TWI646841B - 用於偵測沒有閃爍之發光二極體之系統及方法 - Google Patents

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Abstract

一種用於偵測沒有閃爍之發光二極體(LED)之影像感測器包含具有像素之一像素陣列。各像素包含：包含一第一及一第二子像素之子像素、雙浮動擴散(DFD)電晶體、及耦合至該DFD電晶體之一電容器。第一子像素包含用於擷取一第一影像電荷之一第一光敏元件、及用於選擇性地將該第一影像電荷自該第一光敏元件轉移至一第一浮動擴散(FD)節點之一第一轉移閘極電晶體。第二子像素包含用於擷取一第二影像電荷之一第二光敏元件、及用於選擇性地將該第二影像電荷自該第二光敏元件轉移至一第二FD節點之一第二轉移閘極電晶體。DFD電晶體耦合至該第一及該第二FD節點。亦描述其他實施例。

Description

用於偵測沒有閃爍之發光二極體之系統及方法
本發明之一實例大體上係關於影像感測器。更具體言之，本發明之實例係關於偵測沒有閃爍之一高照明元件(例如，發光二極體(LED))之影像感測器及實施影像感測器之方法。
高速影像感測器已廣泛用於包含汽車領域、機器視覺領域及專業視訊攝影領域之不同領域中之諸多應用中。此等領域中之一些應用需要偵測及捕獲LED光，此被證明係困難的。例如，汽車影像感測器面臨LED閃爍之問題。未來汽車燈、交通燈及標誌將包含依90Hz至300Hz脈衝化之具有高峰值光強度之LED。此要求最小曝光時間被保持在10ms內。因此，需要一極高全阱容量(FWC)或極低光強度來避免像素變得飽和及丟失有用資訊。
解決有用資訊自飽和像素溢流及丟失之當前解決方案包含使用一橫向溢流積分電容器(LOFIC)增強FWC。當光電二極體在達到一對應FWC之後被填充時，過量電荷將洩漏至一浮動汲極中。接著，連接至浮動汲極之一較大電容器可儲存過量電荷。然而，最大FWC因此受浮動汲極電容器限制而非受光電二極體FWC限制。其他解決方案涉及使用非線性感測 器(例如，對數感測器)以放大FWC，或使用分裂二極體像素或子像素感測器以藉由最小化小光電二極體之靈敏度來維持最小曝光時間。此外，對於高動態範圍(HDR)應用，既有影像感測器由於有限電荷儲存及有限FWC而顯得有些掙扎。
100‧‧‧成像系統
105‧‧‧像素陣列
108‧‧‧邏輯控制
109‧‧‧位元線
110‧‧‧讀出電路
115‧‧‧功能邏輯
120‧‧‧控制電路
210‧‧‧行讀出電路
220‧‧‧類比轉數位電路
710‧‧‧方法
711‧‧‧方塊
712‧‧‧方塊
713‧‧‧方塊
720‧‧‧方法
721‧‧‧方塊
722‧‧‧方塊
723‧‧‧方塊
730‧‧‧方法
731‧‧‧方塊
732‧‧‧方塊
733‧‧‧方塊
AB1‧‧‧抗溢出閘極
AB2‧‧‧抗溢出閘極
AB3‧‧‧抗溢出閘極
AB4‧‧‧抗溢出閘極
C‧‧‧電容器
C1-Cx‧‧‧行
C1‧‧‧電容器
C2‧‧‧電容器
C3‧‧‧電容器
CIN‧‧‧輸入電容
CLOFIC‧‧‧電容器
CLOFIC1‧‧‧第一電容器
CLOFIC2‧‧‧第二電容器
CFD‧‧‧浮動擴散FD電容器
DFD‧‧‧雙浮動擴散
DFD0‧‧‧第一DFD電晶體
DFD1‧‧‧第二DFD電晶體
DFD2‧‧‧第三DFD電晶體
FD‧‧‧浮動擴散
FD1‧‧‧節點
FD2‧‧‧節點
FD3‧‧‧節點
FD4‧‧‧節點
P1-Pn‧‧‧像素單元
PD1‧‧‧光敏元件
PD2‧‧‧光敏元件
PD3‧‧‧光敏元件
PD4‧‧‧光敏元件
R1-Ry‧‧‧列
RS‧‧‧列選擇電晶體
RST‧‧‧重設電晶體
SF‧‧‧源極隨耦器電晶體
SNR‧‧‧信雜比
TX1‧‧‧轉移閘極電晶體
TX2‧‧‧轉移閘極電晶體
TX3‧‧‧轉移閘極電晶體
TX4‧‧‧轉移閘極電晶體
VDD‧‧‧電源軌
VRFD‧‧‧重設電壓供應器
在隨附圖式之圖式中藉由實例且非藉由限制繪示本發明之實施例，其中相似元件符號指示貫穿各種圖之類似元件，除非另外指定。應注意，在本發明中，對本發明之「一」或「一個」實施例之參考不一定係對同一實施例，且其意謂至少一個實施例。在圖式中：
圖1係繪示根據本發明之一個實施例之偵測沒有閃爍之一LED之一實例性成像系統之一方塊圖。
圖2係根據本發明之一個實施例之偵測沒有閃爍之一LED之圖1中之成像系統中之像素陣列中之一像素之一方塊圖。
圖3係根據本發明之一個實施例之偵測沒有閃爍之一LED之圖1中之成像系統中之像素陣列中之一像素之一方塊圖。
圖4係根據本發明之一個實施例之偵測沒有閃爍之一LED之圖1中之成像系統中之像素陣列中之一像素之一方塊圖。
圖5係根據本發明之一個實施例之偵測沒有閃爍之一LED之圖1中之成像系統中之像素陣列中之一像素之一方塊圖。
圖6係繪示根據本發明之一個實施例之圖1中之讀出電路之細節之一方塊圖。
圖7A至圖7C係繪示根據本發明之一個實施例之偵測沒有閃爍之一 LED之方法之流程圖。
圖8係根據本發明之一個實施例之偵測沒有閃爍之一LED之圖1中之成像系統中之像素陣列中之一像素之一方塊圖。
圖9係根據本發明之一個實施例之偵測沒有閃爍之一LED之圖1中之成像系統中之像素陣列中之一像素之一方塊圖。
圖10係根據本發明之一個實施例之偵測沒有閃爍之一LED之圖1中之成像系統中之像素陣列中之一像素之一方塊圖。
圖11係繪示根據本發明之一個實施例之信雜比(SNR)與動態範圍(依dB)之間之關係及圖10中之像素中之增加數目個電容器對信雜比(SNR)之作用之圖。
圖12係根據本發明之一個實施例之偵測沒有閃爍之一LED之圖1中之成像系統中之像素陣列中之一像素之一方塊圖。
圖13係根據本發明之一個實施例之偵測沒有閃爍之一LED之圖1中之成像系統中之像素陣列中之一像素之一方塊圖。
圖14係根據本發明之一個實施例之偵測沒有閃爍之一LED之圖2至圖3中之成像系統中之像素陣列中之一像素之一方塊圖。
對應參考字元指示貫穿圖中之若干視圖之對應元件。技術人員應瞭解，為了簡化及清楚起見，繪示圖式中之元件，且該等元件不一定按比例繪製。例如，圖中之部分元件之尺寸可相對於其他元件被誇大以幫助改良對本發明之各種實施例之理解。此外，通常不描繪在商業可行實施例中有用或必要之常見但好理解之元件，以便促進對本發明之此等各種實施例之更清楚理解。
在以下描述中，闡述眾多特定細節以便提供對本發明之一透徹理解。然而，應理解，可在無需此等特定細節之情況下實踐本發明之實施例。在其他例項中，未展示熟知電路、結構及技術以避免混淆對本描述之理解。
貫穿本說明書對「一個實施例」或「一實施例」之參考意謂結合實施例所描述之一特定特徵、結構或特性包含於本發明之至少一個實施例中。因此，貫穿本說明書片語「在一個實施例中」或「在一實施例中」在各個地方之出現並不一定皆指代同一實施例。此外，特定特徵、結構或特性可依任何合適之方式組合於一或多個實施例中。特定特徵、結構或特性可包含於一積體電路、一電子電路、一組合邏輯電路或提供所描述功能性之其他合適組件中。
圖1係繪示根據本發明之一個實施例之偵測沒有閃爍之一LED之一實例性成像系統100之一方塊圖。成像系統100可係一互補金屬氧化物半導體(「CMOS」)影像感測器。如圖1中所描繪之實例中所展示，成像系統100包含耦合至控制電路120及讀出電路110之像素陣列105，讀出電路110耦合至功能邏輯115及邏輯控制108。
所繪示之像素陣列105之實施例係成像感測器或像素單元(例如，像素單元P1、P2、…、Pn)之一二維(「2D」)陣列。在一個實例中，各像素單元係一CMOS成像像素。如所繪示，各像素單元經配置成一列(例如，列R1至Ry)及一行(例如，行C1至Cx)以擷取一人、位置或物件等等之影像資料，接著可使用該影像資料來呈現該人、位置或物件等等之一影像。若干彩色成像像素可包含於一影像感測器之作用區域(例如，像素陣列105)中，諸如紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)成像像素。例如，像素陣列105可包 含經配置成一拜耳圖案(Bayer pattern)之四個彩色成像像素(例如，一個紅色(R)、一個綠色(G)、及一個藍色(B))。根據本發明之教示，可將其他彩色成像像素及其他彩色圖案實施至像素陣列105中。例如，各像素單元(例如，像素單元P1、P2、…、Pn)可包含複數個子像素，其分別包含複數個光敏元件(例如，光電二極體)及複數個轉移閘極電晶體。一像素單元中之子像素之各者可包含同一彩色成像像素(參看圖2)，或一像素單元中之子像素中之一者可包含一彩色成像像素，而像素單元中之剩餘子像素可包含透明彩色成像像素(參見圖3)。
在一個實例中，在各像素已擷取其影像資料或影像電荷後，由讀出電路110透過讀出行位元線109讀出該影像資料且接著將其轉移至功能邏輯115。在一個實施例中，一邏輯電路108可控制讀出電路110，並將影像資料輸出至功能邏輯115。在各種實例中，讀出電路110可包含放大電路(圖中未繪示)、包含類比轉數位(ADC)電路220(如圖6中所繪示)之一行讀出電路210、或其他電路。功能邏輯115可僅儲存該影像資料或甚至藉由應用後影像效果(例如，裁剪、旋轉、消除紅眼、調整亮度、調整對比度、或其他)操縱該影像資料。在一個實施例中，成像系統100中之功能邏輯115可週期性地執行LED偵測或其他高照明裝置或元件之偵測。在一個實例中，讀出電路110可沿著讀出行線一次讀出一列影像資料(圖中已繪示)，或可使用諸如一串列讀出或同時完全並行讀出所有像素之多種其他技術讀出影像資料(圖中未繪示)。
在一個實例中，控制電路120耦合至像素陣列105以控制像素陣列105之操作特性。例如，控制電路120可產生用於控制影像擷取之快門信號。在一個實例中，快門信號係用於同時啟用像素陣列105內之所有像素以在 一單一採集窗期間同時捕獲其等之各自影像資料之一全域快門信號。在另一實例中，快門信號係一捲動快門信號，使得在連續採集窗期間循序啟用各列、行或像素群組。快門信號亦可建立一曝光時間，其係快門保持打開之時間長度。在一個實施例中，對於圖框之各者，曝光時間設定為相同。
在另一實例中，控制電路120可包括水平及垂直掃描電路，其選擇待讀出之像素之列及/或行。掃描電路可包含選擇電路(例如，多工器)等等，以沿著讀出行位元線109一次讀出一列或一行影像資料，或可使用諸如一串列讀出或同時完全並行讀出所有像素之多種其他技術讀出影像資料。當掃描電路選擇像素陣列105中之像素時，像素將入射至像素之光轉換成信號，且將信號輸出至行讀出電路210。行讀出電路210可自掃描電路或像素陣列105接收信號。
參考圖6，繪示根據本發明之一個實施例之圖1中之讀出電路110之細節之一方塊圖。讀出電路110包含行讀出電路210，其包含ADC電路220。雖然未繪示，但在一些實施例中，複數個行讀出電路210可包含於讀出電路110中。亦應理解，對於像素陣列105中之各行，行讀出電路210可係類似的。ADC電路220可為一雙斜坡ADC或其他類型之行ADC(即，SAR、循環的、等等)。ADC電路220可將來自像素陣列105之影像資料信號之各者自類比轉換成數位。
圖2係根據本發明之一個實施例之偵測沒有閃爍之一LED之圖1中之成像系統中之像素陣列105中之一像素之一方塊圖。雖然本文之實施例經描述成偵測一LED，但應理解，亦可實施實施例來偵測其他高照明元件或裝置。為瞭解決有用資訊自飽和像素溢流及丟失之問題，在圖2中使用與LOFIC及選擇性抗溢出組合之一子像素感測器。如圖2中所展示，像素陣 列105中之像素之各者包含複數個子像素。子像素分別包含光敏元件PD1至PDn(n>1)、轉移閘極電晶體TX1至TXn及抗溢出(AB)閘極AB1至ABn。在此實施例中，各像素包含四個子像素(例如，n=4)。各光敏元件PD1至PDn擷取一影像電荷。各轉移閘極電晶體TX1至TXn選擇性地將各自影像電荷自光敏元件PD1至PDn轉移至一各自浮動擴散(FD)節點。各抗溢出(AB)閘極AB1至ABn耦合至一各自光敏元件PD1至PDn。例如，第一子像素包含用於擷取一第一影像電荷之一第一光敏元件PD1、選擇性地將第一影像電荷自第一光敏元件PD1轉移至一第一FD節點之一第一轉移閘極電晶體TX1、及耦合至第一光敏元件PD1之一第一AB閘極AB1；且第二子像素包含擷取一第二影像電荷之一第二光敏元件PD2、選擇性地將第二影像電荷自第二光敏元件PD2轉移至一第二FD節點之一第二轉移閘極電晶體TX2、及耦合至第二光敏元件PD2之一第二AB閘極AB2。如圖2中所展示，各像素亦包含耦合至FD節點之一雙浮動擴散(DFD)電晶體，及耦合至DFD電晶體之一電容器C。電容器C可係一橫向溢流積分電容器(LOFIC)。在一個實施例中，DFD電晶體亦耦合至AB閘極AB1至ABn。
在一像素電晶體區域內，圖2中之各像素包含一源極隨耦器電晶體SF、一列選擇電晶體RS及一重設電晶體RST。電晶體之各者(例如，源極隨耦器電晶體SF、一列選擇電晶體RS及一重設電晶體RST)包含一閘極及經摻雜區域(即，汲極及源極)。
參考圖14，進一步繪示根據本發明之一個實施例之偵測沒有閃爍之一LED之圖2中之成像系統中之像素陣列中之一像素之一方塊圖。如圖14中所展示，FD1至FD4經由轉移閘極電晶體TX1至TX4耦合至AB1至AB4。在第一光電二極體PD1之一讀出操作期間，轉移閘極TX1接收一轉移信 號，其致使光電二極體PD1中所累積之電荷轉移至第一FD節點。在一個實施例中，分別耦合至轉移閘極電晶體TX1至TX4之FD節點(例如，第一至第四FD節點)包含於共用浮動擴撒區域FD中。在一個實施例中，AB閘極AB1至ABn經由轉移閘極電晶體TX1至TX4亦耦合至共用浮動擴散區域FD。
重設電晶體RST經耦合以在重設電晶體RST之閘極處接收之一重設信號之控制下重設(例如，將FD放電或充電至一預設電壓)。FD節點耦合至源極隨耦器電晶體SF之閘極。源極隨耦器電晶體SF操作作為提供來自相關聯FD節點之一高阻抗輸出之一源極隨耦器。最終，列選擇電晶體RS在接收之一列選擇信號之控制下選擇性地將像素中之像素電路之輸出耦合至行位元線連接。
一共用源極隨耦器電壓供應器連接、一行位元線連接及一共用重設電壓供應器連接亦包含於像素電晶體區域中。在一個實施例中，連接係用於與在若干像素中載送其等各自信號之金屬佈線連接之金屬墊。
在一個實施例中，第一AB閘極AB1經偏壓以洩漏少於第一轉移閘極電晶體TX1，且剩餘AB閘極AB2至AB4經偏壓以洩露多於對應轉移閘極電晶體TX2至TX4。因此，在信號積分期間，所有轉移閘極電晶體TX1至TX4關斷，且具有較小洩漏AB閘極AB1之第一子像素將在第一光敏元件PD1充滿或飽和之後溢出至浮動汲極(例如，DFD電晶體)中。換言之，DFD電晶體經由第一轉移閘極電晶體TX1選擇性地耦合至第一AB閘極AB1，且電容器C儲存自第一光敏元件溢出之一電荷。可將電容器C實施為一MOS電容器、一金屬絕緣體金屬(MIM)電容器或多種類型之電容器之組合。包含洩漏多於對應轉移閘極電晶體TX2至TX4之AB閘極AB2至AB4之剩餘子像素將透過AB閘極AB2至AB4溢出至一電源軌VDD。因此動態範圍增加了等 於像素中之子像素之數目之一倍數。
在積分結束時，使用三電晶體(3T)時序讀出電容器C上所儲存之溢出電荷，且隨後使用四電晶體(4T)時序分別讀出來自光敏元件PD1至PD4之第一、第二、第三及第四影像電荷作為光敏元件信號。子像素之多個轉移閘極電晶體TX1至TXn可一起接通以實現FD電荷分選，或可使用子像素之微分積分單獨轉移以實現高動態範圍(HDR)。
圖3係根據本發明之一個實施例之偵測沒有閃爍之一LED之圖1中之成像系統中之像素陣列中之一像素之一方塊圖。為瞭解決有用資訊自飽和像素溢流及丟失之問題，在圖3中使用與LOFIC及選擇性抗溢出(其進一步與RGBC圖案組合)組合之一子像素感測器。因此，圖2中所論述之實施例可進一步與圖3中之子像素紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)及透明(C)彩色圖案組合。如圖3中所展示，像素中之子像素中之一者保留正常拜耳彩色圖案，而使用透明彩色濾光片取代其他剩餘子像素(例如，剩餘三個子像素)以增加低光靈敏度。在圖3中，各像素中之第一光敏元件PD1包含拜耳彩色圖案，而第二、第三及第四光敏元件PD2至PD4包含一透明彩色濾光片。
類似於圖2中之實施例，在圖3中，第一AB閘極AB1經偏壓以洩漏少於第一轉移閘極電晶體TX1，且剩餘AB閘極AB2至AB4經偏壓以洩漏多於對應轉移閘極電晶體TX2至TX4。參考圖14，繪示根據本發明之一個實施例之偵測沒有閃爍之一LED之圖2及圖3中之成像系統中之像素陣列中之一像素之細節之一方塊圖。因此，具有RGB彩色濾光片之子像素係具有洩漏少於對應轉移閘極電晶體TX1之AB閘極AB1之一個子像素。在信號積分期間，所有轉移閘極電晶體TX1至TX4關斷，且具有較少洩漏之AB閘極AB1 之第一子像素將在第一光敏元件PD1充滿或飽和之後溢出至浮動汲極(例如，DFD電晶體)中。換言之，DFD電晶體經由第一轉移閘極電晶體TX1選擇性地耦合至第一AB閘極AB1，且電容器C儲存自第一光敏元件溢出之一電荷。因此，RGB子像素中之任何過量電荷將溢出至浮動汲極中且經儲存於LOFIC上。亦可將圖3中之電容器C實施為一MOS電容器、一MIM電容器或多種類型之電容器之組合。包含洩漏多於對應轉移閘極電晶體TX2至TX4之AB閘極AB2至AB4之剩餘子像素將透過AB閘極AB2至AB4溢出至一電源軌VDD。因此動態範圍增加了等於像素中之子像素之數目之一倍數。
類似於圖2中之實施例，在圖3中，在積分結束時，使用3T時序讀出電容器C上所儲存之溢出電荷，且隨後使用4T時序分別讀出來自光敏元件PD1至PD4之第一、第二、第三及第四影像電荷作為光敏元件信號。因此，將單獨自透明子像素讀出RBG子像素。可一起接通透明子像素之多個轉移閘極電晶體TX2至TX4以實現FD電荷分選，或可使用子像素之微分積分單獨轉移以實現HDR。RGB子像素信號及透明子像素信號可在影像信號處理(ISP)中經組合以生成一最終影像電荷。
圖4係根據本發明之一個實施例之偵測沒有閃爍之一LED之圖1中之成像系統中之像素陣列中之一像素之一方塊圖。在此實施例中，使用與LOFIC及選擇性抗溢出組合之一子像素感測器以解決有用資訊自飽和像素溢流及丟失之問題，而無需專用AB裝置。在圖4中，各像素之像素電路包含四個光敏元件(PD1至PD4)、四個轉移電晶體(TX1至TX4)、一電容器C(或CLOFIC)、一DFD電晶體、一重設電晶體RST、一源極隨耦器電晶體SF及一列選擇電晶體RS。在第一光電二極體PD1之一讀出操作期間，轉移電 晶體TX1接收一轉移信號，其致使轉移電晶體TX1將光電二極體PD1中所累積之電荷轉移至一FD節點FD1。在此實施例中，子像素之各者包含一個光敏元件PD1至PD4及一個轉移電晶體TX1至TX4。
重設電晶體RST耦合於一重設電壓供應器VRFD(或電源軌VDD)與FD節點FD1之間以在一重設信號之控制下重設(例如，將FD節點FD1放電或充電至一預設電壓)。如圖4中所展示，FD節點FD1、FD2及FD3可係同一節點。FD節點FD1耦合至源極隨耦器電晶體SF之閘極。源極隨耦器電晶體SF耦合於一源極隨耦器電壓供應器SFVDD(或電源軌VDD)與列選擇電晶體RS之間。源極隨耦器電晶體SF操作作為提供來自FD節點FD1之一高阻抗輸出之一源極隨耦器。最終，列選擇電晶體RS在一列選擇信號之控制下選擇性地將像素電路之輸出耦合至行位元線。在一個實施例中，轉移信號、重設信號及列選擇信號由控制電路120產生。轉移信號、重設信號、列選擇信號、源極隨耦器電壓供應器SFVDD、重設電壓供應器VRFD及接地可藉由影像感測器中所包含之金屬互連層(即，佈線)在像素電路中佈線。
在圖4中，頂部光敏元件PD4用於LED偵測。光敏元件PD4擷取一第四影像電荷，且轉移電晶體TX4選擇性地將第四影像電荷自第四光敏元件PD4轉移至一第四FD節點。DFD電晶體及電容器C耦合至第四FD節點FD4。因此，在信號積分期間，電容器C儲存藉由第四轉移閘極電晶體TX4自第四光敏元件PD4洩漏之過量影像電荷。當電容器C歸因於遠光飽和時，第四光敏元件PD4及飽和電容器C之抗溢出路徑穿過DFD電晶體及重設電晶體RST。剩餘光電二極體PD1至PD3具有穿過剩餘轉移閘極電晶體TX1至TX3及重設電晶體RST之抗溢出路徑。
在信號積分結束時，可使用偽相關雙取樣(偽CDS)3T時序讀出第四光敏元件PD4上所儲存之影像電荷及電容器C上所儲存之過量第一影像電荷，且可使用相關雙取樣(CDS)讀出被分選在一起之光敏元件PD1至PD3上之影像電荷。在一個實施例中，可三次讀出影像電荷：第一次，讀出第四光敏元件PD4上之第四影像電荷及電容器C上所儲存之過量影像電荷；第二次，接著讀出被分選在一起之來自光敏元件PD1至PD3之影像電荷(例如，高CG)；及第三次，接著讀出被分選在一起之來自光敏元件PD1至PD3之影像電荷及電容器C上所儲存之過量影像電荷(例如，低CG)。
在一些實施例中，省略第四轉移閘極電晶體TX4，以使有可能減小光敏元件PD4之尺寸及靈敏度，且因此增大動態範圍。
如圖8中所展示，其繪示根據本發明之一個實施例之偵測沒有閃爍之一LED之圖1中之成像系統中之像素陣列中之一像素之一方塊圖，如圖4中所描述之像素佈局無需係2×2對稱的。代替地，在圖8中之實施例中，像素佈局可經一般化成分裂二極體像素，諸如取代圖4中之光敏元件PD1至PD3之一個大光敏元件PD1-3、及一個小光敏元件PD4，其中小光敏元件PD4耦合至電容器C。
圖5係根據本發明之一個實施例之偵測沒有閃爍之一LED之圖1中之成像系統中之像素陣列中之一像素之一方塊圖。在此實施例中，使用與LOFIC及選擇性抗溢出組合之一子像素感測器以解決有用資訊自飽和像素溢流及丟失之問題，而無需專用AB裝置。與圖4中之實施例對比，省略第四轉移電晶體TX4，且將一FD光敏元件耦合至一浮動節點FD1-3。類似於圖8中之實施例，像素電路包含一個大光敏元件PD1-3及耦合至電容器C之一個小光敏元件PD4。小光敏元件PD4及一個大光敏元件PD1-3之微分積分 進一步延伸影像感測器之動態範圍。光敏元件PD4與光敏元件PD1-3之積分時間可不同。在一個實施例中，小光敏元件PD4之曝光時間係小光敏元件PD4之積分時間與一個大光敏元件PD1-3之積分時間之總和，而一個大光敏元件PD1-3之曝光時間係一個大光敏元件PD1-3之積分時間與3T讀出時間之總和。
在圖5中，在信號積分期間，自小光敏元件PD4溢出之一電荷由耦合至DFD電晶體及溢流節點(例如，FD4)之電容器C儲存，且在積分結束時，使用偽CDS 3T時序讀出電容器C上所儲存之溢出電荷，且使用雙轉換增益(DCG)讀出來自一個大光敏元件PD1-3之影像電荷。在此實施例中，為了執行DCG讀出，首先，經由RST電晶體重設FD。DFD電晶體經接通以取樣低轉換增益(LCG)重設。接著，DFD電晶體經關斷以取樣高轉換增益(HCG)重設。在DFD電晶體保持關斷時光敏元件PD1-3上之影像電荷轉移至位元線，從而取樣HCG信號，接著，DFD電晶體接通，且稍後在DFD電晶體保持接通時轉移來自光敏元件PD1-3之殘餘電荷，從而取樣LCG信號。最終，HCG與LCG CDS兩者完成，而不會破壞PD1-3中累積之總信號。
此外，可將本發明之以下實施例描述為一程序，通常將其描繪為一流程、一流程圖、一結構圖或一方塊圖。儘管一流程圖可將操作描述為一循序程序，但可並行或同時執行操作中之諸多者。另外，可重新配置操作之順序。一程序在其操作完成時終止。一程序可對應於一方法、一程序等等。
圖7A至圖7C係繪示根據本發明之一個實施例之偵測沒有閃爍之一LED之方法之流程圖。
圖7A可係使用圖2中之實施例中之影像感測器實施之方法。方法710以使用包含複數個像素之一像素陣列捕獲一影像圖框(方塊711)開始。像素之各者包含一DFD電晶體、耦合至DFD電晶體之一電容器、包含一第一子像素及複數個剩餘子像素之複數個子像素。第一子像素可包含用於擷取一第一影像電荷之一第一光敏元件、用於選擇性地將第一影像電荷自第一光敏元件轉移至一第一浮動潰散(FD)節點之一第一轉移閘極電晶體、及耦合至第一光敏元件之一第一抗溢出(AB)閘極。第一AB閘極可經偏壓以洩漏少於第一轉移閘極電晶體。剩餘子像素可包含用於擷取剩餘影像電荷之剩餘光敏元件、用於分別選擇性地將剩餘影像電荷自剩餘光敏元件轉移至剩餘浮動擴散(FD)節點之剩餘轉移閘極電晶體、及分別耦合至剩餘光敏元件之剩餘抗溢出(AB)閘極。剩餘AB閘極可經偏壓以洩漏多於剩餘轉移閘極電晶體。DFD電晶體可耦合至子像素之各者中所包含之第一FD節點、剩餘FD節點、第一AB閘極及剩餘AB閘極。在一個實施例中，像素陣列可經配置成如圖3中所展示之一拜耳彩色圖案，第一光敏元件包含一彩色濾光片，且剩餘光敏元件包含一透明彩色濾光片。在此實施例中，來自第一子像素之一信號在影像感測器處理(ISP)中與來自剩餘子像素之信號組合以生成一最終影像。在此實施例中，來自第一子像素之信號係一RGB彩色信號，且來自剩餘子像素之信號係透明彩色信號。在方塊712處，在信號積分期間，電容器儲存來自第一光敏元件之一溢出電荷，且剩餘子像素透過剩餘AB閘極溢出至一電源軌。可一起接通或在單獨時間接通第一轉移閘極電晶體及剩餘轉移閘極電晶體。在方塊713處，在積分結束時，讀出電容器上所儲存之溢出電荷，且分別讀出第一影像電荷及剩餘影像電荷。在一些實施例中，在積分結束時，使用三電晶體(3T)時序讀出 電容器上所儲存之溢出電荷，同時使用四電晶體(4T)時序分別讀出第一影像電荷及剩餘影像電荷。
圖7B可係使用圖4中之實施例中之影像感測器實施之方法。方法720以在方塊721處使用複數個子像素捕獲複數個影像電荷開始。子像素可包含一第一、一第二、一第三及一第四子像素。第一子像素包含用於擷取一第一影像電荷之一第一光敏元件、及用於選擇性地將第一影像電荷自第一光敏元件轉移至一第一浮動擴散(FD)節點之一第一轉移閘極電晶體。第二子像素包含用於擷取一第二影像電荷之一第二光敏元件、及用於選擇性地將第二影像電荷自第二光敏元件轉移至一第二FD節點之一第二轉移閘極電晶體。第三子像素包含用於擷取一第三影像電荷之一第三光敏元件、及用於選擇性地將第三影像電荷自第三光敏元件轉移至第二FD節點之一第三轉移閘極電晶體。第四子像素包含用於擷取一第四影像電荷之一第四光敏元件、及用於選擇性地將第四影像電荷自第四光敏元件轉移至第二FD節點之一第四轉移閘極電晶體。一DFD電晶體可耦合至第一及第二FD節點。
在方塊722處，在信號積分期間，耦合至第一轉移閘極電晶體之一電容器儲存一過量第一影像電荷。過量第一影像電荷係透過第一轉移閘極電晶體自第一光敏元件洩漏之影像電荷。
在方塊723處，在積分結束時，使用3T時序讀出第一光敏元件上所儲存之第一影像電荷及電容器上所儲存之過量第一影像電荷，且藉由相關雙取樣(CDS)讀出被分選在一起之第二、第三及第四影像電荷。在一個實施例中，藉由相關雙取樣(CDS)讀出可包含讀出被分選在一起之第二、第三及第四影像電荷，及讀出被分選在一起之第二、第三及第四影像電荷以及 過量第一影像電荷。在一個實施例中，若電容器飽和，則DFD電晶體及耦合至一電源軌及第二FD節點之一重設電晶體為第一光敏元件提供一抗溢出路徑，且第二、第三及第四轉移閘極電晶體及重設電晶體為第二、第三及第四光敏元件提供一抗溢出路徑。
圖7C可係使用圖5中之實施例中之影像感測器實施之方法。方法730以在方塊731處使用包含複數個子像素之一像素捕獲複數個影像電荷開始。子像素可包含一第一、一第二子像素及一第三子像素。在一個實施例中，第一子像素包含用於擷取一第一影像電荷之一第一光敏元件。第一光敏元件耦合至一第一浮動擴散(FD)節點。第二子像素包含用於擷取一第二影像電荷之一第二光敏元件、及用於選擇性地將第二影像電荷自第二光敏元件轉移至第一FD節點之一第二轉移閘極電晶體。第三子像素包含用於擷取一第三影像電荷之一第三光敏元件。第三光敏元件可耦合至一溢流節點。在一個實施例中，第二光敏元件與第三光敏元件之積分時間不同。在一個實施例中，一DFD電晶體耦合至第一FD節點及溢流節點。在方塊732處，在信號積分期間，自第三光敏元件溢出之一電荷由耦合至DFD電晶體及溢流節點之一電容器儲存。在方塊733處，在積分結束時，使用偽CDS3T時序讀出電容器上所儲存之溢出電荷，且使用雙轉換增益(DCG)讀出第二影像電荷。
圖9係根據本發明之一個實施例之偵測沒有閃爍之一LED之圖1中之成像系統中之像素陣列中之一像素之一方塊圖。對於HDR應用，為瞭解決有用資訊自飽和像素溢流及丟失之問題，包含圖9中之像素陣列及ADC電路之影像感測器使用包含一感測器晶片(或頂部晶圓)及一堆疊晶片(或載體晶圓或底部晶圓)之一混合堆疊晶片。類似於圖8中之實施例，像素電 路包含一個大光敏元件PD1-3及耦合至電容器C之一個小光敏元件PD4。小光敏元件PD4及一個大光敏元件PD1-3之微分積分進一步延伸影像感測器之動態範圍。光敏元件PD4及光敏元件PD1-3之積分時間可不同。
在此實施例中，包含光敏元件PD1-3及PD4及轉移閘極電晶體TX1-3及TX4、DFD電晶體、SF電晶體及重設電晶體之子像素安置於一第一半導體晶粒(例如，感測器晶片)上，且電容器C(或CLOFIC1)安置於一第二半導體晶粒(例如，堆疊晶片)上。第一與第二半導體晶粒經堆疊及耦合以形成一堆疊式影像感測器。在一個實施例中，堆疊晶片包含用於3T讀出之電容器C(或積分電容器)。在一些實施例中，可使用不同可能金屬氧化物導體電容器(MOSCAP)設計之低成本電容器作為電容器C。在一個實施例中，用於小光敏元件PD4之讀出係一3T捲動快門讀出。在一個實施例中，大光敏元件PD1-3讀出係4T捲動快門讀出高CG，具有抗溢出閘極、具有非常低全阱及非常低暗電流。低通差異(LPD)抗溢出閘極可視情況用於對應於處於高光下之大光敏元件PD1-3之像素電路中。
圖10係根據本發明之一個實施例之偵測沒有閃爍之一LED之圖1中之成像系統中之像素陣列中之一像素之一方塊圖。類似於圖9中之實施例，在圖10中，使用一堆疊晶片。然而，代替一單一電容器，多個溢流電容器包含於圖10之實施例中之一堆疊晶片之一載體晶圓上。雖然圖10包含具有一光敏元件PD1及轉移閘極電晶體TX1之一單一子像素，但應理解，圖10中之實施例可包含如本文所論述之複數個子像素。因此，像素陣列105中之像素之各者可包含安置於一第一半導體晶粒(例如，感測器晶片)上之複數個子像素。
在圖10中，感測器晶片上所包含之第一子像素包含用於擷取一第一 影像電荷之一第一光敏元件PD1、及用於選擇性地將第一影像電荷自第一光敏元件PD1轉移至耦合至一第一雙浮動擴散(DFD)電晶體之一第一浮動擴散(FD)節點之一第一轉移閘極電晶體TX1。第一DFD電晶體安置於第一半導體晶粒(例如，感測器晶片)上。一第一電容器CLOFIC1耦合至第一DFD電晶體DFD及一第二DFD電晶體DFD1，且一第二電容器CLOFIC2耦合至第二DFD電晶體DFD1。第一電容器CLOFIC1、第二電容器CLOFIC2及第二DFD電晶體DFD1安置於一第二半導體晶粒(例如，堆疊晶片)上。第一與第二半導體晶粒經堆疊及耦合以形成一堆疊式影像感測器。此外，如圖10中所展示，複數個DFD電晶體與電容器CLOFIC可經耦合及包含於堆疊晶片中。圖10中之實施例之讀出序列可包含針對最暗信號位準以4T讀出在第一FD節點處讀出、針對比第一FD節點之信號位準更高之信號位準讀出第一電容器CLOFIC1(例如，自光敏元件PD1溢流)、及針對比第一電容器CLOFIC1之信號位準更高之信號位準讀出第二電容器CLOFIC2，等等。
藉由在一載體晶圓上使用複數個電容器，增大影像感測器之線性動態範圍且改良HDR。參考圖11，展示繪示根據本發明之一個實施例之信雜比(SNR)與動態範圍(依dB)之間之關係及圖10中之像素中之增加數目個電容器對信雜比(SNR)之作用之一圖。自圖11，當使用單一電容器時，SNR下降較大。藉由在一堆疊式晶片之載體晶圓上使用多個電容器，SNR下降較小且被分散。
圖12至圖13係根據本發明之兩個實施例之偵測沒有閃爍之一LED之圖1中之成像系統中之像素陣列中之一像素之方塊圖。在圖12至圖13中之實施例中，將影像感測器實施為一堆疊式晶片。具體言之，影像感測器包含具有針對低雜訊之混合接合之一作用源極隨耦器堆疊像素。
參考圖12至圖13，複數個子像素安置於一第一半導體晶粒(例如，頂部晶圓或感測器晶片)上。雖然在圖12至圖13中所繪示之子像素係一單一像素中所包含之子像素，但應理解，頂部晶圓可包含來自像素陣列105中所包含之複數個像素之子像素。
如圖12至圖13中所展示，子像素之各者包含用於分別擷取一影像電荷之一光敏元件PD1至PD4、及用於選擇性地將各自影像電荷自光敏元件PD1至PD4轉移至一浮動擴散(FD)節點之一轉移閘極電晶體TX1至TXn。在圖12至圖13中，FD節點係一共用浮動擴散節點或區域。FD節點經由一混合接合耦合至安置於一第二半導體晶粒(例如，底部晶圓)上之一較大尺寸源極隨耦器(SF)電晶體。CFD(例如，1fF)係接合墊處之寄生電容。安置於第二半導體晶粒上之一重設電晶體RST進一步耦合至一電源軌及第一FD節點。在一些實施例中，第二半導體晶粒(或底部晶圓)包含低CG電容器。在一個實施例中，SF電晶體及列選擇電晶體RS包含於像素電路中，而讀出電路120中所包含之一行電路包含如圖12至圖13中所繪示之差分放大器之另一半。可實施較大尺寸作用SF電晶體，且其提供較多單位增益(Av)及較低輸入電容(CIN)(例如，CIN=(1-Av)CSF)。如圖12至圖13中所展示，一連接線將SF電晶體之主體耦合至列選擇電晶體RS之源極。此連接線可使SF電晶體之基板接地以減小主體效應。因此，圖12至圖13中之實施例使用一小浮動擴散FD電容器(CFD)維持高CG。
第一與第二半導體晶粒經堆疊及耦合以形成一堆疊式影像感測器。在一個實施例中，SF電晶體係一大尺寸。例如，對於1.4μm×4共用及一2.8μm間距，SF電晶體之寬度及長度可在0.5μm×0.5μm至2.4μm×2.4μm之間。對於1.1μm×4共用及2.2μm間距，SF電晶體之寬度及長度可在 0.3μm×0.3μm至1.8μm×1.8μm之間。
在圖12中之實施例中，複數個電容器C1至C3及複數個DFD電晶體亦可安置於第二半導體晶粒上。如圖12中所展示，一第一雙浮動擴散(DFD)電晶體DFD0耦合至FD節點，一第二DFD電晶體DFD1耦合至第一DFD電晶體DFD0，且一第三DFD電晶體DFD2耦合至第二DFD電晶體DFD1。第一電容器C1耦合至第一DFD電晶體DFD0及第二DFD電晶體DFD1，第二電容器C2耦合至第二DFD電晶體DFD1及第三DFD電晶體DFD2，且第三電容器C3耦合至第三DFD電晶體DFD2。在一些實施例中，第一電容器C1、第二電容器C2及第三電容器C3可分別係8fF、16fF、32fF。
依據電腦軟體及硬體描述上文解釋之程序。所描述之技術可構成體現於一機器(例如，電腦)可讀儲存媒體內之機器可執行指令，當由一機器執行該等指令時，將致使機器執行所描述之操作。另外，該等程序可體現於硬體內，例如一特定應用積體電路(「ASIC」)或類似者。
本發明之所繪示實例之上文描述(包含發明摘要中所描述之內容)不意欲係詳盡的或不應限制於所揭示之精確形式。雖然本文出於繪示性目的描述本發明之特定實施例及實例，但多種等效修改係可能的而不會脫離本發明之更廣精神及範疇。
鑑於上文詳細描述，可對本發明之實例做出此等修改。不應將隨附申請專利範圍中所使用之術語解釋為將本發明限制於說明書及申請專利範圍中所揭示之特定實施例。事實上，本發明之範疇將完全由隨附申請專利範圍確定，該等申請專利範圍應根據專利申請範圍解譯之公認原則來解釋。因此，應將本說明書及圖式認為係繪示性的而非限制性的。

Claims (17)

  1. 一種用於偵測沒有閃爍(flickering)之一高照明元件之影像感測器，其包括：一像素陣列，其包含複數個像素，該等像素之各者包含：(i)複數個子像素，其包含一第一子像素、一第二子像素、一第三子像素、及一第四子像素，該第一子像素包含用於擷取(acquire)一第一影像電荷之一第一光敏元件、用於選擇性地將該第一影像電荷自該第一光敏元件轉移至一第一浮動擴散(FD)節點之一第一轉移閘極電晶體、及耦合至該第一光敏元件之一第一抗溢出(anti-blooming；AB)閘極，該第二子像素包含用於擷取一第二影像電荷之一第二光敏元件、用於選擇性地將該第二影像電荷自該第二光敏元件轉移至一第二FD節點之一第二轉移閘極電晶體、及耦合至該第二光敏元件之一第二AB閘極，該第三子像素包含用於擷取一第三影像電荷之一第三光敏元件、用於選擇性地將該第三影像電荷自該第三光敏元件轉移至一第三FD節點之一第三轉移閘極電晶體、及耦合至該第三光敏元件之一第三AB閘極，且該第四子像素包含用於擷取一第四影像電荷之一第四光敏元件、用於選擇性地將該第四影像電荷自該第四光敏元件轉移至一第四FD節點之一第四轉移閘極電晶體、及耦合至該第四光敏元件之一第四AB閘極， (ii)一雙浮動擴散(dual floating diffusion；DFD)電晶體，其耦合至該第一FD節點、該第二FD節點、該第三FD節點、及該第四FD節點，其中該DFD電晶體經由該第一轉移閘極電晶體、該第二轉移閘極電晶體、該第三轉移閘極電晶體、及該第四轉移閘極電晶體選擇性地耦合至該第一AB閘極、該第二AB閘極、該第三AB閘極、及該第四AB閘極，以及(iii)一電容器，其耦合至該DFD電晶體，其中該第一AB閘極經偏壓(biased)以致洩漏少於該第一轉移閘極電晶體，其中該第二AB閘極、該第三AB閘極、及該第四AB閘極經偏壓以致洩漏多於該第二轉移閘極電晶體、該第三轉移閘極電晶體、及該第四轉移閘極電晶體，其中在信號積分(signal integration)期間，該DFD電晶體經由該第一轉移閘極電晶體選擇性地耦合至該第一AB閘極，且該電容器儲存來自該第一光敏元件之一溢出電荷。
  2. 如請求項1之影像感測器，其中在積分結束(end)時，讀出該電容器上所儲存之該溢出電荷，且隨後分別讀出該等第一、第二、第三、及第四影像電荷作為光敏元件信號。
  3. 如請求項1之影像感測器，其中該第一光敏元件包含來自一拜耳彩色圖案(Bayer color pattern)之一個彩色濾光片，且該第二光敏元件、該第三光敏元件及該第四光敏元件包含一透明彩色濾光片。
  4. 如請求項3之影像感測器，其中來自該第一光敏元件、該第二光敏元件、該第三光敏元件、及該第四光敏元件之信號在影像信號處理(ISP)中經組合以生成一最終影像電荷。
  5. 一種用於偵測沒有閃爍之一高照明元件之影像感測器，其包括：一像素陣列，其包含複數個像素，該等像素之各者包含：(i)複數個子像素，其包含一第一及一第二子像素，該第一子像素包含用於擷取一第一影像電荷之一第一光敏元件、及用於選擇性地將該第一影像電荷自該第一光敏元件轉移至一第一浮動擴散(FD)節點之一第一轉移閘極電晶體，且該第二子像素包含用於擷取一第二影像電荷之一第二光敏元件、及用於選擇性地將該第二影像電荷自該第二光敏元件轉移至一第二浮動擴散(FD)節點之一第二轉移閘極電晶體，(ii)一雙浮動擴散(DFD)電晶體，其耦合至該第一FD節點及該第二FD節點，以及(iii)一電容器，其耦合至該DFD電晶體，一源極隨耦器(SF)電晶體，其耦合至該第二FD節點及該DFD電晶體以自該第一FD節點或該第二FD節點之至少一者輸出一電荷，以及一重設電晶體，其耦合至一電源軌(power rail)及該第二FD節點，其中該第一光敏元件執行該高照明元件之偵測，其中該電容器耦合至該第一轉移閘極電晶體以儲存過量(excess)第一影像電荷，其中該過量第一影像電荷係經由該第一轉移閘極電晶體而從該第一光敏元件洩漏之影像電荷， 其中該第二光敏元件大於該第一光敏元件，其中該等子像素、該DFD電晶體、該SF電晶體及該重設電晶體安置於一第一半導體晶粒上，且該電容器安置於一第二半導體晶粒上，其中該第一半導體晶粒及該第二半導體晶粒經堆疊以形成一堆疊式影像感測器。
  6. 如請求項5之影像感測器，其中該複數個子像素進一步包含一第三子像素及一第四子像素，該第三子像素包含用於擷取一第三影像電荷之一第三光敏元件、及用於選擇性地將該第三影像電荷自該第三光敏元件轉移至該第二FD節點之一第三轉移閘極電晶體，且該第四子像素包含用於擷取一第四影像電荷之一第四光敏元件、及用於選擇性地將該第四影像電荷自該第四光敏元件轉移至該第二FD節點之一第四轉移閘極電晶體。
  7. 如請求項6之影像感測器，其中該第一光敏元件上所儲存之該第一影像電荷及該電容器上所儲存之該過量第一影像電荷被讀出，且該第二影像電荷、該第三影像電荷、及該第四影像電荷經分選在一起(binnned together)，且隨後由相關雙取樣(Correlated Double Sampling；CDS)讀出。
  8. 如請求項7之影像感測器，其中三次讀出該等影像電荷，其中(i)讀出該第一影像電荷及該過量第一影像電荷，(ii)接著讀出經分選在一起之該第二影像電荷、該第三影像電荷、及 該第四影像電荷，以及(iii)接著讀出經分選在一起之該第二影像電荷、該第三影像電荷、及該第四影像電荷及該過量第一影像電荷。
  9. 一種用於偵測沒有閃爍之一高照明元件之影像感測器，其包括：一像素陣列，其包含複數個像素，該等像素之各者包含：複數個子像素，其安置於一第一半導體晶粒上、包含一第一子像素，該第一子像素包含用於擷取一第一影像電荷之一第一光敏元件、及用於選擇性地將該第一影像電荷自該第一光敏元件轉移至一第一浮動擴散(FD)節點之一第一轉移閘極電晶體，一第一雙浮動擴散(DFD)電晶體，其耦合至該FD節點，其中該第一DFD電晶體安置於該第一半導體晶粒上，一第一電容器，其耦合至該第一DFD電晶體及一第二DFD電晶體，以及一第二電容器，其耦合至該第二DFD電晶體，其中該第一電容器、該第二電容器及該第二DFD電晶體安置於一第二半導體晶粒上，其中該第一半導體晶粒及該第二半導體晶粒經堆疊以形成一堆疊式影像感測器。
  10. 如請求項9之影像感測器，其進一步包括：一源極隨耦器(SF)電晶體，其耦合至該第一FD節點及該DFD電晶體以自該第一FD節點輸出一電荷；以及一重設電晶體，其耦合至一電源軌及該第一FD節點。
  11. 一種用於偵測沒有閃爍之一高照明元件之方法，其包括：由包含複數個像素之一像素陣列捕獲(capturing)一影像圖框，該等像素之各者包含一雙浮動擴散(DFD)電晶體、耦合至該DFD電晶體之一電容器、及包含一第一子像素及複數個剩餘子像素之複數個子像素，其中該第一子像素包含用於擷取一第一影像電荷之一第一光敏元件、用於選擇性地將該第一影像電荷自該第一光敏元件轉移至一第一浮動擴散(FD)節點之一第一轉移閘極電晶體、及耦合至該第一光敏元件之一第一抗溢出(AB)閘極，其中該第一AB閘極經偏壓以致洩漏少於該第一轉移閘極電晶體，其中該剩餘子像素包含用於擷取剩餘影像電荷之剩餘光敏元件、用於選擇性地分別將該剩餘影像電荷自該剩餘光敏元件轉移至剩餘浮動擴散(FD)節點之剩餘轉移閘極電晶體、及分別耦合至該等剩餘光敏元件之剩餘抗溢出(AB)閘極，其中該等剩餘AB閘極經偏壓以致洩漏多於該等剩餘轉移閘極電晶體，該雙浮動擴散(DFD)電晶體耦合至該等子像素之各者中所包含之該第一FD節點，該等剩餘FD節點、該第一AB閘極、及該等剩餘AB閘極；在信號積分期間，將來自該第一光敏元件之一溢出電荷(bloomed charge)儲存於該電容器中，且使該等剩餘子像素透過剩餘AB閘極溢出至一電源軌；以及在積分結束時，讀出該電容器上所儲存之該溢出電荷，且分別讀出該第一影像電荷及該等剩餘影像電荷。
  12. 如請求項11之方法，其進一步包括：一起或在單獨時間接通(turning on)該第一轉移閘極電晶體及該等剩餘轉移閘極電晶體。
  13. 如請求項11之方法，其中該像素陣列經配置成一拜耳彩色圖案，該第一光敏元件包含一彩色濾光片，且該等剩餘光敏元件包含一透明彩色濾光片。
  14. 如請求項13之方法，其進一步包括：在影像感測器處理(ISP)中組合來自該第一子像素之一信號與來自該剩餘子像素之信號以生成一最終影像，其中來自該第一子像素之該信號係一RGB彩色信號，且來自該等剩餘子像素之該等信號係透明彩色信號。
  15. 一種用於偵測沒有閃爍之一高照明元件之方法，其包括：由複數個子像素捕獲複數個影像電荷，該等子像素包含一第一子像素、一第二子像素、一第三子像素及一第四子像素，其中該第一子像素包含用於擷取一第一影像電荷之一第一光敏元件及用於選擇性地將該第一影像電荷自該第一光敏元件轉移至一第一浮動擴散(FD)節點之一第一轉移閘極電晶體，該第二子像素包含用於擷取一第二影像電荷之一第二光敏元件及用於選擇性地將該第二影像電荷自該第二光敏元件轉移至一第二FD節點之一第二轉移閘極電晶體，該第三子像素包含用於擷取一第三影像電荷之一第三光敏元件及 用於選擇性地將該第三影像電荷自該第三光敏元件轉移至該第二FD節點之一第三轉移閘極電晶體，該第四子像素包含用於擷取一第四影像電荷之一第四光敏元件及用於選擇性地將該第四影像電荷自該第四光敏元件轉移至該第二FD節點之一第四轉移閘極電晶體，其中一雙浮動擴散(DFD)電晶體耦合至該第一及該第二FD節點，在信號積分期間，由耦合至該第一轉移閘極電晶體之一電容器儲存一過量第一影像電荷，其中該過量第一影像電荷係經由該第一轉移閘極電晶體而自該第一光敏元件洩漏之影像電荷；以及在積分結束時，讀出該第一光敏元件上所儲存之該第一影像電荷及該電容器上所儲存之該過量第一影像電荷，及藉由相關雙取樣(CDS)讀出經分選在一起之該第二影像電荷、該第三影像電荷、及該第四影像電荷。
  16. 如請求項15之方法，其中藉由相關雙取樣(CDS)讀出經分選在一起之該第二影像電荷、該第三影像電荷、及該第四影像電荷進一步包括：讀出經分選在一起之該第二影像電荷、該第三影像電荷、及該第四影像電荷，及讀出經分選在一起之該第二影像電荷、該第三影像電荷、及該第四影像電荷以及該過量第一影像電荷。
  17. 如請求項16之方法，其中若該電容器飽和，則該DFD電晶體及耦合 至一電源軌及該第二FD節點之一重設電晶體為該第一光敏元件提供一抗溢出路徑，且其中該第二轉移閘極電晶體、該第三轉移閘極電晶體、及該第四轉移閘極電晶體及該重設電晶體為該等第二、第三、及第四光敏元件提供一抗溢出路徑。
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