TW201532438A

TW201532438A - 主動像素感測器及使用該主動像素感測器的分析裝置

Info

Publication number: TW201532438A
Application number: TW103137246A
Authority: TW
Inventors: Peter Seelig; Bernd Limburg; Dalibor Stojkovic; Ingo Wulf
Original assignee: Hoffmann La Roche
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2015-08-16

Abstract

揭示一種具有至少一個像素(134)的主動像素感測器(124)。該像素(134)包含至少一個光二極體(144)和至少一個讀出電路(152)。該讀出電路(152)包含至少一個積分電容器(156)。該讀出電路(152)適於在照射該光二極體(144)期間將由該光二極體(144)所產生的電荷累積在該積分電容器(156)內。該讀出電路(152)更包含至少一個選擇器開關(164)，該選擇器開關(164)是適於從該積分電容器(156)讀出該等電荷。

Description

主動像素感測器及使用該主動像素感測器的分析裝置

本發明涉及用於偵測至少一個體液特性的主動像素感測器、成像裝置以及分析裝置。本發明更涉及用於偵測光線，特別是藉由使用該主動像素感測器的方法。較佳可將該主動像素感測器、該成像裝置以及該分析裝置使用於分析學的領域，諸如用於定性及/或定量偵測至少一個體液特性，諸如用於偵測該體液中的至少一個分析物。在下文中，主要將在血糖偵測的文脈中揭示本發明。但亦可能有其他應用。此外，亦可能有醫療科技領域之外的應用，諸如在一般成像裝置之領域，例如：攝影、環境分析、天文學、文件掃描之領域或其他領域中的應用。

在成像技術的領域中，對於醫療或分析目的以及對於其他技術領域中的應用，兩者主要皆使用兩個類型的成像感測器。因此，首先是使用電荷耦合裝置(CCD)。其次是使用以互補金氧半導體(CMOS)技術為基礎的成像裝置。此兩技術一般是適用於相機或相機晶片，兩者皆適用於線性陣列和二維(2D)陣列。

使用CMOS技術的相機感測器往往是以使用一維或二維之所謂的主動像素感測器(APS)陣列為基礎。主動像素感測器是包含主動像素之陣列的影像感測器，其中除了至少一個光二極體之外，各像素還包含含有三個以上之電晶體的積體讀出電路，該等電晶體是諸如MOS-FET電晶體且被整合至該像素中。主動像素允許取決於對個別之光二極體的照射而將由該光二極體所產生的信號預放大。該預放大一般是使用該光二極體的接面電容而產生，其中會產生電荷-電壓轉換。藉由使用簡單的源極隨耦電路，可直接將放大之信號讀出為電壓，反之在CCD技術中，光二極體的電荷是透過陣列而一個像素接著一個像素地被轉移至外部放大器。CMOS技術允許藉由使用所謂的滾動快門模式和藉由使用全域快門模式兩者來讀出該等像素。在後者的模式中，對該陣列之所有像素的照射同時發生，且在讀出程序期間，該等像素的電荷會被儲存在各像素內的額外儲存電容器中。

以三個以上的金氧半導體場效電晶體(MOS-FET電晶體)為基礎的主動像素感測器及CMOS技術是在該技藝中為人所週知。因此，US 6,587,146 B1揭示了一種具有複數個像素的主動像素感測器，且至少一個像素包含：光偵測器，操作性地連接至第一電節點；像素信號耦合電容器，其第一側連接至該第一電節點，而第二側連接至第二電節點；重置電晶體，具有連接至該第一電節點的第一源極，和連接至該第二電節點的第二源極；在該重置電晶體上連接至重置控制匯流排的重置閘極，和在該重置電晶體上連接至電壓供應匯流排的汲極；放大器，操作性地連接至該第二電節點；以及選擇電晶體，操作性地連接至該放大器。

在澳洲Adelaide大學，郵遞區號SA 5005，電機及電子工程系高效積體技術及系統中心，Alireza Moini所著之Vision Chips or Seeing Silicon的章節7.3.8和7.9中(可見於網址http：//www.ohio.edu/people/starzykj/network/class/ee715/labs/systems/vision_chips.pdf )，揭示了各種光電電路的設置。因此，作為範例，在圖7.45(c)中，揭示了具有光電電路或偵測器電路的電流讀出電路，該光電電路或偵測器電路整體上是經由取樣開關連接至各行或整個晶片的電荷積分器。

此外，一般來說，光二極體電容取決於所累積之電荷的問題亦為已知問題。因此，在2012年4月27日，光電子系統及數位成像第11頁，G.Langfelder："6.Pinned Photodiode and Correlated Double Sampling"中，討論了電容之線性度的問題。為了提高線性度，與該光二極體的接面電容並行地切換額外的電容。

此外，在Karlsruhe大學光技術研究所，W.Heering 所著之「Optoelektronik II」第13卷第4頁(可見於http：//www.lti.uni-karlsruhe.de/rd_download/Optoelektronik_II_13.pdf)中，討論了電荷積分。為此目的，將位址切換器或視頻線切換器插入光二極體和積分器之間。在緊接著將個別之像素定址之前，將該積分器的回授電容器放電。藉由將該視頻線切換器定址，該積分器的回授電容器會被充電至對應於先前和在定址前已於照射期間所累積在該光二極體內之光電荷的電壓。

一般來說，即使已達成顯著的優點，上述主動像素技術仍是以至少在中間將光誘發之電荷累積於該光二極體本身的程序為基礎。而且，由於該光二極體本身的電容C取決於電荷，其由空間電荷區的電荷誘發之改變，且因此為該光二極體內之有效電荷分佈的改變所造成，所以光二極體U的電壓一般不會與電荷Q線性相依。然而，由於該光二極體電壓通常被用來作為測量信號，在該照射和該測量信號之間可能會產生非線性相關。此外，可能會從像素的內部源極隨耦器和行放大器產生對非線性度的貢獻。即使在最佳化的設計中，其所導致的非線性度和偏差一般可低如幾個百分比，在敏感的高精度應用中，這些偏差仍可能需要精巧的校正演算法來校正非線性度。尤其是在醫療用途的分析應用中，這些校正可導致費力和支出增加，以及評估裝置的複雜度提高。此外，複雜度提高可導致失敗及錯誤的風險提高。上述皆為一般不樂見的，尤其是在手持應用上。

欲解決之問題

因此，本發明的目的是提供一種主動像素感測器、一種成像裝置、一種分析裝置以及一種方法，它們至少部份避免上述先前技術之裝置和程序的問題。具體來說，將提供主動像素感測器，其藉由在各像素內使用簡單的電子電路而至少在相當大的程度上避免非線性度，並允許簡單且划算的設置。

此問題是藉由具有申請專利範圍的獨立項之特徵的主動像素感測器、成像裝置、分析裝置以及方法所解決。附屬申請專利範圍中列出可以熟習該項技藝者所知之單獨方式或任何組合加以實現的較佳實施例。

如下文中所使用的，用語「具有」、「包含」、「包括」或其任何隨意的文法變化是以非獨占性的方式加以使用。因此，這些用語可指除了由這些用語所提出的特徵之外，在本文所述之實體中不存在其他特徵的情況，以及存在一個以上之其他特徵的情況兩者。例如，「A具有B」、「A包含B」和「A包括B」的說法可指除了B以外，在A中不存在其他元件的情況(亦即A僅單獨由B所組成的情況)，也可指除了B以外，在實體A中還存在一個以上的其他元件，諸如元件C、元件C和D、或甚至更多元件的情況。

此外，如以下所使用的，用語「較佳」、「更佳」、「特別是」、「更特別是」、「具體來說」、「更具體來說」或類似的用語是與任選特徵連用而不限制替代可能性。因此，由這些用語所提出的特徵為任選特徵，且不應以任何方式限制申請專利範圍之範疇。如熟習該項技藝者所知的，本發明可藉由使用替代性特徵來加以實施。同樣地，由「在本發明實施例中」或類似說法所提出的特徵應為任選特徵，不得限制本發明的替代性實施例，不得限制本發明的範圍，且不得限制將如此提出之特徵與本發明其他任選或非任選特徵結合的可能性。

在本發明的第一形態中，揭示一種主動像素感測器。該主動像素感測器具有至少一個像素，較佳是複數個像素，更佳是被配置為一維或二維像素矩陣的複數個像素。如此處所使用的，以及如上所定義的，主動像素感測器一般是指具有一個以上之像素的影像感測器，各像素包含至少一個光二極體和至少一個讀出電路，諸如具有用以將該像素的信號放大及/或預放大之放大器功能的讀出電路。如此處所進一步使用的，像素一般是指該主動像素感測器的感光元件，適於依據照射該像素而產生信號。

如上所略述的，各像素包含至少一個光二極體和至少一個讀出電路。該讀出電路包含至少一個積分電容器。該積分電容器可為電荷積分器的一部份，如將於以下進一步詳述的。如此處所使用的，電荷積分器通常為適於累積電荷的電子裝置。該至少一個積分電容器通常可為能夠累積電荷的任意電容器。該積分電容器具體上可藉由使用半導體技術來加以體現，具體上是藉由使用CMOS技術。如將於以下進一步詳述的，該至少一個積分電容器較佳可為積分器的一部份。

該讀出電路適於在照射該光二極體期間將由該光二極體所產生的電荷累積在該積分電容器內。因此，一般來說，該讀出電路是適於將在照射該光二極體期間所產生的電荷轉移至該積分電容器上。該讀出電路更包含至少一個選擇器開關，該選擇器開關是適於從該積分電容器讀出該等電荷。如此處一般所使用的，選擇器開關是諸如電氣及/或機電開關，較佳為電晶體開關的開關，其適於對至少一個讀出埠或輸出埠提供指出該積分電容器內所累積之電荷的至少一個信號。因此，一般來說，該選擇器開關可為或可包含諸如電晶體開關的開關，其被連接至該積分電容器，並將該積分電容器與該讀出電路的至少一個輸出埠連接或斷開。

因此，作為範例，可以串聯方式依給定順序連接該光二極體、該積分電容器和該讀出開關。作為範例，可直接或間接地將該光二極體的陽極連接至接地，並可直接或間接地將該光二極體的陰極連接至該積分電容器的第一埠。可將該積分電容器的相對之第二埠連接至該選擇器開關的第一埠，而可將該選擇器開關的第二埠連接至該讀出電路的輸出埠。可以直接方式及/或間接方式，亦即藉由在這些元件之間插入一個以上的額外元件，來連接該光二極體的陰極和該積分電容器的第一埠。同樣地，可無須插入額外元件而直接地，或是可伴隨在這些埠之間插入一個以上的額外元件而間接地將該積分電容器的第二埠連接至該選擇器開關的第一埠。

藉由使用將電荷轉移至該積分電容器上，該讀出電路可適於在照射期間，至少在給定之照射強度範圍內，諸如低於曝光過度臨限值的強度範圍，將該光二極體上的電壓保持在恆定位準。

該讀出電路至少部份可被體現為CMOS電路。因此，該讀出電路可包含一個、兩個、三個以上藉由使用CMOS技術所體現的半導體裝置。最好是在整體上將該讀出電路設計為CMOS電路。如上所略述的，各像素可包含專用的讀出電路，其中各像素的讀出電路可被包含在共用的半導體裝置中，包括該像素的個別之光二極體。

作為範例，可將該讀出電路體現為三電晶體讀出電路，諸如具有三個CMOS電晶體的CMOS讀出電路。因此，該三電晶體讀出電路可包含：上述選擇器開關，諸如電晶體選擇器開關；以及另外，如以下將進一步詳細描述的，重置開關，諸如電晶體重置開關，用以重置該積分電容器；以及另外，放大器電晶體。因此，作為範例，如上所略述的，可以串聯方式連接該光二極體、該積分電容器和該選擇器開關。可將該重置開關，諸如該重置電晶體開關，連接至該積分電容器的第一埠和第二埠，藉此將其以和該積分電容器並聯的方式加以放置。此外又或者是，該放大器，諸如該放大器電晶體，可以並聯方式加以連接至該積分電容器，使得該積分電容器位於該積分器的回授迴路。作為範例，可將該積分電容器連接至該放大器，諸如該放大器電晶體，使得該電容器的第一埠連接至該放大器的輸入埠，而該電容器的第二埠連接至該放大器的輸出埠。作為範例，可將該積分電容器的第一埠連接至放大電晶體的閘極，並可將該積分電容器的第二埠連接至該放大電晶體的源極或汲極。還有其他實施例可行，諸如四電晶體之設置。

如上所略述的，可將該積分電容器串聯至該光二極體。因此，作為範例，可將該積分電容器的第一埠串聯至該光二極體的陰極。可直接或間接將該光二極體的陽極連接至接地位準。可將該積分電容器的第二埠連接至該選擇器開關。因此，作為範例，可將該積分電容器插入該光二極體和該選擇器開關之間，使得在照射期間，由該光二極體所產生的電荷被永久地轉移至該積分電容器上，且使得藉由切換該選擇器開關，可讀出在該積分電容器內所累積的電荷。

如上所略述的，該讀出電路可包含至少一個積分器。該積分電容器可為該積分器的一部份，且該積分器更可包含至少一個放大器。如此處所使用的，積分器一般是適於執行已知為積分的數學運算之電子裝置，諸如適於執行電子信號的積分，諸如時間積分。因此，一般來說，積分器通常可包含具有至少一個輸入埠和至少一個輸出埠的放大器，其中是將電容器插入在連接該輸入埠和該輸出埠的回授迴路中。因此，一般來說，在所提出的設置中，可將該積分電容器連接至該積分器的放大器，使得該積分電容器的第一埠連接至該放大器的至少一個輸入埠，而該積分電容器的至少一個第二埠連接至該放大器的輸出埠。

如此處所使用的，一般來說，放大器是一種電子裝置，適於將一個以上的信號放大，諸如類比信號，諸如電流及/或電壓信號，其中最常見的是將電壓信號放大。作為範例，可使用單純的一個電晶體之放大器，諸如包含一個場效電晶體，諸如MOS-FET的電晶體。藉由將欲放大之信號施加至該電晶體的閘極，可控制經過該電晶體的電流，藉此將該閘極信號轉換成適當的放大電流或電壓信號。如上所略述的，最好可將該積分電容器插入該電晶體的閘極和源極跟汲極的其中一者之內。另外且隨意地，可將任選重置開關置於該積分電容器的第一埠和第二埠之間，且因此在該電晶體之源極和汲極的其中一者和閘極之間。該積分器的其他設置亦可行。

因此，可使用更複雜的積分器之放大器的設置。具體來說，可使用具備帶有多於一個電晶體之放大器的設置。在任何情況中，該放大器可具有至少一個輸入埠和至少一個輸出埠，其中該積分電容器可位於該放大器的輸入埠和輸出埠之間的連接。

如上所略述的，可將該積分器串聯至該光二極體。因此，具體來說，可直接或間接將該光二極體的陰極連接至該放大器的輸入埠。此外，在輸入側，可將該積分器串聯至該光二極體，而在輸出側，可將該積分器串聯至該選擇器開關。因此，可直接或間接將該積分器之放大器的輸入埠串聯至該光二極體，諸如至該光二極體的陰極，並且可直接或間接將該放大器的輸出埠連接至該選擇器開關。

如上所略述的，該放大器可包含至少一個電晶體。因此，該積分器的放大器可包含以CMOS技術所具體體現的至少一個場效電晶體，諸如至少一個金氧場效電晶體(MOS-FET)。

該讀出電路一般可適於將照射該光二極體所產生的電荷轉移至該積分電容器。如上所略述的，該主動像素感測器，特別是該讀出電路，可進一步包含至少一個重置開關，該重置開關適於將該積分電容器的電壓和該積分電容器的電荷其中一者或兩者重置為重置位準。因此，作為範例，該重置開關可適於藉由單純地在該積分電容器的兩個埠之間提供短路，而將該積分電容器的電壓及/或電荷重置為零。抑或，該重置開關可適於將該積分電容器的電壓及/或電荷重置為非零的預定位準，諸如由該重置開關所決定的預定位準，例如：源極-汲極電壓。如上所略述的，該重置開關可包含至少一個電晶體開關，諸如包含至少一個場效電晶體，特別是MOS-FET，諸如以CMOS技術所體現之MOS-FET的電晶體開關。

如以上所略述的，該重置開關可位於連接該積分電容器的第一埠和該積分電容器的第二埠之該讀出電路的分支。因此，該重置開關可以可切換方式直接或間接地連接該積分電容器的第一和第二埠。

一般可將該選擇器開關置於該積分電容器和該像素的輸出埠之間。因此，可將該積分電容器的第二埠連接至該選擇器開關，而將該選擇器開關連接至該像素的輸出埠，諸如該像素的讀出電路之輸出埠。

如上所略述的，該選擇器開關可包含至少一個電晶體開關。如上所略述的，該電晶體開關可包含至少一個場效電晶體，諸如至少一個MOS-FET，諸如以CMOS技術所體現的至少一個MOS-FET。

該讀出電路可包含一個以上的額外元件。因此，作為範例，該讀出電路可進一步包含至少一個電流源。如此處所使用的，電流源一般是指適於以受控方式提供電流的電氣元件。因此，作為範例，該電流源可包含至少一個電晶體，諸如場效電晶體，特別是MOS-FET，諸如CMOS技術中所包含的MOS-FET，其中該電晶體之源極和汲極的其中至少一者是連接至驅動器側電流或電壓供應器，且其中該電晶體的閘極是連接至驅動器線。可將該電晶體的輸出埠，亦即該源極和該汲極的其中另一者連接至該積分電容器，諸如至被連接至該放大器的輸出埠之上述該積分電容器的第二埠。因此，一般可將該電流源的輸出埠連接至該積分器之放大器的輸出埠。因此，作為範例，該積分器的放大器可包含至少一個電晶體，其中可將該電晶體之源極和汲極的其中至少一者直接或間接地連接至接地，且其中該源極和該汲極的第二者可形成該放大器的輸出埠，並且可被連接至該選擇器開關。可將該輸出埠連接至該電流源。如上所略述的，該放大器之電晶體的閘極可形成該放大器的輸入埠，且該積分電容器的第一埠可被連接至此輸入埠，而該積分電容器的第二埠可被連接至該放大器的輸出埠。因此，一般來說，可將該積分電容器連接至該選擇器開關，並可將該電流源連接至該積分電容器和該選擇器開關之間的至少一個節點。此至少一個節點，作為範例，可為積分器之放大器的輸出埠。

該主動像素感測器可包含複數個像素，且該等像素可被配置為至少一個矩陣，諸如一維或二維矩陣。在實施例中，該矩陣具有行和列。因此，作為範例，該矩陣可為矩形矩陣，其中該等行是該矩形矩陣的垂直行列，而其中該等列是該矩形矩陣的水平行列。因此，可藉由列號和行號來識別各像素。

該主動像素感測器可進一步包含複數條信號線。這些信號線，作為範例，可被連接至該主動像素感測器的驅動器及/或是為包含該主動像素感測器之成像裝置的一部份之驅動器。該複數條信號線可適於選擇性地致動該等像素的選擇器開關。因此，該等信號線可允許選擇性地讀出該等像素之積分電容器的電荷，諸如藉由將這些電荷讀出作為電流信號及/或作為電壓信號。該等信號線可包含複數條選擇器線和複數條輸出線。該等選擇器線的每一者可為個別列之像素的共用線，而該等輸出線的每一者可為個別行之像素的共用線。因此，各列可具有自己的選擇器線，而各行可具有自己的輸出線。選擇器線的數量因此可對應於列的數量，而輸出線的數量因此可對應於該矩陣之行的數量。

該等信號線可進一步包含用於將該等積分電容器重置的複數條重置線。因此，可將該等選擇器線連接至該選擇器開關，諸如至一列之個別像素的選擇器開關之個別電晶體的閘極。可將該等輸出線連接至一行的所有讀出電路之選擇器開關的輸出埠。可將該等重置線連接至該等重置開關，諸如至該等重置開關之電晶體的閘極。該等重置線可為一列之像素的共用線。因此，可將同一條重置線連接至一列之像素的所有讀出電路之重置開關。因此，重置線的數量可對應於該矩陣之列的數量。

該等信號線可進一步包含用於將參考電壓提供至該等像素的複數條參考電壓線。該等參考電壓線的每一者可為一列之像素的共用線。因此，參考電壓線的數量可對應於該矩陣之像素的數量。

該主動像素感測器可進一步包含至少一個驅動單元，亦被稱為驅動器。可將該驅動單元連接至該等信號線，且該驅動單元可適於將電驅動型式提供至該等信號線，以重複讀出該等像素的每一者。因此，可對該等信號線提供具有預定序列之電壓及/或電流位準的電驅動型式，以選擇性地及/或接著讀出該矩陣的像素，亦即用於接著及/或選擇性地讀出個別積分電容器的累積之電荷。因此，作為範例，該電驅動型式可包含藉由將個別之重置開關定址而重置該積分電容器的脈波，並可包含用以藉由將個別之選擇器開關定址而從個別之積分電容器讀出所累積之電荷的脈波。作為範例，該等脈波可為矩形脈波，且因此，該驅動型式可為矩形驅動型式。

在本發明的另一個形態中，揭示一種成像裝置。該成像裝置包含至少一個根據本發明的主動像素感測器，諸如根據上揭實施例的任一者及/或根據以下進一步詳細揭示之實施例的任一者。如此處一般所使用的，成像裝置是適於獲取影像的裝置，較佳是電子影像，而更佳是包含影像之各像素的複數個資料值之影像。因此，一般來說，該成像裝置可為相機，諸如數位相機。因此，該成像裝置可包含根據本發明的至少一個主動像素感測器，其中該主動像素感測器可具有複數個像素，諸如被配置為矩陣的複數個像素。作為範例，該成像裝置可包含至少10個像素，至少100個像素，或甚至至少500個或至少1000個像素。

除了該至少一個主動像素感測器之外，該成像裝置可包含一個以上的額外元件，諸如電子元件及/或光學元件。因此，作為範例，該成像裝置可進一步包含至少一個光學透鏡。此外，該成像裝置可包含一個以上之諸如反光鏡的反射元件及/或諸如濾鏡的波長選擇元件。

在本發明的另一個形態中，揭示一種用於偵測體液之至少一個特性的分析裝置。一般來說，該至少一個特性可為可藉由使用光學手段來加以偵測的任意特性。作為範例，該至少一個特性可為體液中之至少一個分析物的存在及/或濃度。因此，一般來說，該分析裝置可為用於偵測體液中之至少一個分析物的分析裝置，諸如用於判斷該體液中之至少一個分析物的濃度。該分析物，作為範例，可為人類或動物使用者之新陳代謝的一部份之分析物，諸如代謝物。作為範例，該分析物可被選自由葡萄糖、膽固醇、三酸甘油酯、或乳酸鹽所組成的群組。其他實施方式亦為可行。該至少一種體液，作為範例，可被選自由血液，較佳為全血、血清、尿液、唾液、糞便或眼液所組成的群組。作為範例，該分析裝置可適於判斷血液，諸如全血中的葡萄糖濃度。

該分析裝置具有至少一個根據本發明的成像裝置，諸如根據上揭實施例的任一者，或是根據以下進一步詳細揭示之實施例的任一者。該分析裝置更適於藉由使用該成像裝置來記錄被施加該體液之樣本的測試元件之至少一個測試域的至少一個可光學偵測之改變。因此，該測試域可包含至少一個偵測器或測試化學品，在有待偵測之分析物時及/或根據該體液之特性，該偵測器或測試化學品是適於執行可偵測之測試反應或偵測反應，其進展可被光學偵測到。因此，作為範例，其中所包含的該測試域及/或該測試化學品可因該偵測反應而改變由顏色、緩解度或螢光性所組成之群組中所選擇的至少一個光學特性。其他實施方式亦為可行。因此，該測試化學品可包含至少一種酵素，該酵素適於執行待被偵測之與分析物的酵素反應，其中，諸如藉由使用染料，可藉由觀察包含該測試化學品之測試域的顏色及/或緩解度來偵測該酵素反應的進展。作為範例，該測試域可為該測試化學品的相干場域，且該測試化學品可直接或間接被施加於該測試元件的測試載體，諸如條狀或帶狀載體。

該分析裝置是適於藉由評估所記錄之改變來判斷該體液的特性。因此，作為範例，該分析裝置可包含至少一個評估裝置，諸如至少一個處理器，其可藉由對該成像裝置所提供的資料施加一個以上的評估演算法來計算分析物的濃度及/或體液的特性。因此，可將諸如以空間解析方式藉由使用該成像裝置所記錄的該至少一個改變與至少一條評估曲線做比較。

這些分析裝置一般是由熟習該項技藝者所知。因此，作為範例，WO 2012/010454 A1中所使用之具有空間解析光學成像裝置的分析裝置及/或其中所揭示的其他分析裝置，可藉由使用本發明的成像裝置而根據本發明來加以修改。其他實施方式亦為可行。

在本發明的另一個形態中，揭示一種用於偵測光線的方法。該方法包含提供至少一個像素的步驟，該像素包含至少一個光二極體和至少一個讀出電路。該讀出電路包含至少一個積分電容器，如上所略述的，該積分電容器可為電荷積分器的一部份。該讀出電路更包含至少一個選擇器開關，以允許從該積分電容器讀出該等電荷。該方法更包含以光線照射該光二極體，藉此由該光二極體產生電荷。該等電荷是在以光線照射該光二極體期間，由該讀出電路加以累積在該積分電容器內。該方法更包含切換該選擇器開關，以便從該積分電容器讀出該等電荷。

尤其是可執行該方法而使得在照射期間該光二極體上的電壓被保持在恆定位準，諸如該光二極體的陰極和陽極之間的電壓。此將該電壓保持在恆定位準可藉由將在該光二極體內所產生的電荷轉移至該積分電容器來加以執行。

該方法具體上可藉由使用根據本發明的主動像素感測器，諸如根據上揭實施例的任一者及/或根據以下進一步詳細揭示之實施例的任一者之主動像素感測器，來加以執行。因此，對於該方法的進一步細節，可參考該主動像素感測器的揭示。還有其他實施方式亦為可行。

在本發明的另一個及最後的形態中，揭示了根據本發明之主動像素感測器的用途，諸如根據以上所揭示之實施例的其中任一者及/或根據以下進一步詳細揭示之實施例的其中任一者，是用於將至少一個測試域成像以偵測體液的至少一個特性，諸如偵測該體液中的至少一個分析物。

相較於習知裝置和方法，根據本發明的主動像素感測器、成像裝置、分析裝置、方法及用途提供了大量的優點。因此，一般來說，該光二極體的內部電容器，其通常為各類型光二極體的一部份，可與該讀出電路內的積分器及/或放大器，諸如電流放大器結合。因此，具體上藉由使用運算放大器，諸如串聯至該光二極體之陰極的運算放大器，且更具體來說，是作為串聯至該光二極體之陰極的積分器之一部份的運算放大器，可以恆定電壓來驅動該光二極體。因此，在該光二極體內所產生的電荷可能不會導致在該光二極體的電壓改變，其一般可造成該光二極體的非線性度，而且其通常可將在電容器之輸入埠的電壓保持在恆定值，使得在總和電容器之輸出埠(放大器輸出埠)的電壓可作為所累積之光生電荷的真實線性表示。該積分電容器內所累積的電荷可造成放大器之輸出上的電壓，其中在該放大器之輸出埠，諸如積分器之輸出埠的電壓，可線性地取決於或線性地相關於藉由照射該光二極體所產生的電荷。因此，藉由使用根據本發明的設置，可達成低於0.1%之範圍的非線性度。顯著小於光學CMOS裝置及/或典型主動像素感測器之非線性度的這些非線性度，會顯著地改善該主動像素感測器的精度，並因此改善使用該主動像素感測器之分析裝置的精度。此外，由於典型上，因本發明提供了小非線性度，故可省略非線性度之校正，所以相較於習知裝置，該主動像素感測器、該成像裝置、以及該分析裝置可以更簡單的方式來加以體現。因此，大致上，可不需非線性度校正演算法或校正裝置來體現該主動像素感測器、該成像裝置、以及該分析裝置。因此，一般來說，可以顯著簡化之方式來體現使用根據本發明之主動像素感測器的成像裝置和分析裝置，藉此藉由仍提供精度及線性度的顯著增加來降低硬體需求與成本以及可能的失敗或錯誤之風險。

總結本發明的發現，特別揭示以下實施例：實施例1：一種具有至少一個像素的主動像素感測器，該像素包含至少一個光二極體和至少一個讀出電路，該讀出電路包含至少一個積分電容器，該讀出電路適於在照射該光二極體期間將由該光二極體所產生的電荷累積在該積分電容器內，該讀出電路更包含至少一個選擇器開關，該選擇器開關適於從該積分電容器讀出該等電荷。

實施例2：根據前述實施例的主動像素感測器，其中該讀出電路是適於藉由將在該光二極體內所產生的電荷轉移至該積分電容器，而在照射期間將該光二極體上的電壓保持在恆定位準。

實施例3：根據前述實施例其中任一者的主動像素感測器，其中該讀出電路至少部份被體現為CMOS電路。

實施例4：根據前述實施例其中任一者的主動像素感測器，其中該讀出電路被體現為三電晶體讀出電路。

實施例5：根據前述實施例其中任一者的主動像素感測器，其中該積分電容器是串聯至該光二極體。

實施例6：根據前述實施例的主動像素感測器，其中該積分電容器的第一埠被連接至該光二極體，而其中該積分電容器的第二埠被連接至該選擇器開關。

實施例7：根據前述實施例其中任一者的主動像素感測器，該讀出電路包含至少一個積分器，其中該積分電容器為該積分器的一部份，該積分器更包含至少一個放大器。

實施例8：根據前述實施例的主動像素感測器，其中該積分電容器是位於該放大器的輸入埠和輸出埠之間的連接。

實施例9：根據前述兩個實施例其中任一者的主動像素感測器，其中該積分器是串聯至該光二極體。

實施例10：根據前述三個實施例其中任一者的主動像素感測器，其中在輸入側，該積分器被串聯至該光二極體，且其中在輸出側，該積分器被串聯至該選擇器開關。

實施例11：根據前述四個實施例其中任一者的主動像素感測器，其中該放大器包含至少一個電晶體。

實施例12：根據前述實施例的主動像素感測器，其中該電晶體為場效電晶體。

實施例13：根據前述實施例其中任一者的主動像素感測器，其中該讀出電路是適於將藉由照射該光二極體所產生的電荷轉移至該積分電容器。

實施例14：根據前述實施例其中任一者的主動像素感測器，該主動像素感測器更包含至少一個重置開關，該重置開關適於將該積分電容器的電壓和該積分電容器的電荷其中一者或兩者重置為重置位準。

實施例15：根據前述實施例的主動像素感測器，其中該重置開關是適於將該積分電容器短路。

實施例16：根據前述兩個實施例其中任一者的主動像素感測器，其中該重置開關包含至少一個電晶體開關。

實施例17：根據前述實施例的主動像素感測器，其中該電晶體開關包含至少一個場效電晶體。

實施例18：根據前述四個實施例其中任一者的主動像素感測器，其中該重置開關是位於連接該積分電容器的第一埠和該積分電容器的第二埠之該讀出電路的分支。

實施例19：根據前述實施例其中任一者的主動像素感測器，其中該選擇器開關被置於該積分電容器和該像素的輸出埠之間。

實施例20：根據前述實施例其中任一者的主動像素感測器，該選擇器開關包含至少一個電晶體開關。

實施例21：根據前述實施例的主動像素感測器，其中該電晶體開關包含至少一個場效電晶體。

實施例22：根據前述實施例其中任一者的主動像素感測器，其中該讀出電路更包含至少一個電流源，該電流源被連接至該積分電容器。

實施例23：根據前述實施例的主動像素感測器，其中該積分電容器被連接至該選擇器開關，其中該電流源被連接至該積分電容器和該選擇器開關之間的至少一個節點。

實施例24：根據前述實施例其中任一者的主動像素感測器，該主動像素感測器包含複數個該等像素，其中該等像素被配置為至少一個矩陣，該矩陣具有行和列。

實施例25：根據前述實施例的主動像素感測器，該主動像素感測器更包含複數條信號線，該複數條信號線允許選擇性地致動該等像素的選擇器開關，且該等信號線允許選擇性地讀出該等像素之積分電容器的電荷。

實施例26：根據前述實施例的主動像素感測器，其中該等信號線包含複數個選擇器線和複數個輸出線。

實施例27：根據前述實施例的主動像素感測器，其中該等選擇器線的每一者是一列之像素的共用線，且其中該等輸出線的每一者是一行之像素的共用線。

實施例28：根據前述三個實施例其中任一者的主動像素感測器，其中該等信號線更包含用於將該等積分電容器重置的複數條重置線。

實施例29：根據前述實施例的主動像素感測器，其中該等重置線的每一者是一列之像素的共用線。

實施例30：根據前述五個實施例其中任一者的主動像素感測器，其中該等信號線更包含用於將參考電壓提供至該等像素的複數條參考電壓線。

實施例31：根據前述實施例的主動像素感測器，其中該等參考電壓線的每一者是一列之像素的共用線。

實施例32：根據前述七個實施例其中任一者的主動像素感測器，該主動像素感測器更包含至少一個驅動單元，該驅動單元被連接至該等信號線，該驅動單元是適於將電驅動型式提供至該等信號線以重複讀出該等像素的每一者。

實施例33：一種成像裝置，該成像裝置包含根據前述實施例其中任一者的主動像素感測器。

實施例34：根據前述實施例的成像裝置，該成像裝置更包含至少一個光學透鏡。

實施例35：一種用於偵測體液之至少一個特性的分析裝置，具體來說是用於偵測該體液中的至少一個分析物，該分析裝置具有至少一個根據前述兩個實施例其中任一者的成像裝置，該分析裝置適於藉由使用該成像裝置來記錄被施加該體液之樣本的至少一個測試元件之至少一個測試域的至少一個可光學偵測之改變，且其中該分析裝置更適於藉由評估所記錄之改變來判斷該體液的特性。

實施例36：一種用於偵測光線的方法，該方法包含提供至少一個像素的步驟，該像素包含至少一個光二極體和至少一個讀出電路，該讀出電路包含至少一個積分電容器，該讀出電路更包含允許從該積分電容器讀出電荷的至少一個選擇器開關，該方法更包含以光線照射該光二極體，藉此由該光二極體產生電荷，其中該等電荷是在以光線照射該光二極體期間由該讀出電路加以累積在該積分電容器內，該方法更包含切換該選擇器開關以便從該積分電容器讀出該等電荷。

實施例37：根據前述實施例的方法，其中是藉由將在該光二極體內所產生的電荷轉移至該積分電容器，而在照射期間將該光二極體上的電壓保持在恆定位準。

實施例38：根據前述兩個實施例其中任一者的方法，其中是使用根據提到主動像素感測器之前述實施例其中任一者的主動像素感測器。

實施例39：一種根據提到主動像素感測器之前述實施例其中任一者的主動像素感測器之用途，用於將至少一個測試域成像以偵測體液的至少一個特性。

110‧‧‧分析裝置

112‧‧‧測試元件

114‧‧‧載體元件

116‧‧‧測試域

118‧‧‧外殼

120‧‧‧插孔

122‧‧‧成像裝置

124‧‧‧主動像素感測器

126‧‧‧評估裝置

128‧‧‧顯示元件

130‧‧‧使用者介面

132‧‧‧電子介面

134‧‧‧像素

136‧‧‧驅動單元

138‧‧‧信號線

140‧‧‧選擇器線

142‧‧‧輸出線

144‧‧‧光二極體

146‧‧‧陰極

148‧‧‧陽極

150‧‧‧接地

152‧‧‧讀出電路

154‧‧‧像素/讀出電路的輸出埠

156‧‧‧積分電容器

158‧‧‧積分電容器的第一埠

160‧‧‧積分電容器的第二埠

162‧‧‧選擇器開關的第一埠

164‧‧‧選擇器開關

166‧‧‧選擇器開關的第二埠

168‧‧‧選擇器開關的切換埠

170‧‧‧重置開關

172‧‧‧重置開關的第一埠

174‧‧‧重置開關的第二埠

176‧‧‧重置開關的切換埠

178‧‧‧積分器

180‧‧‧放大器

182‧‧‧放大器的輸入埠

184‧‧‧放大器的輸出埠

186‧‧‧積分器的輸入埠

188‧‧‧積分器的輸出埠

190‧‧‧重置線

192‧‧‧電流源

194‧‧‧電流源的第一埠

196‧‧‧電流源的第二埠

198‧‧‧電流源的控制埠

200‧‧‧參考電壓線

將在後續較佳實施例的說明中，較佳是連同附屬申請專利範圍來更詳細揭示本發明的其他任選特徵及實施方式。其中，如熟習該項技藝者可理解的，個別之任選特徵可以孤立方式以及任何任意可行之組合來加以實現。本發明的範圍並不受限於該等較佳實施例。在圖式中示意性地描述該等實施例。其中，這些圖式中相同的元件符號表示相同或功能上相當的元件。

圖式中：第1圖顯示根據本發明之分析裝置和成像裝置的示意剖面圖。

第2圖顯示主動像素感測器之第一實施例的部份視圖。

第3A圖和第3B圖顯示主動像素感測器之第二實施例(第3A圖)的部份視圖，以及根據本發明第二實施例之驅動該主動像素感測器的驅動型式(第3B圖)。

在第1圖中，揭示用於偵測體液之至少一個特性的分析裝置110之實施例的簡化剖面圖。分析裝置110是適於與至少一個測試元件112，諸如至少一個測試條及/或至少一個測試帶互動。其他類型的分析測試元件亦為可行，諸如測試碟片或其他測試裝置。測試元件112，如第1圖所示，可為分析裝置110的一部份，及/或可被視為獨立的測試元件。

該測試元件可包含至少一個載體元件114和至少一個置於其上的測試域116，該體液之樣本可被直接或間接塗敷於其上。分析裝置110可包含外殼118，且外殼118具有用於容納測試元件112的插孔120。

分析裝置110更包含至少一個成像裝置122，該成像裝置122具有至少一個主動像素感測器124，該主動像素感測器124適於觀察測試域116的至少一個可光學偵測特性，具體上是以空間解析方式，諸如藉由拍攝測試域116或其一部份的一個以上之影像，諸如藉由拍攝一個以上的影像序列。

分析裝置110可進一步包含至少一個評估裝置126，諸如至少一個處理器。評估裝置126可被連接至成像裝置122，並可適於藉由評估至少一個測試域116的至少一個可光學偵測之改變來判斷該體液的至少一個特性，其中該改變是藉由使用成像裝置122所記錄。

分析裝置110可進一步包含額外的元件。因此，作為範例，分析裝置110可進一步包含至少一個顯示元件128及/或可包含至少一個使用者介面130，諸如一個以上的按鈕，及/或可包含一個以上的電子介面132。因此，一般來說，分析裝置110可為手持裝置。其他實施方式亦為可行。

在第2圖中，以部份視圖顯示根據本發明之主動像素感測器124的第一實施例。主動像素感測器124包含一個或較佳為多於一個的像素134，諸如像素134之矩陣，更佳為具有行和列的矩形矩陣。主動像素感測器124可進一步包含至少一個驅動單元136，該驅動單元136適於將電驅動型式提供至主動像素感測器124的信號線138及/或用於讀出信號線138。因此，在第2圖所示的實施例中，信號線138包含一條以上的選擇器線140，諸如像素134之矩陣的各列之選擇器線。此外，信號線138可包含一個以上的輸出線142，諸如像素134之矩陣的各行之一輸出線。

各像素134包含具有陰極146和陽極148的光二極體144。作為範例，陽極148可直接或間接被連接至電接地150，且因此可被接地。

各像素134更包含至少一個讀出電路152。可對各讀出電路152提供輸出埠154，且如上所略述的，輸出埠154可被連接至輸出線142。因此，作為範例，可將該矩陣之一行的所有像素之輸出埠154連接至共用輸出線138，藉此對該矩陣之各行提供個別之輸出線138。

讀出電路152包含至少一個積分電容器156。在此實施例中，將積分電容器156的第一埠158連接至光二極體144的陰極146。積分電容器156的第二埠160是連接至選擇器開關164的第一埠162，其中第一埠162可為選擇器開關164的電晶體，諸如FET、MOS-FET、以及更佳為CMOS電晶體之源極和汲極的其中一者。可為該電晶體之源極和汲極其中另一者的選擇器開關164之電晶體的第二埠166，可被直接或間接連接至讀出電路152的輸出埠154。可為選擇器開關164之電晶體閘極的切換埠168，可被連接至選擇器線140。

讀出裝置152可進一步包含至少一個重置開關170。重置開關170可適於將積分電容器156的第一和第二埠158、160短路。因此，可將重置開關170的第一埠172連接至積分電容器156的第一埠158，並可將重置開關170的第二埠174連接至積分電容器156的第二埠160。此外，未在第2圖中詳細顯示的是，重置開關170可包含切換埠176，以產生切換動作，亦即，用以關閉或打開重置開關170。因此，作為範例，切換埠176可為重置開關170的電晶體之閘極，且第一埠172可為該電晶體之源極和汲極的其中一者，而第二埠174可為該電晶體之源極和汲極的其中另一者。可將切換埠176連接至作為信號線138之一部份的切換線，其並未顯示於第2圖中。

積分電容器160可為讀出電路152之積分器178的一部份。除了積分電容器156之外，積分器178還可包含至少一個具有輸入埠182和輸出埠184的放大器180。輸入埠182可被連接至或可同為積分器178的輸入埠186，而放大器180的輸出埠184可被連接至或可同為積分器178的輸出埠188。積分電容器156是位於放大器180的回授迴路中。因此，積分電容器156的第一埠158被連接至放大器180的輸入埠182，而積分電容器156的第二埠160被連接至放大器180的輸出埠184。積分器178的輸出埠188被連接至選擇器開關164的第一埠162。因此，積分器178將光二極體144的陰極146和選擇器開關164串聯。

第2圖所示之設置允許積分及/或累積照射光二極體144時所產生之電荷。可遠離該光二極體而在積分電容器156及/或積分器178中發生電荷-電壓轉換。積分器178允許在積分電容器156內累積光生電荷。光二極體144本身單獨作為電流產生器，其中在照射光二極體144期間所產生的電荷是由該光二極體轉移至積分電容器156上。

在第3圖中，以部份視圖(第3A圖)來顯示主動像素感測器124的替代性實施例，包括用於驅動主動像素感測器124的適當驅動型式(第3B圖)。

首先，關於許多細節，第3A圖所示之設置是對應於第2圖的設置。因此，各像素134包含光二極體144和讀出電路152。讀出電路152包含為積分器178之一部份的積分電容器，除了積分電容器156之外，積分器178還具有放大器180。積分電容器156的第一埠158和積分器178的輸入埠186再次被串聯至光二極體144的陰極146。此外，積分電容器156的第二埠160被連接至放大器180的輸出埠184，且因此，被連接至積分器178的輸出埠188。此外，如在第2圖中，提供有連接至積分器178之輸出埠188的選擇器開關164，其中選擇器開關164的第二埠166是連接至讀出電路152的輸出埠154。讀出電路152的輸出埠154是連接至輸出線142，其可再次被連接至主動像素感測器124的一個以上之驅動單元136。可將選擇器開關164的切換埠168連接至信號線 138的選擇器線140。

此外，如在第2圖中，可提供重置開關170，以重置積分電容器156。再者，該重置開關可被體現為電晶體，且重置開關170的第一埠172為該電晶體之源極和汲極的其中一者，而其中重置開關170的第二埠174為該電阻器之源極和汲極的其中另一者。重置開關170的切換埠176可為該電晶體的閘極。重置開關170的電晶體在第3A圖中亦被稱為MR。可將重置開關170的切換埠176連接至信號線138的重置線190。

如上所略述的，放大器180一般可包含電晶體，其亦在第3A圖中被稱為MD。該電晶體的閘極可形成放大器180的輸入埠182，而電晶體MD之源極和汲極的其中一者可形成放大器180的輸出埠184。該源極和該汲極的其中另一者，如第3A圖所示，可被連接至接地150。

為了驅動放大器180，讀出電路152可進一步包含與放大器180互動及/或適於驅動放大器180的額外電流源192。為此目的，在第3A圖所示之實施例中，提供額外的電晶體，由MP所標示。在那裡，可為電流源192的源極和汲極其中一者之電流源192的第一埠194，可被連接至例如由驅動單元136所提供的恆定電壓VDDA。可為電晶體MP的源極和汲極其中另一者之電流源192的第二埠196，可被連接至積分器178的輸出埠188及/或放大器180的輸出埠184。可為電晶體MP的閘極之電流源192的控制埠198可被連接至信號線138的參考電壓線200。在此實施例中，電晶體MD和MP可以共源極架構提供運算放大器。如上所略述的，電晶體MR提供重置開關170，而第3A圖中的電晶體MSEL提供選擇器開關164。

在第3B圖中是顯示信號VDDA、RES(由重置線190所提供)、SEL(由選擇器線140所提供)、在輸出埠188所提供之電壓VC、以及在光二極體146的陰極和在積分電容器186的輸入所提供之電壓VD的驅動型式。因此，首先，直到t₀，重置電壓RES是位於高位準，藉此重置積分電容器156。因此，只要藉由使用恆定強度不斷地照射光二極體144，在時間間隔t₀至t₁期間，積分器180會積分及累積電荷，積分電容器156上的電壓VC藉此線性地提高，而積分電容器之輸入上的電壓VD被保持恆定。在時間t₂，選擇器開關164被切換至高位準，並藉由讀取輸出線142來讀出電壓VC。在重置相位期間(RESET信號處於高位準)SEL信號維持主動，使得像素的重置電壓位準(VC=VD電壓，該VD電壓亦等效於無照射且無暗電流時的像素之輸出電壓)。此允許可在輸出線的信號上執行相關雙重取樣。該等SEL信號亦可結束於時間t1，則亦可能不需該相關雙重取樣而較快讀出。

第3A圖所示之主動像素感測器124的架構亦被稱為線性主動像素感測器(LAPS)架構。如上所略述的，像素134的驅動一般是藉由使用三個信號來建立：

1.信號RES：

此信號產生積分器178的重置。藉由啟動此信號，積分電容器156會被放電，並建立在實際積分之前的原始重置狀態。積分電容器156被放電，且在積分器178之輸出埠188所提供的輸出電壓對應於重置位準(VINT(t=t₀)=VR)，其中VR代表等於VD(t=to)的重置位準電壓。其中，該重置位準是由電晶體MD的閘極-源極電壓所支配。在RES信號的低相位期間，亦即在低RES位準，發生積分，且光生電荷載子在積分器178的輸出埠188提供電壓。此輸出電壓可被計算如下：

其中，Npq 表示光生電荷載子的數量，Ndq 表示在黑暗中(無照射)的電荷數量，G 表示該像素的增益，TINT 表示積分週期(第3B圖中的t₁-t₀)，以及q 表示電子電荷值。

在該積分週期(第3B圖中的區間t₀-t₁)的結尾，於放大器180的輸出埠184產生電壓位準VS=VR+VINT(t=TINT)=VR+VSIG=VINT(t=t1)，其為表示照射光二極體144的實際所欲信號或輸出信號。

2.信號SEL：

經由選擇器信號SEL選擇該矩陣的像素，並經由選擇器開關164，在個別之像素134的讀出電路152之輸出埠154提供電壓VINT。

3.信號VBP：

信號或電壓VBP表示電晶體MP的參考電壓，該電晶體MP可為以PMOS技術(PMOS：p通道金氧半導體)或透過PMOS電流鏡射所建立的電阻器。如上所略述的，電晶體MP提供電流源192。

如上所討論的，信號線VBP(參考電壓線200)、SEL(選擇器線140)和RES(重置線190)各自可為矩陣之一列的共用線，該VBP甚至可為矩陣之一行所共用。因此，可將線200的其中一者、線140的其中一者、以及線190的其中一者連接至該矩陣的特定列之像素。對於每一列，可分別設有一條信號線200、一條信號線140、以及一條信號線190。同樣地，可對該矩陣的特定行之所有像素提供共用輸出線142，輸出線142被連接至該個別行的所有像素。因此，可對該矩陣的每一行提供一條輸出線142。藉由將個別之信號線138定址，該矩陣的各像素可以獨特方式被定址，藉此允許獨特且明確地讀出該矩陣的各像素。

此外，如上所述，由於該重置會導致積分電容器156的完全放電，第3A圖所揭示之設置係避免影像欠缺。

類似於三電晶體APS(3T-APS)，第3A圖中所描述之LAPS的輸出信號係提供重置位準(VR)和信號位準(VS)之電壓間的差異，如由上面的公式(1)所顯而易見的：VSIG=VS-VR=VINT(t=TINT)-VINT(t=0). (3)

所以，該設置是當作行放大器，其中該重置位準和該信號位準是彼此相減。因此，至少在相當大的程度上，該信號電壓是免於放大器180的偏移和選擇器開關164的偏移。

如上所略述的，至少在相當大的程度上，像素134之信號輸出的線性度不再受限於電荷。一般來說，在此實施例或本發明的其他實施例中，可以CMOS技術來實現積分電容器156。至少在使用金屬/金屬技術及/或多晶矽/多晶矽技術來實現積分電容器156的情況中，具體上用於提供電容器的CMOS技術會提供高線性度。因此，這樣一來，非線性度的剩餘及主要來源為放大器180。由於放大器180的增益A₀實際上是有限的，所以在光二極體144上的電壓可能改變至少約。然而，即使增益A₀很小，諸如增益A₀為5至10，仍足以補償光二極體144的壓敏非線性度。

因此，在根據第2圖的3-T技術和根據第3A圖的技術兩者中之根據本發明的主動像素感測器124提供了可避免非線性度之計算校正的簡化設置。因此，一般來說，即使是藉由實行額外的積分電容器156來降低像素134的填充因子，亦即光二極體144之有效面積和像素134之整體面積的比率，仍可簡化整體設置，並可減少資源，尤其是硬體及軟體資源。此外，應注意到，可不考慮光二極體144的特性來調整及實行像素134的整體像素增益和電位井容量(full well capacity)。