本發(fā)明涉及一種影像感測器，且特別涉及一種可支援滾動快門機制與全局快門機制的影像感測器，以及使用其的影像擷取裝置。

背景技術：

隨著光電產品的發(fā)展，影像感測器的需求也不停的增加。影像感測器大致可分成兩大類：互補式金屬氧化物半導體(complementarymetal-oxide-semiconductor，cmos)影像感測器與電荷耦合元件(charge-coupleddevice，ccd)影像感測器，其中因cmos影像感測器具低功率消耗以及低制造成本等優(yōu)點而被廣泛發(fā)展使用。

影像感測器包括了多個矩陣排列的像素以及多個比較器。若影像感測器為行模擬數(shù)字轉換器(columnanalog-to-digitalconverter)結構，所述多個像素中位于同一行的像素耦接于同一個比較器。每一個像素用以感測一亮度信息并對應產生一影像數(shù)據(jù)。每一個像素一般包括感光元件以及由至少一輸出晶體管組成的讀取電路。進一步地說，感光元件用以感測入射光線，并對應地輸出電荷至一浮動擴散區(qū)(floatingdiffusionregion)儲存。所述輸出晶體管將浮動擴散區(qū)所累積儲存的電荷轉換為影像數(shù)據(jù)并輸出至比較器。比較器再根據(jù)影像數(shù)據(jù)以及一參考電壓輸出對應的比較結果至后端的影像處理電路，以產生對應的影像。

目前的影像感測器可以支援兩種機制，分別是滾動快門(rollingshutter)機制與全局快門(globalshutter)機制。當影像感測器工作于滾動快門機制，多個像素逐列曝光并產生影像資料，接著逐列提供影像數(shù)據(jù)至比較器。另一方面，當影像感測器工作于全局快門機制，所有的像素被同時曝光，接著所述多個像素再逐列提供影像數(shù)據(jù)至比較器。

每一個比較器在影像感測器工作于滾動快門機制與全局快門機制時分別有不同的偏壓。一般來說，影像感測器使用兩套比較器與影像處理電路來分別處理滾動快門機制與全局快門機制下所輸出的影像數(shù)據(jù)。若要使用 同一套比較器與影像處理電路來滿足兩種不同的偏壓，會使比較器的設計便的復雜且難以實現(xiàn)。然而，使用兩套比較器與影像處理電路又會造成影像感測器的成本與面積提高。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種影像感測器及使用其的影像擷取裝置，以解決現(xiàn)有技術中影像感測器使用兩套比較器與影像處理電路來分別處理滾動快門機制與全局快門機制下所輸出的影像數(shù)據(jù)時帶來的成本和面積提高的技術問題。

本發(fā)明實施例提供一種影像感測器。所述影像感測器包括影像感測陣列以及電壓供應陣列。影像感測陣列與電壓供應陣列耦接于一模擬數(shù)字轉換器陣列。模擬數(shù)字轉換器陣列包括多個比較器。影像感測陣列包括多個像素。影像感測陣列用以擷取影像數(shù)據(jù)。影像感測陣列依照設定支援一滾動快門機制與一全局快門機制其中之一。電壓供應陣列包括多個電壓供應電路，用以提供一擬設電壓。于自動校正期間，電壓供應陣列提供擬設電壓至模擬數(shù)字轉換器陣列。所述多個比較器根據(jù)擬設電壓執(zhí)行一自動校正功能。在所述多個比較器完成自動校正功能后，影像感測陣列輸出影像數(shù)據(jù)至模擬數(shù)字轉換器陣列。模擬數(shù)字轉換器陣列將影像數(shù)據(jù)轉換成數(shù)字化的影像數(shù)據(jù)。

本發(fā)明實施例提供一種影像擷取裝置。所述影像擷取裝置包括模擬數(shù)字轉換器陣列以及影像感測器。所述影像感測器包括影像感測陣列以及電壓供應陣列。影像感測陣列與電壓供應陣列耦接于模擬數(shù)字轉換器陣列。模擬數(shù)字轉換器陣列包括多個比較器。影像感測陣列包括多個像素。影像感測陣列用以擷取影像數(shù)據(jù)。影像感測陣列依照設定支援一滾動快門機制與一全局快門機制其中之一。電壓供應陣列包括多個電壓供應電路，用以提供一擬設電壓。于自動校正期間，電壓供應陣列提供擬設電壓至模擬數(shù)字轉換器陣列。所述多個比較器根據(jù)擬設電壓執(zhí)行一自動校正功能。在所述多個比較器完成自動校正功能后，影像感測陣列輸出影像數(shù)據(jù)至模擬數(shù)字轉換器陣列。模擬數(shù)字轉換器陣列將影像數(shù)據(jù)轉換成數(shù)字化的影像數(shù)據(jù)。

綜上所述，本發(fā)明實施例所提供的影像感測器及使用其的影像擷取裝 置，通過電壓供應陣列提供穩(wěn)定的擬設電壓給模擬數(shù)字轉換器陣列的比較器，可以讓影像擷取裝置使用同一套模擬數(shù)字轉換器陣列與影像處理電路來實現(xiàn)滾動快門機制以及全局快門機制，并產生對應的影像。相較于傳統(tǒng)的影像擷取裝置，本發(fā)明實施例所提供的影像感測器及使用其的影像擷取裝置的電路設計更為簡化、易于制造且制造成本低廉。

為使能更進一步了解本發(fā)明的特征及技術內容，請參閱以下有關本發(fā)明的詳細說明與附圖，但是此等說明與附圖說明書附圖僅用來說明本發(fā)明，而非對本發(fā)明的權利范圍作任何的限制。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例提供的影像擷取裝置的示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例提供的影像感測器與模擬數(shù)字轉換器陣列的示意圖。

圖3是本發(fā)明實施例提供的比較器的示意圖。

圖4是傳統(tǒng)的比較器于滾動快門機制與全局快門機制的運作波形圖。

圖5是本發(fā)明實施例提供的比較器的運作波形圖。

附圖標記說明：

1：影像擷取裝置

10：影像感測器

11：模擬數(shù)字轉換器陣列

12：影像處理電路

100：行像素矩陣

101：電壓供應電路

110：比較器

111：計數(shù)器

vdd：供應電壓

pd：感光元件

tg：轉移晶體管

fd：浮動擴散區(qū)

rst：重置晶體管

sf：源極追隨器

rsl：列選擇晶體管

rsel：列選擇信號

c1：第一電容

c2：第二電容

pxo：影像數(shù)據(jù)

rdac：斜波電壓

vdummy：擬設電壓

is：電流源

m1：第一晶體管

m2：第二晶體管

m3：第三晶體管

m4：第四晶體管

sw1：第一開關晶體管

sw2：第二開關晶體管

vdip：第一端點

vdin：第二端點

t1、t2、t3、t4：時間點

具體實施方式

在下文將參看說明書附圖更充分地描述各種例示性實施例，在說明書附圖中展示一些例示性實施例。然而，本發(fā)明概念可能以許多不同形式來體現(xiàn)，且不應解釋為限于本文中所闡述的例示性實施例。確切而言，提供此等例示性實施例使得本發(fā)明將為詳盡且完整，且將向本領域技術人員充分傳達本發(fā)明概念的范疇。在諸附圖中，可為了清楚而夸示層及區(qū)的大小及相對大小。類似數(shù)字始終指示類似元件。

應理解，雖然本文中可能使用術語第一、第二、第三等來描述各種元件或信號等，但此等元件或信號不應受此等術語限制。此等術語乃用以區(qū)分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，如本文中所使用，術語“或”視實際情況可能包括相關聯(lián)的列出項目中的任一者或者多者的 所有組合。

請參閱圖1，圖1是本發(fā)明實施例提供的影像擷取裝置的示意圖。影像擷取裝置1包括影像感測器10、模擬數(shù)字轉換器陣列11以及影像處理電路12。影像感測器10耦接于模擬數(shù)字轉換器陣列11。模擬數(shù)字轉換器陣列11耦接于影像處理電路12。

影像擷取裝置1可應用于具成像功能的電子裝置包括但不限于數(shù)字相機(digitalcamera)、數(shù)字攝錄機(camcorder)、行車記錄器(drivingrecorder)、車輛導航系統(tǒng)(carnavigationsystem)、掃描裝置(scanner)、網絡相機(webcamera)、視頻電話(videophone)與監(jiān)視系統(tǒng)(surveillancesystem)。

影像感測器10例如為互補式金屬氧化物半導體(complementarymetal-oxide-semiconductor，cmos)影像感測器與電荷耦合元件(charge-coupleddevice，ccd)影像感測器。影像感測器10用以擷取一影像數(shù)據(jù)，并將影像數(shù)據(jù)輸出至模擬數(shù)字轉換器陣列11。影像感測器10的詳細結構將于下方段落作詳細介紹。

模擬數(shù)字轉換器陣列11包含適當?shù)倪壿?、電路?或編碼，用以將影像數(shù)據(jù)轉換成數(shù)字化的影像數(shù)據(jù)，即將影像數(shù)據(jù)轉換為二進位的形式。接著模擬數(shù)字轉換器陣列11將數(shù)字化的影像數(shù)據(jù)輸出至影像處理電路12。模擬數(shù)字轉換器陣列11的詳細結構將于下方段落作詳細介紹。

影像處理電路12包含適當?shù)倪壿嫛㈦娐泛?或編碼，用以自數(shù)字化的影像數(shù)據(jù)中獲取真實的影像，或對數(shù)字化的影像數(shù)據(jù)進行影像處理。舉例來說，影像處理電路12可用以對數(shù)字化的影像數(shù)據(jù)進行像素亮度補償及整合處理。影像處理電路12具有一像素補償機制，會將對應各像素的數(shù)字化的影像數(shù)據(jù)依據(jù)環(huán)境亮度以及各像素的轉換增益進行適當補償。

以下將針對影像感測器10與模擬數(shù)字轉換器陣列11的結構與工作作進一步介紹。請參閱圖2，圖2是本發(fā)明實施例提供的影像感測器與模擬數(shù)字轉換器陣列的示意圖。影像感測器10包括影像感測陣列以及電壓供應陣列。影像感測陣列包括多個像素，并形成一像素陣列。電壓供應陣列包括多個電壓供應電路101。模擬數(shù)字轉換器陣列11包括多個比較器110、多個計數(shù)器111、多個第一電容c1以及多個第二電容c2。所述多個第一電容c1與多個第二電容c2分別耦接于所述多個比較器110的反向輸入端與非 反向輸入端。所述多個比較器110的輸出端分別耦接于所述多個計數(shù)器111。所述多個計數(shù)器111的輸出端分別耦接于影像處理電路12。為方便說明，圖2僅繪示一個比較器110、一個計數(shù)器111、一個第一電容c1以及一個第二電容c2。

于本實施例中，影像感測陣列為行模擬數(shù)字轉換器(columnanalog-to-digitalconverter)結構。因此，所述多個像素中位于同一行的像素耦接于同一個比較器110，并形成多個行像素矩陣100，其中所述多個行像素矩陣100彼此平行設置而形成影像感測陣列。換言之，比較器110的數(shù)量對應于影像感測陣列的行數(shù)。此外，一個電壓供應電路101耦接于一個行像素矩陣100以及一個比較器110，故電壓供應電路101的數(shù)量同樣對應于影像感測陣列的行數(shù)。需注意的是，圖2同樣僅繪示了一個行像素矩陣100以及一個電壓供應電路101。然而，本實施例并不限定行像素矩陣100的像素數(shù)量以及電壓供應電路101的數(shù)量。于其他實施例中，一個電壓供應電路101亦可耦接于多個行像素矩陣100以及多個比較器110。

影像感測陣列用以擷取一影像數(shù)據(jù)pxo。影像感測陣列可依照設定支援一滾動快門(rollingshutter)機制與一全局快門(globalshutter)機制其中之一。當影像感測陣列工作于滾動快門機制，所述多個像素逐列曝光并產生影像數(shù)據(jù)pxo，接著逐列提供影像數(shù)據(jù)pxo至模擬數(shù)字轉換器陣列11。另一方面，當影像感測器工作于全局快門機制，所有的像素被同時曝光，接著所述多個像素再逐列提供影像數(shù)據(jù)pxo至模擬數(shù)字轉換器陣列11。

由圖2可知，本實施例的像素為4t(four-transistor)結構。各像素包括感光元件pd、浮動擴散區(qū)fd、源極追隨器(sourcefollower)sf、列選擇晶體管rsl、重置晶體管rst以及轉移晶體管(transfertransistor)tg。感光元件pd的一端耦接于轉移晶體管tg，而感光元件pd的另一端接地。轉移晶體管tg耦接于感光元件pd與浮動擴散區(qū)fd之間。源極追隨器sf的柵極耦接于浮動擴散區(qū)fd，且源極追隨器sf的漏極耦接于一電源供應端，以接收一供應電壓vdd。列選擇晶體管rsl的漏極耦接于源極追隨器sf的源極，且列選擇晶體管rsl的源極耦接于比較器110。重置晶體管rst耦接于電源供應端與浮動擴散區(qū)fd之間。此外，轉移晶體管tg的柵極、重置晶體管rst的柵極以及列選擇晶體管rsl的柵極分別耦接于驅動電路 (圖2未繪示)。

感光元件pd用以感測入射光線，并對應產生電荷。感光元件pd可例如為光電二極管、光晶體管、光閘(photo-gate)、釘札光電二極管(pinnedphotodiode)或其組合等可將光轉換為電荷的電子元件。

浮動擴散區(qū)fd是由感光元件pd與源極追隨器sf間的寄生電容及/或另外設置的外掛電容所組成。浮動擴散區(qū)fd用以接收并儲存感光元件pd所產生的電荷。

轉移晶體管tg用以選擇性地將感光元件pd產生的電荷轉移至浮動擴散區(qū)fd。詳細地說，轉移晶體管tg受控于驅動電路輸出的轉移信號。當驅動電路輸出邏輯低電平的轉移信號截止轉移晶體管tg時，感光元件pd所產生的電荷即無法被傳送至浮動擴散區(qū)fd。而當驅動電路產生邏輯高電平的轉移信號導通轉移晶體管tg時，轉移晶體管tg會將感光元件pd所產生的電荷轉移傳送至浮動擴散區(qū)fd累積儲存。

源極追隨器sf于導通時會根據(jù)浮動擴散區(qū)fd輸出的電荷于源極追隨器sf的柵極形成的柵極電壓，對應產生影像數(shù)據(jù)pxo。列選擇晶體管rsl接收影像數(shù)據(jù)pxo，并根據(jù)驅動電路輸出的列選擇信號rsel選擇性地將影像數(shù)據(jù)pxo輸出至比較器110。

重置晶體管rst用以根據(jù)驅動電路輸出的重置信號，選擇性地以電源供應端輸出的供應電壓vdd重置浮動擴散區(qū)fd。舉例來說，當重置信號為邏輯低電平時，重置晶體管rst會截止運作并下拉感光元件pd的陰極的電壓電平，此時，感光元件pd會感測入射光線并對應產生電荷儲存于浮動擴散區(qū)fd。而當重置信號為邏輯高電平時，重置晶體管rst即會被導通使得感光元件pd的陰極的電壓電平被重置為初始電位(亦即供應電壓vdd)，從而釋放清除殘留于浮動擴散區(qū)fd內的電荷，即重置浮動擴散區(qū)fd。

值得一提的是，于本實施例中，所述多個像素為4t結構。然而，本發(fā)明并不以此為限。于其他實施例中，所述多個像素亦可為3t(three-transistor)結構或5t(five-transistor)結構。若所述多個像素為3t結構，則所述多個像素不包括轉移晶體管tg。若所述多個像素為5t結構，則所述多個像素除了感光元件pd、浮動擴散區(qū)fd、源極追隨器sf、列選擇晶體管rsl、重 置晶體管rst以及轉移晶體管tg外，還包括一全局快門晶體管(globalshuttertransistor)。3t結構的像素與5t結構的像素的運作原理為所屬技術領域具通常知識者，在影像處理領域中常用的技術，故在此不再贅述。

電壓供應電路101包含適當?shù)倪壿?、電路?或編碼，用以提供一擬設電壓vdummy給比較器110。擬設電壓vdummy為一穩(wěn)定的固定電壓。比較器110根據(jù)擬設電壓vdummy執(zhí)行一自動校正(autozero)功能，以解決比較器110的多個晶體管因工藝差異而不匹配的問題。

于本實施例中，電壓供應電路101為一種遮光像素。舉例來說，遮光像素的結構與前述的像素相同，例如為4t結構的像素。與前述的像素不同的是，遮光像素的感光元件pd被遮蔽而不會受到入射光線的影響。因此，遮光像素的浮動擴散區(qū)fd的電壓穩(wěn)定。接著遮光像素根據(jù)浮動擴散區(qū)fd提供穩(wěn)定的擬設電壓vdummy給比較器110，比較器110再執(zhí)行自動校正功能。

本實施例并不限定電壓供應電路101的結構。于其他實施例中，電壓供應電路101可以是3t結構的遮光像素、5t結構的遮光像素或是其他可提供固定電壓的電路。然而，為了方便制作，電壓供應電路101的結構被設計成與影像感測陣列的像素相同。

以下將就比較器110的結構作進一步介紹。配合圖2，請參閱圖3，圖3是本發(fā)明實施例提供的比較器的示意圖。比較器110包括第一晶體管m1、第二晶體管m2、第三晶體管m3、第四晶體管m4、第一開關晶體管sw1、第二開關晶體管sw2以及電流源is。于本實施例中，第一晶體管m1以及第二晶體管m2為n型金氧半場效晶體管，而第三晶體管m3以及第四晶體管m4為p型金氧半場效晶體管。

第一晶體管m1的源極耦接于電流源is，且第一晶體管m1的漏極耦接于第三晶體管m3。第二晶體管m2的源極耦接于電流源is，且第二晶體管m2的漏極耦接于第四晶體管m4。電流源is用以控制流經第一晶體管m1以及第二晶體管m2的電流量。第一晶體管m1的柵極耦接于第一電容c1。第二晶體管m2的柵極耦接于第二電容c2。第四晶體管m4的柵極耦接于第四晶體管m4的漏極，且第四晶體管m4的漏極還耦接于計數(shù)器111。

此外，第一開關晶體管sw1電性連接于第一晶體管m1的漏極與柵極之間。第二開關晶體管sw2電性連接于第二晶體管m2漏極與柵極之間。 于本實施例中，第一開關晶體管sw1與第二開關晶體管sw2為p型金氧半場效晶體管。然而，本發(fā)明并不以此為限。于其他實施例中，第一開關晶體管sw1與第二開關晶體管sw2亦可以為n型金氧半場效晶體管。所屬技術領域技術人員可依比較器110所承受的電壓大小來改變第一開關晶體管sw1與第二開關晶體管sw2的類型。

比較器110通過第一晶體管m1的柵極接收斜波電壓rdac，并通過第二晶體管m2的柵極接收行像素矩陣100提供的影像數(shù)據(jù)pxo。比較器110接著根據(jù)斜波電壓rdac與影像數(shù)據(jù)pxo輸出比較結果至計數(shù)器111。

需注意的是，上述比較器110的結構僅為舉例說明，并非用以限制本發(fā)明。于其他實施例中，比較器110亦可以為不同的結構。

以下將根據(jù)圖3的比較器110的結構說明滾動快門機制與全局快門機制。請參閱圖4，圖4是傳統(tǒng)的比較器于滾動快門機制與全局快門機制的運作波形圖。斜波電壓rdac為固定波形。比較器110被設計成可以依照設定支援滾動快門機制或全局快門機制。需注意的是，于本實施例中，影像感測器10并不包括電壓供應陣列，或是電壓供應陣列的電壓供應電路101并未向比較器110提供擬設電壓vdummy。

首先，影像感測陣列運作于滾動快門機制的說明如下。影像感測器10的影像感測陣列中的像素逐列地被曝光。于時間點t1，比較器110執(zhí)行自動校正功能。影像感測陣列中第一列的像素完成曝光后，所述多個像素的轉移晶體管tg尚未導通，故浮動擴散區(qū)fd并未接收到任何電荷。換言之，此時像素輸出的影像數(shù)據(jù)pxo為參考電壓。像素的列選擇晶體管rsl接收邏輯高電平的列選擇信號rsel，使得像素開始提供邏輯高電平的影像數(shù)據(jù)pxo給對應的比較器110。比較器110的第一開關晶體管sw1與第二開關晶體管sw2處于導通(turnon)狀態(tài)。因此，比較器110校正并記錄第一晶體管m1、第二晶體管m2、第三晶體管m3以及第四晶體管m4彼此間的偏移電壓voffset，并將偏移電壓voffset儲存于第一電容c1與第二電容c2中，以完成自動校正功能。換言之，時間點t1至時間點t2即為比較器110的自動校正期間。

值得一提的是，此時比較器110的第一端點vdip的電位為供應電壓vdd與第三晶體管m3的工作電壓vth_p的差值，即(vdd-vth_p)。比較器110的 第二端點vdin的電位為供應電壓vdd與第四晶體管m4的工作電壓vth_p的差值，即(vdd-vth_p)。

于時間點t2，比較器110進入第一比較期間。由于第一電容c1中已儲存了偏移電壓voffset，第一端點vdip的電位將變?yōu)?vdd-vth_p+voffset)。接著，第一端點vdip的電位將隨著斜波電壓rdac降低而開始下降。計數(shù)器111開始運作，以計算第一端點vdip的電位下降至低于第二端點vdin的電位間所花費的時間。

此時，轉移晶體管tg尚未導通以將電荷轉移至浮動擴散區(qū)fd，故影像數(shù)據(jù)pxo為邏輯高電平的參考電壓。因此，第二端點vdin的電位將保持在(vdd-vth_p)。直到第一端點vdip的電位低于第二端點vdin的電位，計數(shù)器111停止計數(shù)，并將內部的計數(shù)值輸出給影像處理電路12。也就是說，計數(shù)器111于第一比較期間所獲得的計數(shù)值對應偏移電壓voffset的大小。影像處理電路12將計數(shù)值轉換為影像的灰階度。換句話說，影像擷取裝置1通過計數(shù)器111將影像所代表的電壓轉換為時間的概念。影像處理電路12再將時間轉換為灰階度的概念。

具體來說，斜波信號rdac為一種步階信號。計數(shù)器111的計數(shù)值對應到斜波信號rdac的每一階。例如：計數(shù)值為1對應步階信號的第一階，計數(shù)值為2對應步階信號的第二階，以此類推。另外，計數(shù)值又可以對應到灰階值(0～255)的其中一者。據(jù)此，影像處理電路12可以直接根據(jù)計數(shù)器111輸出的計數(shù)值來判斷影像的二進位灰階值。

附帶一提，第一開關晶體管sw1與第二開關晶體管sw2在比較器進入比較模式(即第一比較期間或第二比較期間)后就被截止。

于時間點t3，比較器110進入第二比較期間。斜波電壓rdac回到原本的邏輯電平，也就是第一端點vdip的電位將回到(vdd-vth_p+voffset)。接著斜波電壓rdac開始下降，使得第一端點vdip的電位再次發(fā)生變化。計數(shù)器111將內部的計數(shù)值重置，并重新開始計數(shù)。此時，影像感測陣列中第一列的像素的轉移晶體管tg被導通，使得像素擷取的影像轉移至浮動擴散區(qū)fd。接著，所述多個像素各自輸出邏輯低電平的影像數(shù)據(jù)pxo。影像數(shù)據(jù)pxo會藕荷進第二端點vdin，使得第二端點vdin的電位變?yōu)?vdd-vth_p-|δv|)。δv代表真實的影像。

同理，計數(shù)器111計算第一端點vdip的電位下降至低于第二端點vdin的電位間所花費的時間，并將計數(shù)值輸出給影像處理電路12。計數(shù)器111于第二比較期間所獲得的計數(shù)值對應偏移電壓voffset與真實的影像的絕對值的總和，即(voffset+|δv|)。

附帶一提，為了確保比較器110可以正常運作，電流源is的電位被設計成低于第二端點vdin的電位。因為第二端點vdin的電位低于電流源is的電位的話，電流源is無法正常地提供電流給比較器110內的元件。

于時間點t4，比較器110結束第二比較期間。列選擇信號rsel變?yōu)檫壿嫷碗娖?，使得列選擇晶體管rsl截止。影像處理電路12將第一比較期間與第二比較期間所獲得的計數(shù)值對應的灰階值相減，即可獲得真實的影像|δv|的灰階值。

另一方面，比較器110運作于全局快門機制的說明如下。影像感測器10的影像感測陣列中的所有的像素被同時曝光，接著影像感測陣列再逐列提供影像數(shù)據(jù)pxo至對應的比較器110。值得一提的是，為了支援滾動快門機制，比較器110內的晶體管的偏壓被設定在相對高的電平。

于時間點t1，比較器110執(zhí)行自動校正功能。由于所述多個像素已經擷取了影像，此時比較器110接收的是邏輯低電平的影像數(shù)據(jù)pxo。比較器110校正并記錄第一晶體管m1、第二晶體管m2、第三晶體管m3以及第四晶體管m4彼此間的偏移電壓voffset，并將偏移電壓voffset儲存于第一電容c1與第二電容c2中，以完成自動校正功能。

值得一提的是，此時比較器110的第一端點vdip的電位為供應電壓vdd與第三晶體管m3的工作電壓vth_p的差值，即(vdd-vth_p)。比較器110的第二端點vdin的電位同樣為供應電壓vdd與第四晶體管m4的工作電壓vth_p的差值，即(vdd-vth_p)。

于時間點t2，比較器110進入第一比較期間。第一端點vdip的電位為(vdd-vth_p+voffset)，且第一端點vdip的電位將隨著斜波電壓rdac降低而開始下降。計數(shù)器111開始運作，以計算第一端點vdip的電位下降至低于第二端點vdin的電位間所花費的時間。此時，所述多個像素已經曝光完畢，故影像數(shù)據(jù)pxo依然維持在邏輯低電平。換言之，第二端點vdin的電位將保持在(vdd-vth_p)，且低于第一端點vdip的電位。

于時間點t3，比較器110進入第二比較期間。此時，像素的重置晶體管rst被導通，使得浮動擴散區(qū)fd被重置。換言之，比較器110收到的是邏輯高電平的影像數(shù)據(jù)pxo，即參考電壓。而真實的影像δv所對應的電壓同樣會藕荷進第二端點vdin，使得第二端點vdin的電位變?yōu)?vdd-vth_p+|δv|)。也就是說，比較器110運作于滾動快門機制與全局快門機制時，第二端點vdin會有數(shù)種不同的偏壓，造成比較器110的設計困難。

另一方面，模擬數(shù)字轉換器陣列11的第二電容c2已經儲存了偏移電壓voffset。此時再接收邏輯高電平的影像數(shù)據(jù)pxo，第二開關晶體管sw2會被誤觸而導通，使得第二電容c2內所儲存的電荷流失。也就是說，比較器110無法完成自動校正。

另外，比較器110的工作區(qū)間亦會因為接收邏輯高電平的影像數(shù)據(jù)pxo而被破壞。舉例來說，比較器110的工作區(qū)間在0～3.3v，其中比較器110中的每一個元件都要消耗一個工作電壓。電流源is同樣要消耗一個工作電壓(例如0.5v)，且第二端點vdin的電位不能低于電流源is的工作電壓。假設比較器110內的偏壓保持在2.8v，此時再進來一個邏輯高電平的影像數(shù)據(jù)pxo(例如0.6v)，比較器110所承受的電壓會超過工作區(qū)間，造成各元件不能正常地運作。

為了解決上述的問題，可以增加比較器110的工作區(qū)間。然而，若將比較器110的工作區(qū)間做的太大，會使得比較器110的制造成本提高，且高電位的工作區(qū)間鮮少被使用。

因此，本發(fā)明實施例采用不同的方式來解決上述的問題，使得影像感測陣列與比較器110可以支援滾動快門機制或全局快門機制。請參閱圖5，圖5是本發(fā)明實施例提供的比較器的運作波形圖。于圖4的實施例不同的是，影像感測器10還通過電壓供應陣列向比較器110提供擬設電壓vdummy。

以下將先就影像感測陣列運作于全局快門機制進行說明。于時間點t1，比較器110進入自動校正期間，以執(zhí)行自動校正功能。影像感測器10的影像感測陣列中的所有的像素被同時曝光。此時，列選擇信號rsel保持邏輯低電平，使得列選擇晶體管rsl截止，且所述多個像素擷取到的影像數(shù)據(jù)pxo并未輸入比較器110。

取而代之，電壓供應陣列的電壓供應電路101開始向對應的比較器110 提供邏輯高電平的擬設電壓vdummy。比較器110根據(jù)邏輯高電平的擬設電壓vdummy完成自動校正功能，并將偏移電壓儲存于第一電容c1與第二電容c2。此時比較器110的第一端點vdip與第二端點vdin的電位同樣為(vdd-vth_p)。

于時間點t2，比較器110進入比較模式。電壓供應陣列停止供應擬設電壓vdummy。第一端點vdip的電位為(vdd-vth_p+voffset)，且第一端點vdip的電位隨著斜波電壓rdac降低而開始下降。另外，列選擇信號rsel轉變?yōu)檫壿嫺唠娖?，以導通列選擇晶體管rsl。所述多個像素開始將擷取到的影像數(shù)據(jù)pxo輸入比較器110。此時真實的影像δv所對應的電壓會藕荷進第二端點vdin，使得第二端點vdin的電位變?yōu)?vdd-vth_p-|δv|)。此時第二端點vdin的電位相當于在上述滾動快門機制的第二比較期間時第二端點vdin的電位。

比較器110比較第一端點vdip的電位與第二端點vdin的電位，并輸出第一比較結果給計數(shù)器111。計數(shù)器111接著根據(jù)第一比較結果計算第一端點vdip的電位下降至低于第二端點vdin的電位間所花費的時間，并將對應的計數(shù)值輸出至影像處理電路12。計數(shù)器111所獲得的計數(shù)值對應偏移電壓voffset與真實的影像的絕對值的總和，即(voffset+|δv|)。

于時間點t3，比較器110進入第二比較期間。第一端點vdip的電位將回到(vdd-vth_p+voffset)。此時，像素的重置晶體管rst被導通，使得浮動擴散區(qū)fd被重置。換言之，比較器110收到的是邏輯高電平的影像數(shù)據(jù)pxo，即參考電壓。第二端點vdin的電位將回到(vdd-vth_p)，相當于在上述滾動快門機制的第一比較期間時第二端點vdin的電位。由此可知，比較器110在滾動快門機制與全局快門機制下具有相同的偏壓。因此，影像擷取裝置1可以使用同一套模擬數(shù)字轉換器陣列11與影像處理電路12來處理影像感測器10運作于滾動快門機制以及全局快門機制時產生的影像數(shù)據(jù)pxo。

比較器110比較第一端點vdip的電位與第二端點vdin的電位，并輸出第二比較結果給計數(shù)器111。計數(shù)器111同樣根據(jù)第二比較結果計算第一端點vdip的電位下降至低于第二端點vdin的電位間所花費的時間，并將對應的計數(shù)值輸出至影像處理電路12。此時，計數(shù)器111所獲得的計數(shù)值對應偏移 電壓voffset的大小。

于時間點t4，比較器110結束第二比較期間。列選擇信號rsel變?yōu)檫壿嫷碗娖?，使得列選擇晶體管rsl截止。影像處理電路12將第一比較期間與第二比較期間所獲得的計數(shù)值對應的灰階值相減，以獲得真實的影像|δv|的灰階值。

如此一來，影像感測陣列運工作于全局快門機制時，比較器110還是能夠正常地運作，使得影像處理電路12可以從影像感測陣列提供的影像數(shù)據(jù)pxo中獲取真正的影像|δv|。

附帶一提，影像感測陣列運作于滾動快門機制時，電壓供應電路101同樣可以向對應的比較器110提供邏輯高電平的擬設電壓vdummy，以供比較器110完成自動校正。然而，本發(fā)明并不對此做限制。其理由在于，當影像感測陣列運作于滾動快門機制時，所述多個像素在比較器110完成自動校正后，對應的轉移晶體管tg才會導通，使得電荷轉移至浮動擴散區(qū)fd。所述多個像素在自動校正期間同樣提供邏輯高電平的電壓給比較器110進行自動校正。因此，在影像感測陣列運作于滾動快門機制時，電壓供應電路101亦可以不提供擬設電壓vdummy給比較器110。

綜上所述，本發(fā)明實施例所提供的影像感測器及使用其的影像擷取裝置，通過電壓供應陣列提供穩(wěn)定的擬設電壓給模擬數(shù)字轉換器陣列的比較器，可以讓影像擷取裝置使用同一套模擬數(shù)字轉換器陣列與影像處理電路來實現(xiàn)滾動快門機制以及全局快門機制，并產生對應的影像。相較于傳統(tǒng)的影像擷取裝置，本發(fā)明實施例所提供的影像感測器及使用其的影像擷取裝置的電路設計更為簡化、易于制造且制造成本低廉。

此外，本發(fā)明實施例所提供的影像感測器及使用其的影像擷取裝置，還利用模擬數(shù)字轉換器陣列的計數(shù)器將影像感測器擷取的影像數(shù)據(jù)轉換為二進位的形式。由于影像處理電路同樣以二進位進行運算，影像處理電路可以不用花費時間在轉換影像數(shù)據(jù)的格式。

以上所述，僅為本發(fā)明最佳的具體實施例，而本發(fā)明的特征并不局限于此，任何本領域技術人員在本發(fā)明的領域內，可輕易思及的變化或修飾，皆可涵蓋在以下本案的專利范圍。