抗供應(yīng)電源噪聲的圖像像素與相關(guān)暗區(qū)次像素及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種抗供應(yīng)電源噪聲的圖像像素與相關(guān)暗區(qū)次像素及控制方法；特別是指一種通過圖像像素所包含的暗區(qū)次像素保有供應(yīng)電源信息的能力，而不易受到供應(yīng)電源的噪聲的影響的圖像像素。
【背景技術(shù)】
[0002]請參考圖1。圖1顯示一現(xiàn)有技術(shù)的圖像像素的示意圖?，F(xiàn)有技術(shù)的圖像像素10包含多個亮區(qū)次像素(light node，LN) 101和多個暗區(qū)次像素(dark node，DN) 102。亮區(qū)次像素(LN)1l和暗區(qū)次像素(DN) 102彼此排列成一例如但不限于為30 μπι X 30 μm的矩陣，其中，暗區(qū)次像素102排列在整個矩陣的一邊，以便增加此矩陣的填充因子(fillfactor)。一個暗區(qū)次像素102和其他多個亮區(qū)次像素101位于同一列。
[0003]—般而言，現(xiàn)有技術(shù)的圖像像素10的操作包括三個操作階段，包括:一重置階段(reset phase)、一快門階段(shutter phase)及一讀出階段(readout phase)。重置階段重置儲存于次像素的電荷?？扉T階段將像素曝光。讀出階段會取樣兩個樣本:樣本I和樣本2。樣本I是用以處理光訊號，該光訊號可以下列方式表不:(DN-LN) Samplel0意即，從暗區(qū)次像素102獲得的信息減去從亮區(qū)次像素101獲得的信息。樣本2是用以處理重置訊號，該重置訊號可以下列方式表示:(DN-LN) SampIe2。現(xiàn)有技術(shù)的圖像像素10的訊號可以通過將重置訊號減去光訊號而獲得，該訊號可以下列方式表示:圖像像素10的訊號=(DN-LN)Samplel- (DN-LN) SampIe2。至于讀出階段，每一亮區(qū)次像素101皆會依序執(zhí)行讀出階段。也就是說，在其中一個亮區(qū)次像素101及與這個亮區(qū)次像素101相對應(yīng)的暗區(qū)次像素102被讀出之后“意即:它們皆取樣了兩個樣本(樣本I和樣本2)”，下一個亮區(qū)次像素101及與這次的亮區(qū)次像素101相對應(yīng)的暗區(qū)次像素102會被讀出。
[0004]請參考圖2A與圖2B。圖2A顯示在重置階段的一現(xiàn)有技術(shù)的亮區(qū)次像素的示意圖。圖2B顯示在重置階段的一現(xiàn)有技術(shù)的暗區(qū)次像素的示意圖。在重置階段內(nèi)，亮區(qū)次像素101所具有的一電容CO和暗區(qū)次像素102所具有的一電容Cl會被重置(reset)(分別經(jīng)由開關(guān)LS2和開關(guān)DS2與供應(yīng)電源相連，同時，開關(guān)LSI，LS3，LS4，DSl, DS3和DS4卻是被斷路的)，如此一來，供應(yīng)電源信息Vl被儲存于電容Cl (圖2B)且電容CO的電壓VO (圖2A)相等于VI。也就是說，在重置階段內(nèi)，電容Cl的電壓Vl被重置以致于電壓Vl是對應(yīng)于供應(yīng)電源且電容CO的電壓VO被重置至VI。
[0005]請參考圖3A與圖3B。圖3A顯示在快門階段的一現(xiàn)有技術(shù)的亮區(qū)次像素的示意圖。圖3B顯示在快門階段的一現(xiàn)有技術(shù)的暗區(qū)次像素的示意圖。在快門階段內(nèi)，開關(guān)LS2和開關(guān)DS2是斷路的；開關(guān)LS3是通路的，同時開關(guān)DS3卻是維持?jǐn)嗦返?。其他的開關(guān)皆是維持?jǐn)嗦返?。亮區(qū)次像素101的電容CO根據(jù)對光線的反應(yīng)執(zhí)行一電壓嵌入的動作，以此產(chǎn)生一嵌入電壓(integrated voltage) Vint (如圖3A所示)。同時，儲存于暗區(qū)次像素102的電容Cl中的供應(yīng)電源信息Vl維持相同。嵌入電壓Vint不等于供應(yīng)電源信息VI，而二者之間的差異與曝光有關(guān)。
[0006]請參考圖4A與圖4B。圖4A顯示，在讀出階段的第一取樣階段(樣本1)，一現(xiàn)有技術(shù)的亮區(qū)次像素的示意圖。圖4B顯示，在讀出階段的第一取樣階段，一現(xiàn)有技術(shù)的暗區(qū)次像素的示意圖。如上所述，樣本I是用以處理光訊號，而該光訊號可以下列方式表示:(DN-LN) Samplel0根據(jù)圖3A-3B，亮區(qū)次像素101的電容CO的電壓的值是“Vint”，且，儲存于暗區(qū)次像素102的電容Cl中的供應(yīng)電源信息的值是“VI”。因此，在處理樣本I的階段內(nèi)，通過使開關(guān)LS4和DS4呈現(xiàn)通路，可以獲得一差異訊號，其中此差異訊號為供應(yīng)電源信息Vint和Vl之間的差異。且，一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC，圖中未示)經(jīng)由晶體管LMl和DMl所形成的一源極隨耦器效應(yīng)而接收這二個訊號。其中，在假設(shè)源極隨耦器LMl和DMl的增益皆為相同的情況下，此模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸入等于(Vl-Vint)乘以源極隨耦器的增益(gain)ο
[0007]請參考圖5A與圖5B。圖5A顯示，在讀出階段的第二取樣階段(樣本2)，一現(xiàn)有技術(shù)的亮區(qū)次像素的示意圖。圖5B顯示，在讀出階段的第二取樣階段，一現(xiàn)有技術(shù)的暗區(qū)次像素的示意圖。如上所述，樣本2是用以處理重置訊號，該重置訊號可以下列方式表示:(DN-LN) SampIe2ο根據(jù)圖5A-5B，開關(guān)LS2和DS2又再一次地呈現(xiàn)通路，以重置電容CO和電容Cl。理想情況下，在處理樣本2的階段內(nèi)，電容CO和電容Cl的電壓應(yīng)該要被重置至與供應(yīng)電源信息Vl相同的位準(zhǔn)。然而，實(shí)際的情況卻是，電容CO和電容Cl的電壓會被重置至一個不同于Vl的值，也就是會被重置至如圖5A-5B所示的電壓“V2”。造成這樣的變化的其中一項(xiàng)原因乃是因?yàn)楣?yīng)電源有噪聲的產(chǎn)生。結(jié)果，在下一個亮區(qū)次像素101的處理樣本I的階段內(nèi)，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸入等于(V2-Vint)乘以源極隨耦器的增益，而非等于(Vl-Vint)乘以源極隨耦器的增益。因此，由于電容CO和電容Cl的電壓不總是被重置至相同的供應(yīng)電源的電壓位準(zhǔn)，計算式“ (DN-LN) Samplel- (DN-LN) Sample2”的計算結(jié)果在不同的亮區(qū)次像素之間都不相同。最糟的情況下，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出的誤差可能會高達(dá) 5LSB。
[0008]承上所述，在現(xiàn)有技術(shù)的圖像像素10中，由于暗區(qū)次像素102的排列為一整行的次像素，因而造成一個暗區(qū)次像素102和其他多個亮區(qū)次像素101位于同一列(如圖1所示)，因此，在位于第一行的所有亮區(qū)次像素101皆被讀出之后，所有的暗區(qū)次像素102皆會被重置，故此造成供應(yīng)電源信息的遺失。故，現(xiàn)有技術(shù)的圖像像素10十分容易受到供應(yīng)電源的噪聲的影響。
[0009]有鑒于此，本發(fā)明即針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種不易受到供應(yīng)電源的噪聲的影響的圖像像素及用于該圖像像素的暗區(qū)次像素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提出一種抗供應(yīng)電源噪聲的圖像像素與相關(guān)暗區(qū)次像素及控制方法，其圖像像素和用于圖像像素的暗區(qū)次像素均不易受到供應(yīng)電源的噪聲的影響。
[0011]為達(dá)上述目的，就其中一觀點(diǎn)言，本發(fā)明提供了一圖像像素，包含:多個亮區(qū)次像素(light node)，所述亮區(qū)次像素彼此排列成一矩陣并且自一供應(yīng)電源接受一電力；以及至少一暗區(qū)次像素(dark node)，其中該暗區(qū)次像素包括:一第一電荷儲存單元，與該供應(yīng)電源親接，用以在一第一時間內(nèi)儲存一與該供應(yīng)電源相關(guān)的第一供應(yīng)電源信息；一第二電荷儲存單元，與該供應(yīng)電源耦接，用以在一第二時間內(nèi)儲存一與該供應(yīng)電源相關(guān)的第二供應(yīng)電源信息；以及一信息輸出單元，同時與該第一電荷儲存單元及該第二電荷儲存單元耦接，用以輸出一與該第一供應(yīng)電源信息相關(guān)的第一樣本訊號或一與該第二供應(yīng)電源信息相關(guān)的第二樣本訊號；其中，在該第二時間內(nèi)以及當(dāng)該第二樣本訊號自該信息輸出單元被輸出時，該第一電荷儲存單元中的該第一供應(yīng)電源信息維持不變。
[0012]在一種較佳的實(shí)施型態(tài)中，該圖像像素的三個操作階段包括:一重置階段，該重置階段包括該第一時間，其中，在該重置階段，所述亮區(qū)次像素被重置以被用來儲存該第一供應(yīng)電源信息，且，該第一電荷儲存單元亦儲存該第一供應(yīng)電源信息；一快門階段，其中，在該快門階段，所述亮區(qū)次像素被施予曝光，以根據(jù)對光線的反應(yīng)產(chǎn)生嵌入電壓(integratedvoltages);以及一讀出階段，其中每一亮區(qū)次像素皆會依序執(zhí)行該讀出階段，該讀出階段包括一第一取樣階段與一第二取樣階段，其中，在該第一取樣階段時，該第一供應(yīng)電源信息自該第一電荷儲存單元被輸出且對應(yīng)于其中一個被選定的亮區(qū)次像素的嵌入電壓亦被輸出，且其中，在該第二取樣階段時，該被選定的亮區(qū)次像素被重置以被用來儲存該第二供應(yīng)電源信息，且，該第二電荷儲存單元亦儲存該第二供應(yīng)電源信息。
[0013]在一種較佳的實(shí)施型態(tài)中，在該第二取樣階段時，該被選定的亮區(qū)次像素輸出該第二供應(yīng)電源信息