像信息。据此，于快门电路97被触发时，存储电容99的跨压VSC会因存储电容99通过射极电流IE经双极性晶体管93的射极进行放电，而随之降低。

请复参照图2，自光源开启(例如，时间点TA)直至双极性晶体管93工作在稳定的一电流增益值(例如，时间点TB)所需时间被定义为双极性晶体管像素电路9的预闪时间。而从快门电路被触发的时间(例如，时间点TB)至完成提取影像所需时间则被定义为曝光时间。具体地说，以图1所示的双极性晶体管像素电路9为例，其预闪时间约为220微秒，而曝光时间为10秒。因此，光源需要被开启的总时间约为230微秒。

公知由于在于预闪时间不足的情况下双极性晶体管93的电流增益值较低，任何所拍摄的影像一般会显得较暗。然而，双极性晶体管93的预闪时间与光源的开启时间所需花费的时间会直接影响的影像传感器的功率消耗。也就是说，当双极性晶体管93所需的预闪时间越长，则光源所需的开启时间也会越长，进而使得光学鼠标于运作上会消耗更多的功率，从而缩短了电池的寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种双极性晶体管像素电路、其驱动方法及影像传感器，此双极性晶体管像素电路、其驱动方法及影像传感器可通过于双极性晶体管像素电路启动时，提高双极性晶体管的基射极电压至一预设阈值，缩短双极性晶体管所需的预闪时间，从而有效地降低双极性晶体管像素电路的功率消耗。

本发明实施例提供一种双极性晶体管像素电路，此双极性晶体管像素电路包括双极性晶体管、感光元件、反馈放大电路、快门电路以及电流产生单元。双极性晶体管的集电极耦接于接地端。感光元件具有第一端与第二端，其中感光元件的第一端耦接于双极性晶体管的基极，而感光元件的第二端耦接于接地端。感光元件用以根据一光线的光强度产生第一基极电流，其中光线是由一光源所产生。反馈放大电路耦接于双极性晶体管的基极与双极性晶体管的射极。反馈放大电路用以根据光线的光强度来增加双极性晶体管的射极电压。快门电路耦接于反馈放大电路。快门电路用以根据一快门控制信号控制感光元件的曝光时间。电流产生单元耦接于双极性晶体管的基极。电流产生单元于接受到触发信号时，输出第二脉冲基极电流至双极性晶体管的基极。

所述电流产生单元于接收到触发信号时产生第二脉冲基极电流，使双极性晶体管的基极电压下降，且反馈放大电路运作以增加双极性晶体管的射极电压，使双极性晶体管的射极电压于光源开启时上升至一预设电压值。