CN112153310B - 图像传感器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种图像传感器及其控制方法，图像传感器包括一对像素共享电路、第二重置晶体管、放大晶体管、读出晶体管及控制电路。该对像素共享电路连接到浮置扩散节点，每个像素共享电路各包括光子器件、第一重置晶体管、捕获晶体管、保持晶体管、电容器和共享晶体管。控制电路经配置以控制该对共享像素电路中的每一个的第一重置晶体管、第一捕获晶体管、第一保持晶体管及共享晶体管开启或关闭。

Description

图像传感器及其控制方法
技术领域
本申请涉及一种图像传感器及其控制方法，特别是涉及一种能够针对不同的光强度与应用以正常模式及共享像素模式操作的图像传感器及其控制方法。
背景技术
通常，低亮度图像传感器的性能可通过设置片上透镜来改善，片上透镜各对应于多个光电转换器件的其中之一，且用于聚光以照射各光电转换组件。当光照射在半导体衬底的背面产生多个信号时，背面照明图像传感器借此截取图像。多个所述信号在设置在半导体衬底上的光电转换组件处接收，并通过形成在半导体衬底的正面的读取电路输出。为了高效地接收具有重要波长的红色光，在背面受光成像传感器上设置有确保厚度约为10微米的光电转换组件(光电二极管)。每个光电转换组件的表面和对应的芯片上透镜彼此以短距设置，并且穿过芯片上透镜的光会聚在光电转换组件中。
在背面照明传感器工艺中，可以显着提高图像传感器的量子效率。然而，由于在芯片的背面上缺乏可用于阻挡光的金属，信号临时存储点容易受到环境光的影响，并且快门效率降低。因此，不适用于需要临时存储信号的应用，例如全局快门。
现有的图像传感器使用信号减法来获得正确的值。另外，在打开和关闭光源以进行预测试的应用中，提出了使用减法来提高帧速率和准确性。然而，该方法要求在打开和关闭光源时拍摄每张照片，从而增加了时间成本。
此外，在上述减法中，由于减去了其他像素产生的环境光或其他像素接收的光源，因此光学环境和光学角度与原始像素不完全相同。
针对上述缺点，现有的图像传感器还针对多个像素采用单个光电二极管。然而，尽管对于减法方法而言统一了光学角度，但是减少的光电二极管的数量增加了冗余区域，且降低了空间利用率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种图像传感器及其控制方法。
为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案是，提供一种图像传感器，所述图像传感器包括：一对像素共享电路，连接到一浮置扩散节点，所述对像素共享电路中的每个所述像素共享电路各包括：一光子器件，经配置以接收光能并产生相应的电荷；一第一重置晶体管，耦接在一公共电压源及所述光子器件之间；一捕获晶体管，具有连接到一第一节点的一端，所述第一节点位于所述光子二极管及所述第一重置晶体管之间；一保持晶体管，具有连接到所述捕获晶体管的另一端的一端及连接到所述浮置扩散节点的另一端；一电容器，具有连接到一第二节点的一端，所述第二节点位于所述捕获晶体管及所述保持晶体管之间；及一共享晶体管，连接在所述第一节点及所述对像素共享电路中的另一个像素共享电路的所述第二节点之间；一第二重置晶体管，连接在一参考电压源及所述浮置扩散节点之间；一放大晶体管，具有连接到所述浮置扩散节点的控制端及连接到所述公共电压源的一第一端；一读出晶体管，连接在一读出总线及所述放大晶体管之间，且所述读出晶体管具有用于接收一选择信号的一控制端；以及一控制电路，经配置以控制所述对共享像素电路中的每一个的所述第一复位晶体管(所述第一重置晶体管)、所述第一捕获晶体管(所述捕获晶体管)、所述第一保持晶体管(所述保持晶体管)及所述共享晶体管开启或关闭。
优选地，所述控制电路被配置为以一第一模式操作，以及在所述第一模式下，所述控制电路经配置以开启所述对像素共享电路中的一个所述像素共享电路的所述第一重置晶体管、所述捕获晶体管、所述保持晶体管及所述共享晶体管，且关闭所述对像素共享电路中的另一个所述像素共享电路的所述第一重置晶体管、所述捕获晶体管及所述共享晶体管。
优选地，所述控制电路经配置以一第二模式操作，以及在所述第二模式下，所述控制电路经配置以开启所述对像素共享电路的多个所述第一复位晶体管，多个所述捕获晶体管及多个所述保持晶体管，以及关闭所述对像素共享电路的多个所述共享晶体管。
优选地，所述图像传感器还包括：一处理器，经配置以控制所述控制电路执行所述第二模式，且所述对像素共享电路由所述控制电路控制以获得一第一图像，其中所述处理器还经配置以从所述第一图像获得一整体光强度，并确定所述整体光强度是否超过一强度阈值，其中，如果所述整体光强度超过所述强度阈值，则所述处理器经配置以控制所述控制电路执行所述第一模式，以及其中，如果所述整体光强度没有超过所述强度阈值，则所述处理器经配置以控制所述控制电路执行所述第二模式。
优选地，所述图像传感器还包括：一光传感器电路，经配置以测量来自所述图像传感器外部的外部环境的一光强度；一处理器，经配置以确定所述光强度是否超过一强度阈值，其中，如果所述光强度超过所述强度阈值，则所述处理器经配置以控制所述控制电路执行所述第一模式，以及其中，如果所述光强度没有超过所述强度阈值，则所述处理器经配置以控制所述控制电路执行所述第二模式。
优选地，所述图像传感器还包括：一光源，连接到所述处理器，其中，当所述控制电路经配置以在所述第一模式中操作时，所述处理器还经配置以执行一第三模式及一第四模式，其中，在所述第三模式下，所述处理器经配置以开启所述光源，控制所述控制电路开启所述对像素共享电路中的一个所述像素共享电路的所述捕获晶体管及所述保持晶体管，关闭该个所述像素共享电路的所述共享晶体管，并控制所述对像素共享电路以获得一第二图像；其中，在所述第四模式下，所述处理器经配置以关闭所述光源，并控制所述控制电路关闭所述对像素共享电路中的一个所述对像素共享电路的所述捕获晶体管，开启该个所述像素共享电路的所述共享晶体管以及所述对像素共享电路中的另一个所述像素共享电路的所述保持晶体管，并控制所述对像素共享电路以获得一第三图像，其中，所述处理器经配置以在所述第二图像及所述第三图像之间执行减法运算以获得一距离信息及一移动信息。
优选地，所述图像传感器的晶体管、器件或电路在一半导体集成电路设计中被设计为具有共同的结构。
为了解决上述的技术问题，本发明所采用的另外一技术方案是，提供一种图像传感器的控制方法，其特征在于，所述图像传感器的控制方法包括以下步骤：提供所述图像传感器，其中，所述图像传感器包括：一对像素共享电路，连接到一浮置扩散节点，且所述对像素共享电路中的每个像素共享电路各包括：一光子器件，经配置以接收光能并产生相应的电荷；一第一重置晶体管，耦合在一公共电压源及所述光子器件之间；一捕获晶体管，具有连接到一第一节点的一端，所述第一节点位于所述光子二极管及所述第一重置晶体管之间；一保持晶体管，具有连接到所述捕获晶体管的另一端的一端及连接到所述浮置扩散节点的另一端；一电容器，具有连接到一第二节点的一端，所述第二节点位于所述捕获晶体管及所述保持晶体管之间；及一共享晶体管，连接在所述第一节点及所述对像素共享电路中的另一个像素共享电路的所述第二节点之间；一第二重置晶体管，连接在一参考电压源及所述浮置扩散节点之间；一放大晶体管，具有连接到所述浮置扩散节点的控制端及连接到所述公共电压源的一第一端；一读出晶体管，连接在一读出总线及所述放大晶体管之间，且所述读出晶体管具有用于接收一选择信号的一控制端；及一控制电路；以及配置所述控制电路以控制所述对共享像素电路中的每一个的所述第一复位晶体管、所述第一捕获晶体管、所述第一保持晶体管及所述共享晶体管导通或截止。
优选地，所述图像传感器的控制方法还包括：配置所述控制电路以一第一模式操作；配置所述控制电路以开启所述对像素共享电路中的一个所述像素共享电路的所述第一重置晶体管、所述捕获晶体管、所述保持晶体管及所述共享晶体管；以及配置所述控制电路以关闭所述对像素共享电路中的另一个所述像素共享电路的所述第一重置晶体管、所述捕获晶体管及所述共享晶体管。
优选地，所述图像传感器的控制方法还包括：配置所述控制电路以一第二模式操作；配置所述控制电路以开启所述对像素共享电路的多个所述第一复位晶体管，多个所述捕获晶体管及多个所述保持晶体管导通；以及配置所述控制电路以关闭所述对像素共享电路的多个所述共享晶体管。
优选地，所述图像传感器的控制方法还包括：配置一处理器以控制所述控制电路执行所述第二模式操作；配置所述控制电路控制所述对像素共享电路以获得一第一图像；配置所述处理器从所述第一图像获得一整体光强度；
配置所述处理器确定所述整体光强度是否超过一强度阈值；如果所述光强度超过所述强度阈值，则配置所述处理器以控制所述控制电路以所述第一模式操作；以及如果所述光强度没有超过所述强度阈值，则配置所述处理器以控制所述控制电路以所述第二模式操作。
优选地，所述图像传感器的控制方法还包括：配置一光传感器电路以测量来自所述图像传感器外部的外部环境的一光强度；配置一处理器以确定所述光强度是否超过一强度阈值；如果光强度超过强度阈值，则配置所述处理器以控制所述控制电路以所述第一模式操作；以及如果所述光强度不超过所述强度阈值，则配置所述处理器以控制所述控制电路以所述第二模式操作。
优选地，所述图像传感器的控制方法还包括：提供连接至所述处理器的一光源；当所述控制电路经配置以所述第一模式操作时，配置所述处理器以执行一第三模式及一第四模式；在所述第三模式下，配置所述处理器以开启所述光源，控制所述控制电路开启所述对像素共享电路中的一个所述像素共享电路的所述捕获晶体管及所述保持晶体管，关闭该个所述像素共享电路的所述共享晶体管，并控制所述对像素共享电路以获得一第二图像；在所述第四模式下，配置所述处理器以关闭所述光源，并控制所述控制电路关闭所述对像素共享电路中的一个所述对像素共享电路的所述捕获晶体管，开启该个所述像素共享电路的所述共享晶体管以及所述对像素共享电路中的另一个所述像素共享电路的所述保持晶体管，并控制所述对像素共享电路以获得一第三图像；以及配置所述处理器以在所述第二图像及所述第三图像之间执行一减法运算以获得一距离信息及一移动信息。
因此，本公开提供一种图像传感器及其控制方法，其能够分别针对不同的光强度以正常模式和共享像素模式进行操作。
当环境光强时，或者光源执行检测和切换操作时，可以防止第一节点处的电荷流入作为存储点的第二节点中。因此，可以在用于两个捕获图像的相减操作中执行第一模式以消除噪声，因此可以提高信噪比。此外，对于背面照明传感器应用，信号临时存储点将不容易受到环境光的影响，并且可以提高快门效率。
当环境光线微弱，或者光源在正常运行中未切换时，启用光子器件并关闭共享晶体管，以在多个第二节点之间提供隔离度。因此，可以将图像传感器中的所有光子器件用于感测，并且可以相应地提高空间利用效率。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1是根据本公开的第一实施例的图像传感器的电路布局图。
图2是根据本公开的第一实施例的控制方法的流程图。
图3是根据本公开的第二实施例的图像传感器的电路布局图。
图4是根据本公开的第二实施例的控制方法的流程图。
图5是根据本公开的第三实施例的图像传感器的电路布局图。
图6是根据本公开的第三实施例的控制方法的流程图。
图7是根据本公开第四实施例的控制方法的流程图。
图8是根据本公开的第五实施例的控制方法的流程图。
图9是根据本公开第六实施例的控制方法的流程图。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开有关“图像传感器及其控制方法”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。
应当可以理解的是，虽然本文中可能会使用到“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各种组件或者信号，但这些组件或者信号不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一组件与另一组件，或者一信号与另一信号。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。
第一实施例
参照图1，本公开的第一实施例提供一种图像传感器1，其包括一对像素共享电路PSC1及PSC2，第二重置晶体管rst、放大晶体管Nsf、读出晶体管rsel及控制电路100。
该对像素共享电路PSC1和PSC2连接到浮置扩散节点FD。像素共享电路PSC1包括光子器件Pd1、第一重置晶体管ab1、捕获晶体管ss1、保持晶体管tg1、电容器C1及共享晶体管st1。
光子器件Pd1被配置为接收光能并产生相应的电荷。光子器件Pd1可以是光电二极管，是将光转换成电流的半导体器件。当光子被吸收在光电二极管中时，产生电流。光电二极管可包括多个滤光器及多个内置镜片。第一重置晶体管ab1耦接在公共电压源VDDay及光子器件Pd1之间。捕获晶体管ss1具有一端连接到光子二极管Pd1与第一复位晶体管ab1之间的第一节点PD1。保持晶体管tg1具有连接到捕获晶体管ss1的另一端的一端及连接到浮置扩散节点FD的另一端。
电容器C1具有一端连接到捕获晶体管ss1和保持晶体管tg1之间的第二节点SD1。共享晶体管st1连接在另一像素共享电路PSC2的第一节点SD1和第二节点SD2之间。
像素共享电路PSC2包括光子器件Pd2、第一重置晶体管ab2、捕获晶体管ss2、保持晶体管tg2、电容器C2及共享晶体管st2。
光子器件Pd2被配置为接收光能并产生相应的电荷，并且可以是光电二极管，就像光子器件Pd1。第一重置晶体管ab2耦接在公共电压源VDDay及光子器件Pd2之间。捕获晶体管ss2具有一端连接到光子二极管Pd2与第一重置晶体管ab2之间的第一节点PD2。保持晶体管tg2具有连接到捕获晶体管ss2的另一端的一端以及连接到浮置扩散节点FD的另一端。
电容器C2具有一端连接到捕获晶体管ss2及保持晶体管tg2之间的第二节点SD2。共享晶体管st2连接在另一个像素共享电路PSC1的第一节点SD2和第二节点SD1之间。
第二重置晶体管rst连接在参考电压源Vref及浮置扩散节点FD之间。放大器晶体管Nsf具有连接到浮动扩散节点FD的控制端及连接到公共电压源VDDay的第一端。读出晶体管rsel连接于读出总线Rbus及放大晶体管Nsf之间，并且具有用于接收选择信号的控制端。
控制电路100经配置以控制一对共享像素电路PSC1及PSC2的第一重置晶体管ab1及ab2，第一捕获晶体管ss1及ss2，保持晶体管tg1及tg2，以及共享晶体管st1及st2开启或关闭。
控制电路100可以是微处理器，其在单个集成电路(IC)或至少几个集成电路上结合了中央处理单元的功能。
在某些实施例中，晶体管，器件或电路被设计为在半导体集成电路设计中具有共同的结构。
本公开还提供了一种用于图1所示的图像传感器的控制方法。请参考图2，图2是根据本公开的第一实施例的控制方法的流程图。
可以通过使用存储在计算器可读介质上或从计算器可读介质可访问的计算器执行指令来实现根据上述实施例的控制方法。这样的指令可以包括例如引起或配置通用计算器、专用计算器或专用处理设备以执行某些功能或一组功能的指令和数据。可以通过因特网访问所使用的计算器资源的多个部分。可执行指令可以是，例如二进制，中间格式指令，诸如汇编语言(assembly language)、固件、或源代码(source code)。可用来存储根据所描述实施例中的方法期间的指令、所使用的信息、及/或所创造的信息的计算器可读介质的实例包括磁盘或光盘、闪存、设置有非易失性内存的USB装置、联网的存储装置等等。
另外，用于实现本公开提供的方法的设备可以包括硬件、固件和/或软件，并且可以采用多种配置中的任何一种。此类配置的典型示例包括膝上型计算器、智能电话、小型个人计算器、个人数字助理等。本文描述的功能还可以在外围设备或内置卡中实现。通过进一步举例，这种功能也可以实施在不同芯片或在单个装置上执行的不同程序的电路板。
如图2所示，控制方法包括以下步骤：
步骤S100：提供图像传感器，例如图1所示的图像传感器10，并省略重复的说明。
步骤S102：配置控制电路，以控制一对共享像素电路中的每一个共享像素电路的第一复位晶体管、第一捕获晶体管、第一保持晶体管及共享晶体管开启或关闭。
第二实施例
参照图3，其是根据本公开的第二实施例的图像传感器的电路布局图。
在第二实施例中，控制电路100经配置为以第一模式操作，并且在第一模式下，控制电路100被配置为开启像素共享电路PSC1的第一重置晶体管ab2、捕获晶体管ss1、保持晶体管tg1及共享晶体管st1，并关闭像素共享电路PSC2的第一重置晶体管ab2、捕获晶体管ss2及共享晶体管st2。
具体地，当环境光较强或光源进行检测和开关操作时，光子器件Pd2被禁用，第一重置晶体管ab2被开启以重置第一节点PD2，而捕获晶体管ss2及共享晶体管st2被关闭，因此电荷无法流入作为存储点的第二节点SD1及SD2。因此，可以在用于两个捕获图像的相减操作中执行第一模式以消除噪声，因此可以提高信噪比。此外，对于背面照明传感器应用，信号临时存储点将不容易受到环境光的影响，并且可以提高快门效率。
此外，减法运算可以包括相关双采样(CDS)，其用于减少重置采样噪声对动态范围的影响。CDS包括从像素中采样信号的两个样本，然后将第一个样本从第二个样本中减去，以消除重置采样噪声的技术。通常，采样是在光子器件重置后，且允许光子器件累积光的变化造成的电荷之后立即执行的。
本公开的第二实施例提供了用于控制方法的其他步骤。请参考图4，图4为本发明第二实施例的控制方法的流程图。
如图4所示，所述控制方法还包括以下步骤：
步骤S200：配置控制电路以第一模式操作。
步骤S202，配置控制电路以开启该对电路导通像素共享电路其中一个像素共享电路的捕获晶体管、保持晶体管及共享晶体管。
步骤S204：配置控制电路以开启该对像素共享电路中的另一个所述像素共享电路的第一重置晶体管，且关闭所述对像素共享电路中的该另一个所述像素共享电路的所述第一重置晶体管、所述捕获晶体管及所述共享晶体管。
第三实施例
参照图5，其是根据本公开的第三实施例的图像传感器的电路布局图。
在一些实施例中，控制电路100以第二模式操作，并且在第二模式下，控制电路100经配置以开启一对像素共享电路PSC1和PSC2的捕获晶体管ss1及ss2及保持晶体管tg1及tg2，并关闭该对像素共享电路PSC1及PSC2的共享晶体管st1和st2。
具体地，当环境光微弱，或者光源在不切换的情况下正常工作时，分别启用光子器件Pd1及Pd2，并且关闭共享晶体管st1和st2以隔离第二节点SD1及SD2。因此，可以将图像传感器10中的所有光子装置用于感测，并且可以相应地提高空间利用效率。
第三实施例提供了用于控制方法的其他步骤。请参考图6，图6为本发明第三实施例的控制方法的流程图。
如图6所示，控制方法还包括以下步骤：
步骤S300：配置控制电路以第二模式操作。
步骤S302：配置控制电路以开启一对像素共享电路的这些捕获晶体管及这些保持晶体管。
步骤S304：配置控制电路以关闭该对像素共享电路中的这些共享晶体管。
第四实施例
现请参考图7，其为本发明第四实施例的控制方法的流程图。
本公开的第四实施例提供了用于控制方法的其他步骤。如图7所示，控制方法还包括以下步骤：
步骤S400：配置处理器以控制控制电路以第二模式操作。如图1所示，图像传感器10还包括耦合至控制电路100及读出总线Rbus的处理器102。处理器102用于控制控制电路100开启或关闭图像传感器10中的晶体管。如前所述，在第二模式中，该对像素共享电路PSC1及PSC2的捕获晶体管ss1及ss2以及保持晶体管tg1及tg2被开启，并且该对像素共享电路PSC1及PSC2的共享晶体管st1及st2被关闭。
可以通过使用一个或多个处理器来实现图像传感器10中包括的处理器102的功能。处理器可以是可编程单元，例如微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)芯片、场可编程门数组(FPGA)等。处理器的功能也可以由一或多个电子设备或IC来实现。换句话说，由处理器102执行的功能可以在硬件域、软件域或硬件域及软件域的组合中实现。
步骤S402：配置控制电路以控制该对像素共享电路获得第一图像。第一图像可以通过以下方式获得：首先将第一复位晶体管ab1及ab2以及保持晶体管tg1及tg2截止，然后将光子器件Pd1及Pd2产生的电荷存储在第二节点SD1及SD2中之后，关闭捕获晶体管ss1及ss2。然后，存储的电荷被放大晶体管Nsf、读出晶体管rsel和读出总线Rbus读出。
步骤S404：配置处理器以从第一图像获得整体光强度。处理器102还从第一图像获得整体光强度，即，可以检测到环境光的强度。
步骤S406：配置处理器以确定整体光强度是否超过一强度阈值。如上所述，图像传感器10可以根据环境光的光强度在第一模式和第二模式下操作，第一模式在强光下工作，第二模式在弱光下工作。
如果整体光强度超过总强度阈值，则控制方法进入步骤S408，配置处理器以控制控制电路执行第一模式。
如果整体光强度不超过强度阈值，则控制方法进入步骤S410，配置处理器以控制控制电路执行第二模式。
第五实施例
在本公开的第五实施例中，图像传感器10可以进一步包括光传感器电路106及处理器102，如图1、图3、图5所示。光传感器电路106测量来自图像传感器10外部的外部环境的光强度，并且处理器102可以确定该光强度是否超过强度阈值。本实施例提供了获取环境光的光强度的不同方式。
本公开的第五实施例提供了用于控制方法的其他步骤。请参考图8，其为本发明第五实施例的控制方法的流程图。
如图8所示，控制方法还包括以下步骤：
步骤S500：配置光传感器电路以测量来自图像传感器外部的外部环境的光强度。
步骤S502：配置处理器以确定该光强度是否超过一强度阈值。
如果光强度超过强度阈值，则控制方法进入步骤S504，配置处理器102以控制控制电路100以第一模式操作。
如果光强度未超过强度阈值，则控制方法进入步骤S506，配置处理器102以控制控制电路100以第二模式操作。
第六实施例
在本公开的第六实施例中，图像传感器还包括连接至处理器102的光源104，如图1、图3、图5所示。可以提供光源104用于距离测量或移动检测。
例如，可以为移动检测系统设置光源104以及光子设备Pd1和Pd2，光子设备Pd1和Pd2经配置以在打开及关闭光源104时从物体接收反射光，并输出与该反射光的振幅对应的测量反射率值。处理器102还经配置以接收多个测量反射率值，并在第一时间点和第二时间点比较测量的反射率值以追踪一对象的移动，并识别与所追踪的对象的移动相对应的对象的姿势。
更详细地，当控制电路100被配置为执行第一模式时，处理器102还被配置为执行第三模式和第四模式。
其中，在所述第三模式下，处理器102经配置以开启光源104，控制控制电路100开启像素共享电路PSC1的捕获晶体管ss1及保持晶体管tg1，并关闭该像素共享电路PSC1的共享晶体管st1，并控制该对像素共享电路PSC1及PSC2以获得一第二图像。
在第四模式下，处理器102经配置以关闭光源104，并控制控制电路100关闭像素共享电路PSC1的捕获晶体管ss1，并开启像素共享电路PSC1的共享晶体管st1及像素共享电路PSC2的保持晶体管tg2，并控制像素共享电路PSC1及PSC2以获得第三图像。
处理器102接着被配置以在第二图像及第三图像之间执行减法运算以获得距离信息及移动信息。
本公开的第六实施例提供了用于控制方法的其他步骤。请参考图9，图9为本发明第六实施例的控制方法的流程图。
如图9所示，控制方法还包括以下步骤：
步骤S600：提供连接至处理器的光源。
步骤S602：当控制电路经配置以执行第一模式时，将处理器配置为执行第三模式及第四模式。
步骤S604：在第三模式下，配置处理器开启光源，并控制控制电路开启该对像素共享电路中的一个的捕获晶体管和保持晶体管，并关闭该对像素共享电路中的该个像素共享电路的共享晶体管，并控制该对像素共享电路以获得第二图像。
步骤S606：在第四模式下，配置处理器关闭光源，控制控制电路关闭该对像素共享电路中的一个的捕获晶体管，开启该对像素共享电路中的该个像素共享电路的共享晶体管及该对像素共享电路中的另一个的保持晶体管，并控制该对像素共享电路以获得第三图像。
步骤S608：配置处理器以在第二图像及第三图像之间执行减法运算以获得距离信息及移动信息。
综上所述，本发明提供一种图像传感器及其控制方法，能够针对不同的光强度及应用以正常模式和共享像素模式工作。
当环境光较强或光源进行检测及开关操作时，光子器件Pd2被禁用，第一重置晶体管ab2被开启以重置第一节点PD2，而捕获晶体管ss2及共享晶体管st2被关闭，因此电荷无法流入作为存储点的第二节点SD1及SD2。因此，可以在用于两个捕获图像的相减操作中执行第一模式以消除噪声，因此可以提高信噪比。此外，对于背面照明传感器应用，信号临时存储点将不容易受到环境光的影响，并且可以提高快门效率。
当环境光线微弱，或者光源在正常运行中未切换时，分别启用光子器件Pd1及Pd2并关闭共享晶体管st1及st2，以在第二节点SD1及SD2之间提供隔离度。因此，可以将图像传感器10中的所有光子装置用于感测，因此可以提高空间利用的效率。
此外，在第一模式下，图像传感器可以设置用于距离测量或移动检测的光源。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求书的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利要求书的保护范围内。

Claims (13)

1.一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括：
一对像素共享电路，连接到一浮置扩散节点，所述对像素共享电路中的每个所述像素共享电路各包括：
一光子器件，经配置以接收光能并产生相应的电荷；
一第一重置晶体管，耦接在一公共电压源及所述光子器件之间；
一捕获晶体管，具有连接到一第一节点的一端，所述第一节点位于所述光子器件及所述第一重置晶体管之间；
一保持晶体管，具有连接到所述捕获晶体管的另一端的一端及连接到所述浮置扩散节点的另一端；
一电容器，具有连接到一第二节点的一端，所述第二节点位于所述捕获晶体管及所述保持晶体管之间；及
一共享晶体管，连接在所述第一节点及所述对像素共享电路中的另一个像素共享电路的所述第二节点之间；
一第二重置晶体管，连接在一参考电压源及所述浮置扩散节点之间；
一放大晶体管，具有连接到所述浮置扩散节点的控制端及连接到所述公共电压源的一第一端；
一读出晶体管，连接在一读出总线及所述放大晶体管之间，且所述读出晶体管具有用于接收一选择信号的一控制端；以及
一控制电路，经配置以控制所述对像素共享电路 中的每一个的所述第一重置晶体管、所述捕获晶体管、所述保持晶体管及所述共享晶体管开启或关闭。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，其中所述控制电路被配置为以一第一模式操作，以及
其中，在所述第一模式下，所述控制电路经配置以开启所述对像素共享电路中的一个所述像素共享电路的所述第一重置晶体管、所述捕获晶体管、所述保持晶体管及所述共享晶体管，且关闭所述对像素共享电路中的另一个所述像素共享电路的所述第一重置晶体管、所述捕获晶体管及所述共享晶体管。
3.根据权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，其中，所述控制电路经配置以一第二模式操作，以及
其中，在所述第二模式下，所述控制电路经配置以开启所述对像素共享电路的多个所述第一重置晶体管，多个所述捕获晶体管及多个所述保持晶体管，以及关闭所述对像素共享电路的多个所述共享晶体管。
4.根据权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器还包括：
一处理器，经配置以控制所述控制电路执行所述第二模式，且所述对像素共享电路由所述控制电路控制以获得一第一图像，
其中所述处理器还经配置以从所述第一图像获得一整体光强度，并确定所述整体光强度是否超过一强度阈值，
其中，如果所述整体光强度超过所述强度阈值，则所述处理器经配置以控制所述控制电路执行所述第一模式，以及其中，如果所述整体光强度没有超过所述强度阈值，则所述处理器经配置以控制所述控制电路执行所述第二模式。
5.根据权利要求3所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器还包括：
一光传感器电路，经配置以测量来自所述图像传感器外部的外部环境的一光强度；
一处理器，经配置以确定所述光强度是否超过一强度阈值，
其中，如果所述光强度超过所述强度阈值，则所述处理器经配置以控制所述控制电路执行所述第一模式，以及其中，如果所述光强度没有超过所述强度阈值，则所述处理器经配置以控制所述控制电路执行所述第二模式。
6.根据权利要求5所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器还包括：
一光源，连接到所述处理器，
其中，当所述控制电路经配置以在所述第一模式中操作时，所述处理器还经配置以执行一第三模式及一第四模式，
其中，在所述第三模式下，所述处理器经配置以开启所述光源，控制所述控制电路开启所述对像素共享电路中的一个所述像素共享电路的所述捕获晶体管及所述保持晶体管，关闭该个所述像素共享电路的所述共享晶体管，并控制所述对像素共享电路以获得一第二图像；
其中，在所述第四模式下，所述处理器经配置以关闭所述光源，并控制所述控制电路关闭所述对像素共享电路中的一个所述对像素共享电路的所述捕获晶体管，开启该个所述像素共享电路的所述共享晶体管以及所述对像素共享电路中的另一个所述像素共享电路的所述保持晶体管，并控制所述对像素共享电路以获得一第三图像，
其中，所述处理器经配置以在所述第二图像及所述第三图像之间执行减法运算以获得一距离信息及一移动信息。
7.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，其中，所述图像传感器的晶体管、器件或电路在一半导体集成电路设计中被设计为具有共同的结构。
8.一种图像传感器的控制方法，其特征在于，所述图像传感器的控制方法包括以下步骤：
提供所述图像传感器，其中，所述图像传感器包括：
一对像素共享电路，连接到一浮置扩散节点，且所述对像素共享电路中的每个像素共享电路各包括：
一光子器件，经配置以接收光能并产生相应的电荷；
一第一重置晶体管，耦合在一公共电压源及所述光子器件之间；
一捕获晶体管，具有连接到一第一节点的一端，所述第一节点位于所述光子器件及所述第一重置晶体管之间；
一保持晶体管，具有连接到所述捕获晶体管的另一端的一端及连接到所述浮置扩散节点的另一端；
一电容器，具有连接到一第二节点的一端，所述第二节点位于所述捕获晶体管及所述保持晶体管之间；及
一共享晶体管，连接在所述第一节点及所述对像素共享电路中的另一个像素共享电路的所述第二节点之间；
一第二重置晶体管，连接在一参考电压源及所述浮置扩散节点之间；
一放大晶体管，具有连接到所述浮置扩散节点的控制端及连接到所述公共电压源的一第一端；
一读出晶体管，连接在一读出总线及所述放大晶体管之间，且所述读出晶体管具有用于接收一选择信号的一控制端；及
一控制电路；以及
配置所述控制电路以控制所述对像素共享电路 中的每一个的所述第一重置晶体管、所述捕获晶体管、所述保持晶体管及所述共享晶体管导通或截止。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述图像传感器的控制方法还包括：
配置所述控制电路以一第一模式操作；
配置所述控制电路以开启所述对像素共享电路中的一个所述像素共享电路的所述第一重置晶体管、所述捕获晶体管、所述保持晶体管及所述共享晶体管；以及
配置所述控制电路以关闭所述对像素共享电路中的另一个所述像素共享电路的所述第一重置晶体管、所述捕获晶体管及所述共享晶体管。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述图像传感器的控制方法还包括：
配置所述控制电路以一第二模式操作；
配置所述控制电路以开启所述对像素共享电路的多个所述第一重置晶体管，多个所述捕获晶体管及多个所述保持晶体管导通；以及
配置所述控制电路以关闭所述对像素共享电路的多个所述共享晶体管。
11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述图像传感器的控制方法还包括：
配置一处理器以控制所述控制电路执行所述第二模式操作；
配置所述控制电路控制所述对像素共享电路以获得一第一图像；
配置所述处理器从所述第一图像获得一整体光强度；
配置所述处理器确定所述整体光强度是否超过一强度阈值；
如果所述光强度超过所述强度阈值，则配置所述处理器以控制所述控制电路以所述第一模式操作；以及
如果所述光强度没有超过所述强度阈值，则配置所述处理器以控制所述控制电路以所述第二模式操作。
12.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述图像传感器的控制方法还包括：
配置一光传感器电路以测量来自所述图像传感器外部的外部环境的一光强度；
配置一处理器以确定所述光强度是否超过一强度阈值；
如果光强度超过强度阈值，则配置所述处理器以控制所述控制电路以所述第一模式操作；以及
如果所述光强度不超过所述强度阈值，则配置所述处理器以控制所述控制电路以所述第二模式操作。
13.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述图像传感器的控制方法还包括：
提供连接至所述处理器的一光源；
当所述控制电路经配置以所述第一模式操作时，配置所述处理器以执行一第三模式及一第四模式；
在所述第三模式下，配置所述处理器以开启所述光源，控制所述控制电路开启所述对像素共享电路中的一个所述像素共享电路的所述捕获晶体管及所述保持晶体管，关闭该个所述像素共享电路的所述共享晶体管，并控制所述对像素共享电路以获得一第二图像；
在所述第四模式下，配置所述处理器以关闭所述光源，并控制所述控制电路关闭所述对像素共享电路中的一个所述对像素共享电路的所述捕获晶体管，开启该个所述像素共享电路的所述共享晶体管以及所述对像素共享电路中的另一个所述像素共享电路的所述保持晶体管，并控制所述对像素共享电路以获得一第三图像；以及
配置所述处理器以在所述第二图像及所述第三图像之间执行一减法运算以获得一距离信息及一移动信息。
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