[发明专利]图像传感装置及其操作方法

权利要求书

1.一种图像传感装置，其特征在于，所述图像传感装置至少包括：像素阵列和读出电路，

其中，

所述像素阵列包括多个子阵列，每个子阵列包括i×j个像素单元，其中，i为行数，j为列数，i≥2，j≥2，所述像素单元除了包括控制栅、源极和漏极，还包括半浮栅，所述半浮栅的掺杂类型与源极、漏极的掺杂类型相反；所述半浮栅以栅氧化层为间隔的覆盖所述像素单元沟道区表面，并部分延伸至漏极表面，且与漏极接触并形成一嵌入式感光元件，所述感光元件通过感光采集发光器件的发光信号；同一行像素单元的控制栅极接同一条字线，漏极接同一条控制线，同一列像素单元的源极接位线，每个子阵列中的像素单元在预定的字线和控制线电压作用下同时感光，并产生i×j个像素单元的输出电流I，由位线输出至所述读出电路；

所述读出电路用于汇集并平均化所述输出电流I，并将平均化后的电流I/(i×j)转换为电压输出至外部电路。

2.根据权利要求1所述的图像传感装置，其特征在于：每条位线的末端设有一开关晶体管，连接所述读出电路。

3.根据权利要求1所述的图像传感装置，其特征在于：所述读出电路包括一电流镜、一电

压产生器和一模数转换器，其中，

所述电流镜用于将子阵列中i×j个像素单元的输出电流I平均化为I/(i×j)；

所述电压产生器连接所述电流镜和模数转换器，用于将所述电流镜的输出电流I/(i×j)转换为电压，并输出至所述模数转换器；

所述模数转换器用于将电压信号转换为数字信号，并输出至外部电路。

4.根据权利要求3所述的图像传感装置，其特征在于，所述电压产生器包括一运算放大器和一电阻，其中，

所述运算放大器的同相输入端连接所述电流镜，反相输入端连接公共接地端，输出端连接所述模数转换器；

所述电阻连接所述运算放大器的同相输入端和输出端。

5.根据权利要求3所述的图像传感装置，其特征在于，所述电流镜包括第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管的沟道宽长比为第二晶体管的沟道宽长比为的i×j倍。

6.根据权利要求1所述的图像传感装置，其特征在于，所述子阵列为方阵，i和j满足i=j。

7.一种权利要求1至6所述的图像传感装置的读出方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1：导通第m、m+1…m+i-1行和第n、n+1…n+j-1列的像素单元，截断像素阵列中的其他像素单元，所述读出电路将所述导通的像素单元的读出电流汇集并平均化，作为第m+1行和第n+1列的像素单元的读出电流，转换为电压输出至外部电路；

步骤2：按照步骤1读出第m+1行和第n+2列的像素单元，直至读出第m+1行所有像素单元；

步骤3：按照步骤1和2读出第m+2行所有像素单元，直至读完所述像素阵列中的所有像素单元。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述像素阵列边缘的像素单元不读出。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：每条位线的末端设有一开关晶体管，连接所述读出电路，像素单元导通时，该像素单元所对应的位线上的开关晶体管导通，像素单元截断时，该像素单元所对应的位线上的开关晶体管截断。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述像素单元的操作时序为：

复位阶段：所述像素单元的控制栅极置于高电平，漏极置于低电平，所述像素单元的嵌入式感光元件正偏，半浮栅中的电荷排出，电压恢复到初始值；

曝光阶段：所述像素单元的控制栅极置于低电平，漏极置于高电平，嵌入式感光元件反向击穿，所述像素单元的阈值电压降低；

读出阶段：所述像素单元的控制栅极和漏极置于中间电平，所述像素单元导通，读出电流；

截断阶段：所述像素单元的控制栅极和漏极均置于零，所述像素单元截断。