| 主权项 |
1.一种光侦测器,用于接收照射光以产生光信号,该光侦测器包含:一光二极体,包含一电荷积成极,当该光二极体接收照射光时,该电荷积成极因应该照射光以累积电荷而使电位会升高;一闸极偏压型可储存电荷MOS电晶体,具有可调临界电压,其包含一偏压储存极连接该电荷积成极,其又包含一电源电压输入极连接一电压源、与一输出端因应该电荷积成极之电位而输出一光信号;一预充电开关,因应一预充电控制信号,加一参考电压于该偏压储存极;以及一信号读出开关,含有一第一端与一第二端,该第一端连接该闸极偏压型可储存电荷MOS电晶体之输出端,该第二端因应一读出控制信号,经由该第一端接收该闸极偏压型可储存电荷MOS电晶体之输出端所输出的光信号。2.如申请专利范围第1项所述之光侦测器,其中该光二极体系一种P+n接合结构,其P+极就是该电荷积成极,其n极是一连接一电压源的基板。3.如申请专利范围第1项所述之光侦测器,其中该预充电开关含包一第一极连接该偏压储存极,一第二极接收该预充电控制信号,一第三极连接一供应该参考电压的电压源。4.如申请专利范围第1项所述之光侦测器,其中该闸极偏压型可储存电荷MOS电晶体系一种n型MOS电晶体,其汲极系该电源电压输入极,其源极系该输出端,其闸极系该偏压储存极。5.如申请专利范围第3项所述之光侦测器,其中该预充电开关系一n型MOS电晶体,该预充电开关的第一极是该n型MOS电晶体的汲极(drain),第二极是该n型MOS电晶体的闸极,第三极是该n型MOS电晶体的源极。6.如申请专利范围第1项所述之光侦测器,其中该信号读出开关系一种n型MOS电晶体,该信号读出开关的第一极系该n型MOS电晶体的汲极,第二端系该n型MOS电晶体的源极,该n型MOS电晶体因应其闸极接收该读出控制信号而导通,使该信号读出开关的第二端,能经由其第一端接收该闸极偏压型可储存电荷MOS电晶体的输出端之光信号。7.如申请专利范围第3项所述之光侦测器,其中该预充电开关,在该光二极体接收一照射光之前,将该偏压储存极充电到该参考电压,使该闸极偏压型可储存电荷MOS电晶体,在该光二极体接收该照射光时,就作业于动态区,其转移特性曲线之斜率接近于一常数,因而该输出端所输出的光信号呈线性追随该偏压储存极电位,也就是线性追随该电荷积成极电位,因而也就线性追随该照射光强度。8.如申请专利范围第7项所述之光侦测器,其中该参考电压稍高于该闸极偏压型可储存电荷MOS电晶体的临界电压。9.如申请专利范围第7项所述之光侦测器,其中该参考电压适于将前一照射光所遗留在该电荷积成极的电荷重置,以避免影像落后(imagelag)效应。10.如申请专利范围第7项所述之光侦测器,其中该闸极偏压型可储存电荷MOS电晶体的临界电压为负値时,该参考电压为地电位,使该闸极偏压型可储存电荷MOS电晶体,在该光二极体接收照射光时,会自动作业于动态区。11.如申请专利范围第1项所述之光侦测器,更包含一可重置电容性负载,用以接收该信号读出开关的第二端的光信号,但每次收该光信号之前,会因应一重置电容性负载信号而重置为地电位。12.如申请专利范围第11项所述之光侦测器,其中该可重置电容性负载包含一电容重置开关,因应该重置电容性负载信号,将该电容性负载重置为地电位。13.如申请专利范围第1项所述之光侦测器,系根据CMOS技术造于P型基板者,其中该光二极体系一种n+p接合结构,该n+极系一种扩散层,而该P极是P型基板;该闸极偏压型可储存电荷MOS电晶体具有可调临界电压,并且该可调临界电压可为正値,也可为负値;该预充电开关可为一种P型MOS电晶体;该信号读出开关示可为一种P型MOS电晶体;光二极体的n+极连接该偏压储存极,P极连接地线;该闸极偏压型可储存电荷MOS电晶体之汲极接地,源极接该信号读出开关的第一端。14.如申请专利范围第13项所述之光侦测器,其中该闸极偏压型可储存电荷MOS电晶体的闸极连接该光二极体的n+极,源极与该信号读出开关P型MOS电晶体的汲极连接;用做该信号读出开关的P型MOS电晶体的闸极接收该读出控制信号,源极因应该读出控制信号,会经过汲极接收该闸极偏压型可储存电荷MOS电晶体的源极上的光信号,用做该预充电开关的P型MOS电晶体闸极,接收该预充电控制信号,源极接该参考电压,汲极接该光二极体的n+极。15.如申请专利范围第1或14项所述之光侦测器,其中该闸极偏压型可储存电荷MOS电晶体的临界电压为负値时,该参考电压低于该电压源电压与该临界电压的加成値。16.如申请专利范围第1或14项所述之光侦测器,其中该闸极偏压型可储存电荷MOS电晶体的临界电压为正値时,该参考电压为电源电压的电位。17.一种线阵列影像感测装置,用于感测一线状影像,其包含:一扫描移位暂存器;复数个呈线状排列的光侦测器,分别侦测该线状影像的不同部位;一电容性负载;该复数个呈线状排列的光侦测器,遂一被该扫描移位暂存器启动,依序输出对应于该线状影像的光信号到该电容性负载,当该移位暂存器启动该光侦测器之一时,也同时将前一个已被启动的该光侦测器之一重置。18.一种面阵列影像感测装置,用于感测一面状影像,其包含:复数个呈矩阵式排列的光侦测器,分别侦测该面状影像的不同部位,每一该光侦测器有一行号与列号,同一列的每一该光侦测器有相同的列号,同一行的每一该光侦测器有相同的行号;一垂直(行)数位扫描移位暂存器Y:一水平(列)数位扫描移位暂存器X:复数个电容性负载型取样保持效大器,分别对应于该矩阵式排列光侦测器的各行号;一输出放大器;该行数位扫描移位暂存器Y逐列启动该矩阵式排列的光侦测器,被启动的列之内的每一该光侦测器,输出对应于该面状影像的光信号到,对应于其行号的该电容性负载型取样保持放大器,然后该列数位扫描移位暂存器X,逐一启动该复数个电容性负载型取样保持放大器,依序输出一取样保持信号到该输出放大器。19.一种光侦测器,用于侦测照射光,而发出随照射光强度变化的光信号,其包含:一光二极体,其系n+P架构;一第一电晶体连接一电压源与该光二极体的n+极;一第二电晶体,其闸极连接该光二极体的n+极,其汲极连接该电压源;一第三电晶体,因应一信号读出控制信号,将该第二电晶体的源极之信号传到一输出电路;该输出电路包含一取样保持电容器、一第四电晶体、一第五电晶体、以及一第六电晶体:该第四晶体因应一电容重置信号,将该取样保持电容器重置,该第五电晶体用以缓冲放大该取样保持电容器的信号,该第六电晶体因应一输出控制信号,将该第五电晶体缓冲放大后的信号输出。20.如申请专利范围第1项所述之光侦测器,更包含:一MOS电晶体,其汲极连接该闸极偏压型可储存电荷MOS电晶体之源极,其源极连接一指定电位,其闸极接收一重置控制信号,将该闸极偏压型可储存电荷MOS电晶体的源极,重置到该指定电位。21.如申请专利范围第20项所述之光侦测器,其中该MOS电晶体可以选用N型电晶体、P型电晶体、与传送闸(transmission gate)等三种电晶体中的任一种。22.如申请专利范围第3项所述之光侦测器,更包含:一MOS电晶体,其汲极连接该闸极偏压型可储存电荷MOS电晶体之源极,其源极连接该预充电开关的第一极,其闸极接收一重置控制信号,将该闸极偏压型可储存电荷MOS电晶体的源极,重置到该预充电开关的第一极之电位。23.如申请专利范围第7项所述之光侦测器,其中该转移特性曲线之斜率,在动态作业区内大约为一常数,而在饱和作业区(saturation region)内缓慢变小。图式简单说明:第一图A系一典型P+n接合光二极体作业于即时(realtime)光电流感测模式之情形。第一图B系第一图A中的P+n接合光二极体之典型结构。第二图A系一光电晶体作业于即时光电流放大模式之情形。第二图B系第二图A中的光电晶体之典型结构。第三图A系一P+n光二极体作业于电荷积成模式之情形。第三图B系信号读出开关的时序图(timing diagram),以及第三图A中的电荷积成光二极体之应用例的输出信号。第四图A系一光电晶体作业于电荷积成模式的情形。第四图B系信号读出开关的时序图,以及第四图A中的电荷积成光电晶体的应用例之输出信号。第五图A系展示一连接着电容器负载型射极追随器读出电路的基极偏压型电荷积成光电晶体所组成的光侦测器元件之线路图。第五图B系展示预充电开关、信号读出开关、电容器负载重置开关等的时序图,以及第五图A的光电晶体应用例之输出信号。第五图C系展示第五图A的光侦测器元件应用例之光反应转移特性曲线计算値。第六图A系展示一种电压弃置式电荷积成型光二极体连接一电容器负载型源极追随器读出电路所组成之光侦测器元件之接线图。第六图B系展示光二极体重置开关、读出开关、电容器负载重置开关等的时序图,以及第六图A的光侦测器元件应用例之输出信号。第六图C系展示第六图A的光侦测器元件应用例之光反应特性曲线计算値。第七图A系展示一连接着电容器负载型源极追随器读出电路之闸极偏压式电荷积成型光二极体的线路图。第七图B系展示二极体、闸预充电开关、读出开关、电容器负载重置开关等的时序图,以及第七图A的光侦测器应用例的输出信号。第七图C系展示第七图A的光侦测器元件,在相关的电晶体于许多种不同临界电压値的条件下,计算出的光反应转移特性曲线。第八图系展示第七图A的光侦测器所需要的偏压之电压参考値(Vbias)。此Vbias适于促成某种条件下的线性动态区作业。第九图系展示一应用许多第七图A的光侦测器元件之修正电路。第十图A系展示一应用许多第七图A的光侦测器元件所组成的线性阵列影像感测装置之电路,以及信号读出电路。第十图B系展示一应用许多第七图A的光侦测器元件所成的面阵列影像感测装置之电路,以及信号读出电路。第十一图A系展示一应用许多第七图A的光侦测器元件所组成的面阵列影像感测装置之电路,以及信号读出电路。第十一图B系展示第十一图A中的影像感测装置作业所需的控制信号时序图。第十二图系展示一光侦测器元件的电路图。这光侦测器元件包含第七图A中的光侦测器,以及一连接着缓冲放大器的开关式可重置电容器负载。后者系做为光二极体信号的取样保持作业之用。第十三图A系展示一应用许多第十二图的光侦测器元件所组成的线性阵列影像感测装置之电路,以及信号读出电路。第十三图B系展示第十三图A的影像感测装置作业所需的控制信号的时序图。第十四图系展示一采用电压弃置式电荷积成型光二极体组装于P型基板经CMOS处理而成的光侦测器元件之电路图,以及一连接有缓冲放大器,而能做为光二极体信号之取样保持作业电路的开关式可重置电容器负载之接线图。第十五图A系展示一种采用许多第十四图光侦测器元件所组成的线阵列式影像感测装置之电路图,以及信号读出电路。第十五图B系展示第十五图A的影像感测装置作业所需控制信号之时序图。第十六图A系展示一应用第七图A所示光侦测器的电路图,以及一用来将电晶体M1(第七图A所示M1)源极接到地电位的MOS开关。第十六图B系展示一应用第七图A所示光侦测器的电路图,以及一用来将第七图A所示电晶体M1源极重置到偏压电压(Vbias)的MOS开关。第十六图C系展示一应用第七图A所示光侦测器的电路图,以及一用来将第七图A所示电晶体M1源极重置到等于另一电晶体的源极(第七图A的M3之源极)之电位。第十七图A系展示一按CMOS技术,而与一电容器负载型源极追随读出电路一起组装于P型基板,之闸极偏压电荷积成光二极体之电路图。第十七图B系展示光二极体、闸极充电开关、读出开关、电容器负载重置开关等的时序图,以及第十七图A光侦测器元件应用例的输出信号。第十七图C系展示第十七图A的光侦测器元件,在第十七图A的电晶体M1许多种临界电压条件下,所计算得的光反应转移特性曲线。第十八图系展示第十七图A所示光侦测器元件的一种修正电路图。 |
