CN113612943B - 操作高动态范围像素电路的方法 - Google Patents

Abstract

一种操作高动态范围像素电路以达到高精确度的方法。该操作高动态范围像素电路的方法包括：根据第一预设电压位准，建立光二极管的校正电荷满载量；对光二极管与浮动扩散节点都执行过量充电；自浮动扩散节点，将浮动扩散节点中的电荷与光二极管中的电荷放电，使得光二极管中的电荷放电至等于校正电荷满载量；从光二极管转移电荷至该动扩散节点；以及感测浮动扩散节点的电压，以产生相关于校正电荷满载量的校正信号。

Description

操作高动态范围像素电路的方法

技术领域

本发明涉及一种操作一像素电路的方法，特别是指一种通过扩大的动态范围以达到高精确度的操作一像素电路的方法。

背景技术

与本发明相关的现有技术专利，请参阅美国专利公告案US6600471B2、美国专利公告案US6777662B2及美国专利公开案US2005/0083421A1。其中，这些现有技术专利采用与本发明不同的方式来解决现有技术的缺点。

图1显示一种典型的金属氧化物半导体(MOS)影像电路中的像素电路100。像素电路100包括：一光二极管PD、一转移晶体管MTG、一重置晶体管MR以及一缓冲晶体管MSF。光二极管PD用以在一积分期间内蓄积此光二极管PD的一光电电流所产生的电荷。积分期间指的是例如光二极管PD通过快门而曝光以获取一影像所需的期间。转移晶体管MTG通过一转移信号TG而被控制。转移晶体管MTG的一第一电极耦接于光二极管PD且转移晶体管MTG的一第二电极耦接于一浮动扩散节点FD。一般而言，转移晶体管MTG的第二电极可为通过一PN结而形成的一电容(如图1所示的电容Cfd)。其中，在此情况下，上述的PN结实际上指的是转移晶体管MTG的扩散区。重置晶体管MR通过一重置信号RST而被控制。其中，重置晶体管MR的一第一电极耦接于一重置电压Vrst且重置晶体管MR的一第二电极耦接于浮动扩散节点FD。缓冲晶体管MSF用以感测浮动扩散节点FD的一电压Vfd。具体而言，在一典型态样中，如图1所示，缓冲晶体管MSF的栅极耦接于浮动扩散节点FD。在一典型态样中，缓冲晶体管MSF可为一源极随耦器，用以感测浮动扩散节点FD的电压Vfd。

在积分期间内，蓄积于光二极管PD中的电荷与光照强度彼此之间呈比例关系。在积分期间之后，蓄积于光二极管PD中的电荷被转移至浮动扩散节点FD。在此情况下，光照强度可通过感测浮动扩散节点FD的电压Vfd并以一电压-光照强度(或电荷-光照强度)转移函数而计算以获取其值。

已有多种方式可使MOS影像电路达到高动态范围的功效。在其中的一种特别有效的技术中，MOS影像电路的电压-光照强度转移函数可用以作为光照强度的非线性函数。

图2显示高动态范围像素电路的高动态范围像素电路，以多个转移信号进行操作的时序图与对应的能阶图。如图2所示，当转移信号TG个别被设定为第一预设电压位准V1、第二预设电压位准V2及一低位准Voff时，其个别对应的校正电荷满载量(FWC，Full WellCapacity)分别为校正电荷满载量Q1、校正电荷满载量Q2及校正电荷满载量Qoff。需说明的是，在一种典型的态样中，校正电荷满载量Qoff是像素电路100的校正电荷满载量(FWC)的最大值。另一方面，当转移信号TG被设定为一高位准Von时，在此情况下，所有蓄积于光二极管PD的电荷通过转移晶体管MTG会被全部转移至浮动扩散节点FD，如图2的能阶图所示。由于不同的校正电荷满载量对应于电压-光照强度转移函数的不同的斜率，因此，通过在积分期间的不同的部分期间将转移信号TG个别设定为对应的不同的位准，可产生一个非线性电压-光照强度转移函数。通过在积分期间的多个部分期间(对应于转移信号TG的多个位准)感测浮动扩散节点FD的电压Vfd而计算光照强度，可形成一具有高动态范围的影像。在一种典型的态样中，转移信号TG的第一预设电压位准V1及第二预设电压位准V2高于一低位准(即Voff)且低于一高位准(即Von)。

图3A显示，采用了多个校正电荷满载量的高动态范围像素电路的操作时序图，由此产生典型的非线性电压-光照强度转移函数。图3B显示对应于图3A的非线性电压-光照强度(或电荷-光照强度)转移函数。具体而言，请参阅图3A。举例来说，在积分期间的第一部分期间P1内，将转移信号TG设定至第一预设电压位准V1，此时，其对应的校正电荷满载量为Q1。另一方面，在积分期间的第二部分期间P2内，将转移信号TG设定至低位准Voff，此时，其对应的校正电荷满载量为Qoff。如图3A所示，为了简化说明起见，一个完整的积分期间(P1+P2)被标准化(normalized)而等于1，其中，P1用以表示积分期间的第一部分期间相对于一个完整的积分期间所占的比例，而P2用以表示积分期间的第二部分期间相对于一个完整的积分期间所占的比例。对应于转移信号TG的低位准Voff的校正电荷满载量为Qoff被标准化(normalized)而等于1。

如图3A所示，当光照强度低时，此时，光照强度可以下列的公式而决定：

Qlo/1＝Qlo 公式1

如图3A所示，当光照强度高时，此时，光照强度可以下列的公式而决定：

(Qhi-Q1)/(1-P1) 公式2

需说明的是，用以区分高光照强度与低光照强度的一边界电荷位准Qbound，可以下列的公式而决定：

Qbound＝Q1/P1 公式3

动态范围可通过因子DRext而被扩大。其中，因子DRext可以下列的公式而决定：

DRext＝(1-Q1)/(1-P1) 公式4

请参阅图3B并对照图3A。在此例子中，校正电荷满载量Q1例如可设定为1/2，而P1例如可设定为7/8，在此情况下，可通过如图3B所示的非线性电压-光照强度转移函数而产生动态范围扩大率DRext，其中所产生的动态范围扩大率DRext的值等于4。

然而，由于在一影像电路阵列中，不同的像素电路所包括的不同的光二极管PD之间，会有不同像素彼此间的差异变化(pixel-to-pixel variation)的现象，如此一来，将会造成转移信号TG的同一个位准(例如：V1)所对应的校正电荷满载量也会在像素之间具有差异。在此情况下，将会导致影像感测具有高噪声及低精确度的缺点。图4A显示的是，在同一种转移信号下所对应的理想的校正电荷满载量及非理想的校正电荷满载量。图4B显示，理想的电压-光照强度转移函数及非理想的电压-光照强度转移函数。如图4A及图4B所示的实线，光二极管PD的理想的校正电荷满载量Q1预期应为1/2，且，理想的非线性电压-光照强度转移函数的转折点为4/7。然而，如图4A及图4B所示的虚线，光二极管PD的非理想的校正电荷满载量Q1’偏离了理想的校正电荷满载量Q1(其理想值等于1/2)，且，非理想的非线性电压-光照强度转移函数的转折点Qbound’也偏离了非线性电压-光照强度转移函数的转折点的理想值(即4/7)。

有鉴于此，本发明针对上述操作方式的不足，提出一种方法，用以校正每一像素电路各自的校正电荷满载量，由此补偿光二极管的不同像素彼此间的差异变化(pixel-to-pixel variation)。

发明内容

就其中一个观点言，本发明提供了一种操作一高动态范围(HDR，High DynamicRange)像素电路的方法，其中该高动态范围像素电路包括：一光二极管，用以在一积分期间内蓄积该光二极管的一光电电流所产生的电荷；一转移晶体管，其通过一转移信号而被控制，其中该转移晶体管的一第一电极耦接于该光二极管且该转移晶体管的一第二电极耦接于一浮动扩散节点；一重置晶体管，其通过一重置信号而被控制，其中该重置晶体管的一第一电极耦接于一重置电压且该重置晶体管的一第二电极耦接于该浮动扩散节点；以及一缓冲晶体管，用以感测该浮动扩散节点的一电压；在一校正模式下，该方法包含执行其中的一种以下步骤的组合：(1)步骤S100：根据一第一预设电压位准，建立该光二极管的一校正电荷满载量(FWC，Full Well Capacity)；步骤S200：对该光二极管与该浮动扩散节点都执行过量充电(over-charging)；步骤S300：自该浮动扩散节点，将该浮动扩散节点中的该电荷与该光二极管中的该电荷放电，使得该光二极管中的该电荷放电至等于该校正电荷满载量；步骤S400：将该光二极管的该电荷转移至该浮动扩散节点；以及步骤S500：感测该浮动扩散节点的该电压，以产生相关于该校正电荷满载量的一校正信号；或(2)步骤S100’：对该光二极管与该浮动扩散节点都执行过量充电(over-charging)；步骤S200’：根据一第一预设电压位准，建立该光二极管的一校正电荷满载量(FWC，Full Well Capacity)；步骤S300：自该浮动扩散节点，将该浮动扩散节点中的该电荷与该光二极管中的该电荷放电，使得该光二极管中的该电荷放电至等于该校正电荷满载量；步骤S400：将该光二极管的该电荷转移至该浮动扩散节点；以及步骤S500：感测该浮动扩散节点的该电压，以产生相关于该校正电荷满载量的一校正信号。

在一种较佳的实施型态中，在以下步骤的组合(1)中，该步骤S100包括：将该转移信号设定至该第一预设电压位准，以建立该光二极管的该校正电荷满载量；该步骤S200包括：将该重置电压设定至一低位准，以过量蓄积(over-accumulate)该电荷于该浮动扩散节点与该光二极管，其中该光二极管中所过量蓄积的该电荷高于该校正电荷满载量；该步骤S300包括：将该重置电压设定至一高位准，以自该浮动扩散节点，将该浮动扩散节点中的该电荷与该光二极管中的该电荷放电，使得该光二极管中的该电荷放电至等于该校正电荷满载量，且，接着，将该重置电压设定至该低位准，以不导通该重置晶体管；该步骤S400包括：将该转移信号设定至一高位准，以通过该转移晶体管将该光二极管的该电荷转移至该浮动扩散节点；以及该步骤S500包括：通过该缓冲晶体管感测该浮动扩散节点的该电压，以产生相关于该校正电荷满载量的该校正信号；或者，在以下步骤的组合(2)中，该步骤S100’包括：将该转移信号设定至一高位准且将该重置电压设定至一低位准，以过量蓄积(over-accumulate)该电荷于该浮动扩散节点与该光二极管，其中该光二极管中所过量蓄积的该电荷高于该光二极管的该校正电荷满载量；该步骤S200’包括：将该转移信号设定至该第一预设电压位准，以建立该校正电荷满载量；该步骤S300包括：将该重置电压设定至一高位准，以自该浮动扩散节点，将该浮动扩散节点中的至少部分电荷与该光二极管中的至少部分电荷放电，使得该光二极管中的该电荷放电至等于该校正电荷满载量，且，接着，将该重置电压设定至该低位准，以不导通该重置晶体管；该步骤S400包括：将该转移信号设定至一高位准，以通过该转移晶体管将该光二极管的该电荷转移至该浮动扩散节点；以及该步骤S500包括：通过该缓冲晶体管感测该浮动扩散节点的该电压，以产生相关于该校正电荷满载量的该校正信号。

在一种较佳的实施型态中，该方法还包含：步骤S600：在该积分期间的一第一部分期间内将该转移信号设定至该第一预设电压位准，且在该积分期间的一第二部分期间内将该转移信号设定至一第二预设电压位准，以通过该高动态范围像素电路而产生一原始影像信号；以及步骤S700：根据该原始影像信号与该校正信号，产生一校正过的影像信号。

在一种较佳的实施型态中，该方法还包含：步骤S340：在该步骤S300之后且在步骤S400之前，通过该缓冲晶体管感测该浮动扩散节点的该电压，以产生相关于该浮动扩散节点的一重置状态的一参考信号；其中，该步骤S500还包括：还根据该参考信号，产生该校正信号。

在一种较佳的实施型态中，该方法还包含：步骤S350：在步骤S400之前，将该转移信号设定至一低位准。

在一种较佳的实施型态中，该方法还包含：依序执行该步骤S100、该步骤S200、该步骤S300、该步骤S400及该步骤S500。

在一种较佳的实施型态中，该方法还包含：在该步骤S400中，该高位准的位准高到一程度，因而足以通过该转移晶体管将全部的该电荷从该光二极管转移至该浮动扩散节点。

在一种较佳的实施型态中，该转移信号的该第一预设电压位准高于该转移信号的一低位准，且，该转移信号的该第一预设电压位准低于该转移信号的该高位准。

以下通过具体实施例详加说明，应当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达到的功效。

附图说明

图1显示一种典型的金属氧化物半导体影像电路中的像素电路。

图2显示高动态范围像素电路，以多个转移信号进行操作的时序图与对应的能阶图。

图3A显示，采用了多个校正电荷满载量的高动态范围像素电路的操作时序图，由此产生典型的非线性电压-光照强度转移函数。

图3B显示对应于图3A的非线性电压-光照强度(或电荷-光照强度)转移函数。

图4A显示由同一转移信号所对应的理想的校正电荷满载量及非理想的校正电荷满载量。

图4B显示理想的电压-光照强度转移函数及非理想的电压-光照强度转移函数。

图5A显示根据本发明的方法的步骤流程图的一种实施例。

图5B显示根据本发明的方法的步骤流程图的一种具体实施例。

图6显示应于图5B的一时序图及对一能阶图。

图7显示根据本发明的方法的步骤流程图的一种实施例。

图8显示根据本发明的方法的步骤流程图的一种实施例。

图9显示对应于图8的一时序图及一能阶图。

图10A显示根据本发明的方法的步骤流程图的另一种实施例。

图10B显示根据本发明的方法的步骤流程图的另一种具体实施例。

图11显示对应于图10B的一时序图及一能阶图。

图12显示根据本发明的方法的步骤流程图的又一种具体实施例。

图13显示对应于图12的一时序图及一能阶图。

图14显示根据本发明的方法的一简化的能阶图。

图中符号说明

100：像素电路

Cfd：电容

DRext：动态范围扩大率

FD：浮动扩散节点

MR：重置晶体管

MSF：缓冲晶体管

MTG：转移晶体管

P1：积分期间的第一部分期间

P2：积分期间的第二部分期间

PD：光二极管

Q1、Q2、Qoff：校正电荷满载量

Qbound’：转折点

RST：重置信号

TG：转移信号

V1：第一预设电压位准

V2：第二预设电压位准

Vfd：电压

Vrst：重置电压

Von：高位准

Voff：低位准

具体实施方式

本发明中的附图均属示意，主要意在表示各电路间的耦接关系，以及各信号波形之间的关系，至于电路、信号波形与频率则并未依照比例绘制。

图5A显示根据本发明的方法的步骤流程图的一种实施例。在一实施例中，如图5A所示，在一校正模式下，校正信号可通过执行图5A所示的步骤而产生。如此一来，根据一原始影像信号与校正信号所产生的一校正过的影像信号可在正常的图像处理过程中获得。如图5A所示，在校正模式下，本发明的方法包含以下步骤：

步骤S100：根据第一预设电压位准V1，建立光二极管PD的校正电荷满载量(calibration FWC)Q1；

步骤S200：对光二极管PD与浮动扩散节点FD都执行过量充电；

步骤S300：自该浮动扩散节点FD，将浮动扩散节点FD中的至少部分电荷与光二极管PD中的至少部分电荷放电，使得留存于光二极管PD中的电荷放电至等于校正电荷满载量Q1；

步骤S400：从光二极管PD转移电荷至浮动扩散节点FD；以及

步骤S500：感测浮动扩散节点FD的电压Vfd，以产生相关于校正电荷满载量Q1的校正信号。

图5B显示根据本发明的方法的步骤流程图的一种具体实施例。图6显示对应于图5B的一时序图及一能阶图。如图5B及图6所示，在本实施例中，在校正模式下，本发明的方法执行以下步骤：

步骤S100：将转移信号TG设定至第一预设电压位准V1，以建立光二极管PD的校正电荷满载量Q1；

步骤S200：将重置电压Vrst设定至低位准low，以过量蓄积电荷于浮动扩散节点FD与光二极管PD；其中，光二极管PD中所过量蓄积的电荷高于校正电荷满载量Q1；

步骤S300：将重置电压Vrst设定至高位准，以自浮动扩散节点FD，将浮动扩散节点FD中的至少部分电荷与光二极管PD中的至少部分电荷放电，使得留存于光二极管PD中的电荷放电至等于校正电荷满载量Q1，且，接着，将重置电压RST设定至低位准，以不导通重置晶体管MR；

步骤S400：将转移信号TG设定至高位准，以通过转移晶体管MTG将光二极管PD的电荷转移至浮动扩散节点FD；以及

步骤S500：通过缓冲晶体管MSF感测浮动扩散节点FD的电压Vfd，以产生相关于校正电荷满载量Q1的校正信号。

需说明的是，在一实施例中，在步骤S400中，高位准的位准高到一程度，因而足以通过转移晶体管MTG将全部的电荷从光二极管PD转移至浮动扩散节点FD，如图6中，对应于步骤S400的能阶图所示。

在一实施例中，转移信号TG的第一预设电压位准V1高于转移信号TG的一低位准(例如：用以不导通转移晶体管MTG的低位准Voff)，且，转移信号TG的第一预设电压位准V1低于转移信号TG的高位准(例如：用以完全地将电荷从光二极管PD转移至浮动扩散节点FD的位准)。

图7显示根据本发明的方法的步骤流程图的一种实施例。图7所示的实施例类似于图5B所示的实施例(为了简化起见，图7并未绘示步骤S600及步骤S700)，差别在于：图7还包括步骤S340。请参阅图6及图7。在本实施例中，在校正模式下，本发明的方法还包括以下步骤：

步骤S340：在步骤S300之后且在步骤S400之前，通过缓冲晶体管MSF感测浮动扩散节点FD的电压Vfd，以产生相关于浮动扩散节点FD的重置状态的参考信号。在本实施例中，步骤S500(如图7所示)还包括：还根据参考信号，产生校正信号，使得校正信号相关于浮动扩散节点FD的重置状态。

图8显示根据本发明的方法的步骤流程图的一种实施例。图9显示对应于图8的一时序图及一能阶图。图8及图9所示的实施例类似于图5B及图6所示的实施例(为了简化起见，图8并未绘示步骤S100-S300/S340及步骤S500-S700)，差别在于：图8还包括步骤S350。如图8及图9所示，在本实施例中，在校正模式下，本发明的方法还包括以下步骤：

步骤S350：在步骤S400之前，将转移信号TG设定至低位准。当转移信号TG被设定至一低位准(例如：Voff)，光二极管PD此时对应的校正电荷满载量将会达到校正电荷满载量的最高值Qoff。值得注意的是，在一实施例中，参考信号可选地，可在步骤S400之后才产生。也就是说，参考信号可在转移信号TG已经被设定至一低位准之后才产生。在此情况下，产生一参考信号的操作情况相似于感测一影像的操作情况。

请继续参阅图5B，在一实施例中，本发明的方法还包括以下步骤：

步骤S600：在积分期间的一第一部分期间P1内将转移信号TG设定至第一预设电压位准V1，且在积分期间的一第二部分期间内将转移信号TG设定至一第二预设电压位准(例如：Voff)，以通过高动态范围像素电路而产生一原始影像信号；以及

步骤S700：根据原始影像信号与校正信号，产生一校正过的影像信号。

在本实施例中，步骤S600及步骤S700操作像素电路100，使得像素电路100通过例如图4B所示的非线性电压-光照强度转移函数而获取一影像。其中，所述的图4B所示的非线性电压-光照强度转移函数乃是通过转移信号TG的电压位准V1及电压位准Voff而被定义的。由于在校正模式下，光二极管PD的校正电荷满载量已经被感测，由此产生了校正信号。如此一来，原始影像可通过校正信号而被校正，由此获得被校正过的影像信号。其中，被校正过的影像信号能够同时达到高动态范围、高精确度以及低噪声的功效。

图10A显示根据本发明的方法的步骤流程图的另一种实施例。在一实施例中，如图10A所示，在一校正模式下，校正信号可通过执行图10A所示的步骤而产生。如此一来，根据一原始影像信号与校正信号所产生的一校正过的影像信号可在正常的图像处理过程中获得。如图10A所示，在校正模式下，本发明的方法包含以下步骤：

步骤S100’：对光二极管PD与浮动扩散节点FD都执行过量充电；以及

步骤S200’：根据第一预设电压位准V1，建立光二极管PD的校正电荷满载量(calibration FWC)Q1。

图10A所示的实施例中其余的步骤S300、步骤S400及步骤S500与图5A所示的实施例的步骤S300、步骤S400及步骤S500相同，因此不再赘述其特征细节。

图10A所示的本实施例类似于图5A所示的实施例，差别在于：在图10A所示的本实施例中，在光二极管PD的校正电荷满载量Q1被建立之前，电荷已经先被过量蓄积(over-accumulated)了。在此情况下，图10A所示的本实施例也能够达到本发明所欲的校正功效。

图10B显示根据本发明的方法的步骤流程图的另一种具体实施例。图11显示对应于图10B的一时序图及一能阶图。如图10B及图11所示，在本实施例中，在校正模式下，本发明的方法执行以下步骤：

步骤S100’：将转移信号TG设定至一高位准且将重置电压Vrst设定至一低位准，以过量蓄积(over-accumulate)电荷于浮动扩散节点FD与光二极管PD，其中光二极管PD中所过量蓄积的电荷高于光二极管PD的校正电荷满载量Q1。值得注意的是，在另一实施例中，在步骤S100’中，由于此步骤S100’的主要目的是过量蓄积电荷于浮动扩散节点FD与光二极管PD，因此，在此前提下，转移信号TG可被设定至一个介于高位准Von与低位准Voff之间的任意位准；

步骤S200’：将转移信号TG设定至第一预设电压位准V1，以建立光二极管PD的校正电荷满载量Q1；

步骤S300：将重置电压Vrst设定至高位准，以自浮动扩散节点FD，将浮动扩散节点FD中的至少部分电荷与光二极管PD中的至少部分电荷放电，使得留存于光二极管PD中的电荷放电至等于校正电荷满载量Q1，且，接着，将重置电压RST设定至低位准，以不导通重置晶体管MR；

步骤S400：将转移信号TG设定至高位准(例如：对应于像素电路的电源的位准)，以通过转移晶体管MTG将电荷从光二极管PD转移至浮动扩散节点FD；以及

步骤S500：通过缓冲晶体管MSF感测浮动扩散节点FD的电压Vfd，以产生相关于校正电荷满载量Q1的一电荷载量信号，由此根据电荷载量信号，产生校正信号。

图12显示对应于图10B的一种更具体的实施例的步骤流程图，图13显示对应于图10B的一种更具体的实施例的操作时序图与能阶图，图12进一步还包括步骤S340，图13进一步还包括步骤S340及步骤S350。图12及图13所示的实施例的步骤S340及步骤S350的特征细节与图7、图8及图9所示的实施例的步骤S340及步骤S350彼此对应相同，因此不再赘述其特征细节。

图14显示根据本发明的方法的一简化的能阶图。如图14所示，本发明的方法可以通过三个能阶图来简化并总结其特征。如图14所示的第一个能阶图(由图14的左边至右边，依序绘示第一个能阶图、第二个能阶图及第三个能阶图)，校正电荷满载量Q1根据V1而被建立，且，校正电荷满载量Q1被过量充电。值得注意的是，根据上述的实施例所述的细节，建立校正电荷满载量Q1的步骤与执行过量充电的步骤的次序彼此可以互换。如图14所示的第二个能阶图(即位于图14中间的能阶图)，光二极管PD中的至少部分电荷被放电，使得留存于光二极管PD中的电荷大致上等于校正电荷满载量Q1。如图14所示的第三个能阶图(即位于图14右边的能阶图)，将留存于光二极管PD中的电荷转移至浮动扩散节点FD，其中，被转移至浮动扩散节点FD的电荷用以作为信号读取之用。

值得注意的是，在一实施例中，本发明的方法的步骤根据前述各实施例所述及各实施例所对应的图示所绘示的次序而依序执行。然而，前述各实施例所述及各实施例所对应的图示所绘示的步骤次序仅是举例而非限制。意即，只要能够通过感测对应于一预设电压位准的校正电荷满载量，以执行校正功效的其他任何排列的步骤次序，都属于本发明的概念与范围。

此外需说明的是：因电路零件的本身的寄生效应或是零件间的操作不一定为理想，因此，虽然欲使光二极管中的电荷等于校正电荷满载量，但实际可能并无法准确地使光二极管中的电荷等于校正电荷满载量，而仅是接近校正电荷满载量，亦即，根据本发明，当描述使光二极管中的电荷等于校正电荷满载量时，可接受现实状况中，由于电路的不理想性而使光二极管中的电荷与校正电荷满载量间具有可接受程度的误差，此即前述的光二极管中的电荷“大致上”等于校正电荷满载量之意，本文中其他提到“大致上”之处亦同。

以上已针对较佳实施例来说明本发明，但以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范围。所说明的各个实施例，并不限于单独应用，也可以组合应用，举例而言，两个或以上的实施例可以组合运用，而一实施例中的部分组成也可用以取代另一实施例中对应的组成部件。此外，在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以想到各种等效变化以及各种组合，举例而言，本发明所称“根据某信号进行处理或运算或产生某输出结果”，不限于根据该信号的本身，也包含于必要时，将该信号进行电压电流转换、电流电压转换、及/或比例转换等，之后根据转换后的信号进行处理或运算产生某输出结果。由此可知，在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以想到各种等效变化以及各种组合，其组合方式甚多，在此不一一列举说明。因此，本发明的范围应涵盖上述及其他所有等效变化。

Claims (16)

1.一种操作一高动态范围像素电路的方法，其中该高动态范围像素电路包括：一光二极管，用以在一积分期间内蓄积该光二极管的一光电电流所产生的电荷；一转移晶体管，其通过一转移信号而被控制，其中该转移晶体管的一第一电极耦接于该光二极管且该转移晶体管的一第二电极耦接于一浮动扩散节点；一重置晶体管，其通过一重置信号而被控制，其中该重置晶体管的一第一电极耦接于一重置电压且该重置晶体管的一第二电极耦接于该浮动扩散节点；以及一缓冲晶体管，用以感测该浮动扩散节点的一电压；在一校正模式下，该方法包含以下步骤：

步骤S100：根据一第一预设电压位准，建立该光二极管的一校正电荷满载量；

步骤S200：在该校正电荷满载量被建立的状态下，对该光二极管与该浮动扩散节点都执行过量充电；

步骤S300：在该校正电荷满载量被建立且该光二极管与该浮动扩散节点都为过量充电的状态下，自该浮动扩散节点，将该浮动扩散节点中的该电荷与该光二极管中的该电荷同时放电，使得该光二极管中的该电荷放电至等于该校正电荷满载量；

步骤S400：将该光二极管的该电荷转移至该浮动扩散节点；以及

步骤S500：感测该浮动扩散节点的该电压，以产生相关于该校正电荷满载量的一校正信号。

2.如权利要求1所述的方法，其中：

该步骤S100包括：将该转移信号设定至该第一预设电压位准，以建立该光二极管的该校正电荷满载量；

该步骤S200包括：在该转移信号设定至该第一预设电压位准的状态下，将该重置电压设定至一低位准，以过量蓄积该电荷于该浮动扩散节点与该光二极管，其中该光二极管中所过量蓄积的该电荷高于该校正电荷满载量；

该步骤S300包括：在该转移信号设定至该第一预设电压位准且该重置电压设定至一低位准的状态下，将该重置电压转设定至一高位准，以自该浮动扩散节点，将该浮动扩散节点中的电荷与该光二极管中的至少部分电荷同时放电，使得该光二极管中的该电荷放电至等于该校正电荷满载量，且，接着，将该重置电压设定至该低位准，以不导通该重置晶体管；

该步骤S400包括：将该转移信号设定至一高位准，以通过该转移晶体管将该光二极管的该电荷转移至该浮动扩散节点；以及

该步骤S500包括：通过该缓冲晶体管感测该浮动扩散节点的该电压，以产生相关于该校正电荷满载量的该校正信号。

3.如权利要求1所述的方法，还包含：

步骤S600：在该积分期间的一第一部分期间内将该转移信号设定至该第一预设电压位准，且在该积分期间的一第二部分期间内将该转移信号设定至一第二预设电压位准，以通过该高动态范围像素电路而产生一原始影像信号；以及

步骤S700：根据该原始影像信号与该校正信号，产生一校正过的影像信号。

4.如权利要求1所述的方法，还包含：

步骤S340：在该步骤S300之后且在该步骤S400之前，通过该缓冲晶体管感测该浮动扩散节点的该电压，以产生相关于该浮动扩散节点的一重置状态的一参考信号；

其中，该步骤S500还包括：还根据该参考信号，产生该校正信号。

5.如权利要求2所述的方法，还包含：

步骤S350：在步骤S400之前，将该转移信号设定至一低位准。

6.如权利要求1所述的方法，还包含：

依序执行该步骤S100、该步骤S200、该步骤S300、该步骤S400及该步骤S500。

7.如权利要求2所述的方法，其中，在该步骤S400中，该高位准的位准高到一程度，因而足以通过该转移晶体管将全部的该电荷从该光二极管转移至该浮动扩散节点。

8.如权利要求2所述的方法，其中，该转移信号的该第一预设电压位准高于该转移信号的一低位准，且，该转移信号的该第一预设电压位准低于该转移信号的该高位准。

9.一种操作一高动态范围像素电路的方法，其中该高动态范围像素电路包括：一光二极管，用以在一积分期间内蓄积该光二极管的一光电电流所产生的电荷；一转移晶体管，其通过一转移信号而被控制，其中该转移晶体管的一第一电极耦接于该光二极管且该转移晶体管的一第二电极耦接于一浮动扩散节点；一重置晶体管，其通过一重置信号而被控制，其中该重置晶体管的一第一电极耦接于一重置电压且该重置晶体管的一第二电极耦接于该浮动扩散节点；以及一缓冲晶体管，用以感测该浮动扩散节点的一电压；在一校正模式下，该方法包含以下步骤：

步骤S100’：对该光二极管与该浮动扩散节点都执行过量充电；

步骤S200’：在该光二极管与该浮动扩散节点都为过量充电的状态下，根据一第一预设电压位准，建立该光二极管的一校正电荷满载量；

步骤S300：在该校正电荷满载量被建立且该光二极管与该浮动扩散节点都为过量充电的状态下，自该浮动扩散节点，将该浮动扩散节点中的该电荷与该光二极管中的该电荷同时放电，使得该光二极管中的该电荷放电至等于该校正电荷满载量；

步骤S400：将该光二极管的该电荷转移至该浮动扩散节点；以及

步骤S500：感测该浮动扩散节点的该电压，以产生相关于该校正电荷满载量的一校正信号。

10.如权利要求9所述的方法，其中：

该步骤S100’包括：将该转移信号设定至一高位准且将该重置电压设定至一低位准，以过量蓄积该电荷于该浮动扩散节点与该光二极管，其中该光二极管中所过量蓄积的该电荷高于该光二极管的该校正电荷满载量；

该步骤S200’包括：在该转移信号设定至一高位准且该重置电压设定至一低位准的状态下，将该转移信号设定至该第一预设电压位准，以建立该校正电荷满载量；

该步骤S300包括：在该转移信号设定至一高位准、该重置电压设定至一低位准，且该转移信号设定至该第一预设电压位准的状态下，将该重置电压转设定至一高位准，以自该浮动扩散节点，将该浮动扩散节点中的电荷与该光二极管中的至少部分电荷同时放电，使得该光二极管中的该电荷放电至等于该校正电荷满载量，且，接着，将该重置电压设定至该低位准，以不导通该重置晶体管；

该步骤S400包括：将该转移信号设定至一高位准，以通过该转移晶体管将该光二极管的该电荷转移至该浮动扩散节点；以及

该步骤S500包括：通过该缓冲晶体管感测该浮动扩散节点的该电压，以产生相关于该校正电荷满载量的该校正信号。

11.如权利要求9所述的方法，还包含：

步骤S600：在该积分期间的一第一部分期间内将该转移信号设定至该第一预设电压位准，且在该积分期间的一第二部分期间内将该转移信号设定至一第二预设电压位准，以通过该高动态范围像素电路而产生一原始影像信号；以及

步骤S700：根据该原始影像信号与该校正信号，产生一校正过的影像信号。

12.如权利要求9所述的方法，还包含：

步骤S340：在该步骤S300之后且在步骤S400之前，通过该缓冲晶体管感测该浮动扩散节点的该电压，以产生相关于该浮动扩散节点的一重置状态的一参考信号；

其中，该步骤S500还包括：还根据该参考信号，产生该校正信号。

13.如权利要求10所述的方法，还包含：

步骤S350：在步骤S400之前，将该转移信号设定至一低位准。

14.如权利要求9所述的方法，还包含：

依序执行该步骤S100’、该步骤S200’、该步骤S300、该步骤S400及该步骤S500。

15.如权利要求10所述的方法，其中，在该步骤S400中，该高位准的位准高到一程度，因而足以通过该转移晶体管将全部的该电荷从该光二极管转移至该浮动扩散节点。

16.如权利要求10所述的方法，其中，该转移信号的该第一预设电压位准高于该转移信号的一低位准，且，该转移信号的该第一预设电压位准低于该转移信号的该高位准。