CN102769721B - 影像传感器的相关双重取样装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种影像传感器的相关双重取样装置及其方法，该装置耦接至多个沿第一方向排列的感光像素。影像传感器的相关双重取样装置包括稳压器以及取样电路。稳压器提供第一电压给感光像素，以使感光像素的至少其一依据第一电压提供第一线性电流与第二线性电流。取样电路耦接于第二电压与稳压器之间。取样电路包括第一取样单元与第二取样单元，以分别于第一期间与第二期间接收第一线性电流与第二线性电流，并对应输出第一取样信号与第二取样信号。本发明具有良好的信号噪声比。

Description

影像传感器的相关双重取样装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种影像传感器，尤其涉及一种影像传感器的相关双重取样装置与取样方法。

背景技术

随着半导体与光电技术的进步，目前有越来越多的数码相机、数码监视器或数码摄像机等充斥在生活当中。数码相机、数码监视器或数码摄像机等摄像装置需要感光元件将所感测到的光信号转换为电信号输出以供后端的影像处理来使用。一般而言，感光元件多半是电荷耦合元件(chargecoupleddevice,CCD)或者互补金属氧化物半导体影像传感元件(CMOSimagesensor)，其中CCD的影像品质又比CMOS影像传感元件的摄像装置来得佳。

目前已有几种相关影像传感元件的技术被提出。举例而言，美国专利号7,091,466揭示一种影像传感电路，其能使后端电路一次读取多个感光元件的电信号，以增强电信号的强度，从而使后端电路更容易传感到电信号。然而，此种作法需要额外的电路才能达到上述功效，故会增加装置的体积与制作成本。此外，上述影像传感电路的抗热噪声(thermalnosie)的能力也较差，且由于其后端电路所读取到的电信号也非线性信号，故在读取上容易受到噪声影响，且当需要做一次读取多个感光元件时，无法线性相加。

另外，美国专利号5,898,168则是揭示一种影像传感电路，其利用后端电路读取感光元件依据光信号所产生的电压值。然而，当光信号太弱而造成电压值不够高时，影像传感电路的后端电路容易发生误读的现象。除此之外，由于上述影像传感装置是提供电压值给后端电路，故在电路的实作上也难以利用一次读取多个电压值的方式，使后端电路传感较强的电信号以达到改善上述的误读效果。

发明内容

本发明提供一种影像传感器的相关双重取样装置，其有良好的信号噪声比(signal-to-noiseratio,SNR)。

本发明提供一种影像传感器的相关双重取样方法，其有良好的信号噪声比。

本发明提出一种影像传感器的相关双重取样装置，其耦接至多个沿一第一方向排列的感光像素。影像传感器的相关双重取样装置包括一稳压器以及一取样电路。稳压器提供一第一电压给感光像素，以使感光像素的至少其一依据第一电压提供一第一线性电流与一第二线性电流。取样电路耦接于一第二电压与稳压器之间。取样电路包括一第一取样单元与一第二取样单元，以分别于一第一期间与一第二期间接收第一线性电流与第二线性电流，并对应输出一第一取样信号与一第二取样信号。

在本发明的一实施例中，各个感光像素包括一第一晶体管，且第一电压使第一晶体管的操作区间维持在一线性区以使第一晶体管提供第一线性电流与第二线性电流给取样电路。

在本发明的一实施例中，上述的取样电路还包括一第一开关。第一开关与第一取样单元以及第二取样单元并联耦接，且第一开关于一预备期间导通，并于第一期间与第二期间断路，其中预备期间在第一期间之前。

在本发明的一实施例中，上述的第一取样单元包括一第一电容与一第二开关，且第二开关耦接于第一电容与稳压器之间。

在本发明的一实施例中，上述的第二开关于预备期间与第一期间导通，且于第二期间断路。

在本发明的一实施例中，上述的第一开关与第二开关于一第三期间断路，且第三期间位于第一期间与第二期间之间。

在本发明的一实施例中，上述的第二取样单元包括一第二电容与一第三开关，且第三开关耦接于第二电容与稳压器之间。

在本发明的一实施例中，上述的第三开关于第一期间断路，且于预备期间与第二期间导通。

在本发明的一实施例中，上述的第一开关与第三开关于一第三期间断路，且第三期间位于第一期间与第二期间之间。

在本发明的一实施例中，上述的稳压器包括一放大器以及一第二晶体管。放大器具有一第一输入端、一第二输入端与一输出端。第二晶体管具有一第一端、一第二端与一第三端，其中第一端耦接第二输入端，第二端耦接取样电路，且第三端耦接该输出端。

在本发明的一实施例中，影像传感器的相关双重取样装置还包括一读取电路。读取电路耦接取样电路，并接收与比较第一取样信号与第二取样信号。

在本发明的一实施例中，上述的感光像素依据一控制信号决定是否于第一期间同时提供对应的第一线性电流以及于第二期间同时提供对应的第二线性电流给取样电路。

除此之外，本发明还提出一种影像传感器的相关双重取样方法，其包括以下步骤。首先，提供一第一电压给一多个沿一第一方向排列的感光像素，以使感光像素的至少其一依据第一电压提供一第一线性电流与一第二线性电流。接着，分别于一第一期间与一第二期间接收第一线性电流与第二线性电流，并对应输出一第一取样信号与一第二取样信号。

在本发明的一实施例中，各个感光像素包括一第一晶体管，且使感光像素的至少其一提供第一线性电流与第二线性电流的方法是藉由使对应的第一晶体管的操作区间维持在一线性区。

在本发明的一实施例中，影像传感器的相关双重取样方法还包括于一预备期间导通一第一开关、一第二开关与一第三开关以及于第一期间与第二期间使第一开关断路。

在本发明的一实施例中，其中于第一期间接收第一线性电流的方法是藉由于第一期间导通第二开关，并使第三开关断路。

在本发明的一实施例中，其中于第二期间接收第二线性电流的方法是藉由于第二期间导通第三开关，并使第二开关断路。

在本发明的一实施例中，影像传感器的相关双重取样方法还包括于一第三期间使第一开关、第二开关与第三开关断路，其中第三期间位于第一期间与第二期间之间。

在本发明的一实施例中，影像传感器的相关双重取样方法还包括接收第一取样信号与第二取样信号以进行读取。

在本发明的一实施例中，上述的感光像素依据一控制信号决定是否于第一期间同时提供对应的第一线性电流，以及于第二期间同时提供对应的第二线性电流。

另外，本发明还提出一种影像传感器，其包括如前述所述的影像传感器的相关双重取样装置。

基于上述，在本发明的实施例中，由于影像传感器的相关双重取样装置及其方法是藉由于两固定期间内分别对第一线性电流与第二线性电流做积分以获得第一取样信号与第二取样信号，故第一取样信号与第二取样信号较不易受到暂态噪声的干扰，从而能提供良好的信号噪声比。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例的影像传感器的示意图。

图2为图1的取样装置的电路示意图。

图3为本发明另一实施例的影像传感器的相关双重取样方法的流程示意图。

图4为图3的相关双重取样方法的详细流程示意图。

附图标记：

1000：影像传感器

1100：取样装置

1200：光传感面

1110：稳压器

1120：取样电路

1130：读取电路

1122、1124：取样单元

1210、1210a～1210b：感光像素

C_RST、C_SGN：电容

SW1～SW3：开关

I1、I2：线性电流

S1、S2：取样信号

V_D、V_DD、V_RST：电压

A：放大器

IP1、IP2：输入端

OP：输出端

E1：第一端

E2：第二端

E3：第三端

PD：光电二极管

FN：端点

M_CL、M_SFi～M_SFi+1、M_SRi～M_SRi+1、M_RSTi～M_RSTi+1、M_TXi～M_TXi+1：晶体管

RSTi～RSTi+1、ROWSELi～ROWSELi+1、TXi～TXi+1：信号线

S110～S120、S210～S280：步骤

具体实施方式

图1为本发明一实施例的影像传感器1000的示意图。请参照图1，影像传感器1000包括取样装置1100与光传感面1200，其中取样装置1100例如为相关双重取样装置(correlateddoublesampledevice,CDSdevice)。如图1所示，光传感面1200配置有多个沿第一方向排列的感光像素1210，其中第一方向例如为X方向。另外，沿第一方向排列的感光像素1210彼此串联耦接形成感光像素串，且取样装置1100耦接至这些沿X方向排列的感光像素1210。而每串感光像素1210皆有一个对应的取样装置1100。进一步而言，当沿Y方向排列的感光像素串共有五个，则会有五个分别对应该些感光像素串的取样装置1100，而本实施例仅示意地各示出一个。另一方面，本实施例的感光像素1210包括光电二极管(photodiode)PD，其适于将感测到的光信号转换为电信号并传送给取样装置1100，以供取样装置1100判断感光像素1210的所感测到的光强度。

请继续参照图1，取样装置1100包括稳压器1110以及取样电路1120。稳压器1110提供电压V_D给感光像素1210，以使感光像素1210的至少其一依据电压V_D提供线性电流I1与线性电流I2，其中线性电流I1、I2的大小与光电二极管PD所传感到的光强度有关。另外，取样电路1120耦接于电压V_DD与稳压器1110之间，且取样电路1120包括取样单元1122与取样单元1124。取样单元1122与取样单元1124分别于期间T1与期间T2接收线性电流I1与线性电流I2，并对应输出取样信号S1与取样信号S2。

除此之外，每一感光像素1210包括第一晶体管(例如晶体管M_SFi或M_SFi+1)，且电压V_D使第一晶体管的操作区间维持在线性区(linearregion)或三极区(trioderegion)，以使第一晶体管能提供线性电流I1与线性电流I2给取样电路1120。进一步而言，在本实施例中，稳压器1110所提供的电压V_D是设计在小于或等于(V_FN-V_th)的范围，其中V_FN为端点FN的电压，而V_th为第一晶体管(例如晶体管M_SFi或M_SFi+1)的临界电压(thresholdvoltage)。当晶体管M_SFi或M_SFi+1的操作区间维持在线性区时，由晶体管M_SFi或M_SFi+1的汲极端所流出的电流会和电压呈线性关系，从而形成上述的线性电流I1与线性电流I2。

请继续参照图1，本实施例的取样电路1120还包括开关SW1。开关SW1、取样单元1122与取样单元1124彼此并联耦接。开关SW1于预备期间T0导通，并于期间T1与期间T2断路，其中预备期间T0在期间T1之前。另外，本实施例的取样装置1100还包括读取电路1130，且读取电路1130耦接取样电路1120，并接收取样信号S1与取样信号S2，以判断感光像素1210所感测的光强度。在本实施例中，读取电路1130例如为模－数转换器(analogtodigitalconverter,ADC)，且取样信号S1、S2例如为电压信号。

图2为图1的取样装置1100的电路示意图。请参照图2，稳压器1110包括放大器A与晶体管M_CL。放大器A具有输入端IP1、输入端IP2与输出端OP，其中输入端IP1例如为正输入端，且输入端IP2例如为负输入端。另外，晶体管M_CL具有第一端E1、第二端E2与第三端E3，其中第一端E1、第二端E2与第三端E3例如分别为晶体管M_CL的源极、汲极与闸极。如图2所示，晶体管M_CL的第一端E1耦接放大器A的输入端IP2，第二端E2耦接取样电路1120，且第三端E3耦接放大器A的输出端OP。在本实施例中，放大器A的输入端IP1适于接收电压V_D，且输入端IP1的电压V_D会被耦合至晶体管M_CL的第一端E1，以使图1的第一晶体管(例如晶体管M_SFi或M_SFi+1)的操作区间维持在线性区。另一方面，取样单元1122包括电容C_RST与开关SW2，且开关SW2耦接于电容C_RST与稳压器1110之间。取样单元1124包括电容C_SGN与开关SW3，且开关SW3耦接于电容C_SGN与稳压器1110之间。以下将针对本实施例的取样装置1100的操作方式作进一步介绍。

请同时参照图1与图2，当取样装置1100要检测感光像素1210a的光信号强度时，取样装置1100的开关SW1～SW3会于预备期间T0先导通，以将电容C_RST与电容C_SGN的残余电荷释放干净。接着，取样装置1100开始对感光像素1210a进行取样的动作。进一步而言，取样装置1100会于期间T1先获取感光像素1210a的背景信号(即线性电流I1)，再于期间T2获取感光像素1210a的数据信号(即线性电流I2)。其中背景信号为感光像素1210a在一般情况下所产生的信号，其用以作为基线(baseline)，而数据信号主要为光电二极管PD因接收光信号而产生的电信号。

详细而言，于期间T1，图2的取样电路1120的开关SW1、SW3形成断路，且开关SW2形成导通。此时，图1的信号线TXi例如为逻辑低准位，以关闭晶体管M_TXi。信号线RSTi例如为逻辑高准位，以导通晶体管M_RSTi，使端点FN的电压提升至V_RST。另外，信号线ROWSELi例如为逻辑高准位，以导通晶体管M_SRi，从而使背景信号(即线性电流I1)通过M_SFi与M_SRi传递至取样单元1122。应注意的是，稳压器1110所提供的电压V_D会使晶体管M_SFi的操作区间维持在线性区，且图2的电容C_RST会于期间T1对线性电流I1进行积分，故当时间经过期间T1后，取样单元1122的电容C_RST所获取到的电压可用下列式子表示：

V_{RST_SAMPLE}＝β_MSF[(V_RST－V_th)V_D-V_D ²/2]×T1/C_RST(1)

其中V_{RST_SAMPLE}为电容C_RST的电压(即重设(reset)取样电压)，β_MSF为第一晶体管(例如晶体管M_SFi)的电流增益，V_RST为期间T1的第一晶体管的闸极电压(即端点FN的电压)，V_th为第一晶体管的临界电压。由式子(1)可知，重设取样电压V_{RST_SAMPLE}与闸极电压V_RST呈一线性关系，至此，取样电路1120便完成背景信号的取样，其中图2的重设取样电压V_{RST_SAMPLE}相当于图1的取样信号S1。接着，取样电路1120会输出取样信号S1给后端的读取电路1130。应注意的是，由于本实施例是藉由于固定的时间(即期间T1)内以积分的方式取得取样信号S1，故所得到的取样信号S1较不易受暂态噪声的影响，而能使取样装置1100有较好的信号噪声比(signal-to-noiseratio,SNR)。

继之，于期间T1’，取样电路1120的开关SW1～SW3形成断路。此时，信号线RSTi与ROWSELi例如为逻辑低准位，以关闭晶体管M_RSTi与M_SRi，且信号线TXi例如为逻辑高准位，以开启晶体管M_TXi，使光电二极管PD因接收光信号所产生的电信号能通过晶体管M_TXi传递至端点FN，其中端点FN的电压大小会正比于光信号的强度。

接着，于期间T2，图2的取样电路1120的开关SW1、SW2形成断路，且开关SW3形成导通。此时，信号线RSTi与TXi例如为逻辑低准位，以关闭晶体管M_RSTi与M_TXi，且信号线ROWSELi例如为逻辑高准位，以开启晶体管M_SRi。此时端点FN的电压便会将晶体管M_SFi开启，从而使得数据信号(即线性电流I2)通过晶体管M_SFi与M_RSTi传递至取样单元1124。类似地，稳压器1110所提供的电压V_D会使晶体管M_SFi的操作区间维持在线性区，且电容C_SGN会于期间T2对线性电流I2做积分，故当经过期间T2时，取样单元1124的电容C_SGN所获取到的电压可用下列式子表示：

V_{SGN_SAMPLE}＝β_MSF[(V_SGN－V_th)V_D-V_D ²/2]×T1/C_SGN(2)

其中V_{SGN_SAMPLE}为电容C_SGN的电压(即信号取样电压)，β_MSF为第一晶体管(例如晶体管M_SFi)的电流增益，V_SGN为期间T2第一晶体管的闸极电压(即端点FN的电压)，V_th为第一晶体管的临界电压。由式子(2)可知，信号取样电压V_{SGN_SAMPLE}与闸极电压V_SGN呈一线性关系。至此，取样电路1120便完成数据信号的取样，其中图2的信号取样电压V_{SGN_SAMPLE}相当于图1的取样信号S2。接着，取样电路1120输出取样信号S2给读取电路1130。类似地，由于本实施例是藉由于固定的时间(即期间T2)内以积分的方式取得取样信号S2，故所得到的取样信号S2较不易受暂态噪声的影响，而能使取样装置1100有较好的信号噪声比。

由上述可知，在本实施例中，取样装置1100在整个操作过程共进行了两次取样，其分别为对背景信号与数据信号进行取样。亦即，本实施例的取样装置1100所执行的取样方式为双重取样(doublesample)。

接着，将上述的式子(1)与式子(2)相减，并假设C_RST＝C_SGN＝C_SAMPLE便可获得一相关双重取样(correcteddoublesample,CDS)的式子如下：

∣V_{RST_SAMPLE}－V_{SGN_SAMPLE}∣＝[1/2β_MSF(V_RST－V_SGN)V_D-V_D ²]×T1/C_SAMPLE(3)

其中上述的相减动作例如是藉由读取电路1130来执行。由于重设取样电压V_{RST_SAMPLE}(即取样信号S1)与信号取样电压V_{SGN_SAMPLE}(即样信号S2)相分别为背景信号(线性电流I1)与数据信号(线性电流I2)的积分值，且数据信号又正比于光信号强度，故由式子(3)可知，本实施例的读取电路1130能够依据重设取样电压V_{RST_SAMPLE}与信号取样电压V_{SGN_SAMPLE}的差值来判断感光像素1210a所传感到的光信号强度。除此之外，由于本实施例是藉由比较背景信号与数据信号来判断光信号的强度，故能消除环境因素造成的噪声，从而可以减少读取电路1130的误读现象。

除此之外，在本实施例中还提供像素合并(binning)的功能。亦即，把相邻的两或多个感光像素值合并成一个像素值，以提高影像传感器1000的感光灵敏度。如图1所示，在本实施例中，感光像素1210的至少其二(例如感光像素1210a、1210b)还可依据控制信号决定是否于期间T1同时提供对应的线性电流I1，以及于期间T2同时提供对应的线性电流I2给取样电路1100。其中控制信号例如由使用者所下达或依据先前数据状态所产生。换句话说，本实施例的取样电路1120可同时读取相邻感光像素1210a、1210b的电信号，以使取样电路1120获取到较强的信号强度。如此一来，即便在光信号强度不足时，读取电路1130依旧能判断出感光像素1210于该时刻所接收光信号的强度。

详细而言，在使用者下达像素合并的指令后，于期间T1时，取样电路1120的开关SW1、SW3形成断路，且开关SW2形成导通。此时，图1的信号线TXi～TXi+1例如为逻辑低准位，以关闭晶体管M_TXi～M_TXi+1。信号线RSTi～RSTi+1例如为逻辑高准位，以导通晶体管M_RSTi～M_RSTi+1，使感光像素1210a～1210b的端点FN的电压皆提升至V_RST。另外，信号线ROWSELi～ROWSELi+1例如为逻辑高准位，以导通晶体管M_SRi～M_SRi+1，从而使背景信号(即两线性电流I1)通过M_SFi～M_SFi+1与M_SRi～M_SRi+1传递至取样单元1122。类似地，稳压器1110所提供的电压V_D会使晶体管M_SFi的操作区间维持在线性区，且电容C_RST会于期间T1对线性电流I1做积分，故当经过期间T1时，取样单元1122的电容C_RST所获取到的电压亦类似式子(1)。应注意的是，由于此时取样单元1122是接收两个线性电流I1以产生取样信号S1，故此时取样信号S1的强度会较强，从而能提升影像传感器1000的感光敏锐度。除此之外，类似地，由于上述方法是藉由于固定的时间(期间T1)内以积分的方式取得取样信号S1，故所得到的取样信号S1较不易受暂态噪声的影响，而能使取样装置1100有较好的信号噪声比。

继之，于期间T1’，取样电路1120的开关SW1～SW3形成断路。此时，信号线RSTi～RSTi+1与ROWSELi～ROWSELi+1例如为逻辑低准位，以关闭晶体管M_RSTi～M_RSTi+1与M_SRi～M_SRi+1，且信号线TXi～TXi+1例如为逻辑高准位，以开启晶体管M_TXi～M_TXi+1，使两光电二极管PD因接收光信号所产生的电信号，能通过晶体管M_TXi～M_TXi+1传递至端点FN，其中端点FN的电压大小会正比于光信号的强度。

接着，于期间T2，取样电路1120的开关SW1、SW2形成断路，且开关SW3形成导通。此时，信号线RSTi～RSTi+1与TXi～TXi+1例如为逻辑低准位，以关闭晶体管M_RSTi～M_RSTi+1与M_TXi～M_TXi+1，且信号线ROWSELi～ROWSELi+1例如为逻辑高准位，以开启晶体管M_SRi～M_SRi+1。此时端点FN的电压便会将晶体管M_SFi～M_SFi+1导通，从而使得数据信号(即两线性电流I2)通过晶体管M_SFi～M_SFi+1与M_RSTi～M_RSTi+1传递至取样单元1124。类似地，稳压器1110所提供的电压V_D会使晶体管M_SFi～M_SFi+1的操作区间维持在线性区，且电容C_SGN会于期间T2对线性电流I2做积分，故当经过期间T2时，取样单元1124的电容C_SGN所获取到的电压可表示为类似式子(2)。应注意的是，由于此时取样单元1124是接收两个线性电流I2以产生取样信号S2，故此时取样信号S2的强度会较强，从而能提升影像传感器1000的感光敏锐度。类似地，由于上述方法是藉由于固定的时间(期间T2)内以积分的方式取得取样信号S2，故所得到的取样信号S2较不易受暂态噪声的影响，而能使取样装置1100有较好的信号噪声比。

应注意的是，本实施例的晶体管M_CL、M_SFi～M_SFi+1、M_SRi～M_SRi+1、M_RSTi～M_RSTi+1、M_TXi～M_TXi+1例如为N型金氧半导体(NMOS)，然而在其他实施例中，晶体管M_CL、M_SFi～M_SFi+1、M_SRi～M_SRi+1、M_RSTi～M_RSTi+1、M_TXi～M_TXi+1，亦可为P型金氧半导体(PMOS)，且各信号线的逻辑准位亦可依据晶体管的类型作调整，本发明并不受限于图1。

最后，将两次的取样结果进行比较便可获得类似式子(3)的式子如下：

$\left|V_{RST\_SAMPLE}-V_{SGN\_SAMPLE}\right|=\underset{i}{\overset{i+n}{\Σ}}\[1/2{\mathrm{\β}}_{MSF}(V_{RST}-V_{SGN})V_D-{V_D}^2\]\×T1/C_{SAMPLE}---\left(4\right)$

其中n为大于等于1的正整数，且在本实施例中n例如等于1。另外，上述的相减动作例如是藉由读取电路1130来执行，而由式子(4)可知，本实施例的读取电路1130便能依据重设取样电压V_{RST_SAMPLE}(即取样信号S1)与信号取样电压V_{SGN_SAMPLE}(即样信号S2)的差值来判断感光像素1210a所传感到的光信号强度。值得一提的是，由于本实施例是将多列的感光像素(例如感光像素1210a～1210b)合并以获得强度较强的取样信号S1、S2，故能增进影像传感器1000的光传感敏锐度。除此之外，藉由比较背景信号与数据信号来判断光信号的强度，还能消除环境因素造成的噪声，从而可以减少读取电路1130的误读现象。由上述可知，本实施例所提供的取样装置1100不仅能提供良好的信号噪声比，且取样装置1100的电路架构也便于像素合并技术的实施。

图3为本发明另一实施例的影像传感器的相关双重取样方法的流程示意图。首先，提供第一电压给光传感面上的多个沿第一方向排列的感光像素，以使感光像素的至少其一依据第一电压提供第一线性电流与第二线性电流(步骤S110)。其中影像传感器例如为图1的影像传感器1000；第一电压、光传感面与感光像素例如为图1的电压V_D、光传感面1200与感光像素1210；第一方向例如为X方向；第一线性电流与第二线性电流例如为图1的线性电流I1与I2。

接着，分别于第一期间与第二期间接收第一线性电流与第二线性电流，并对应输出第一取样信号与第二取样信号(步骤S120)。其中上述的第一期间与第二期间例如分别为前一实施例所提到的期间T1与期间T2，而第一取样信号与第二取样信号例如分别为图1的取样信号S1与取样信号S2。

图4为图3的相关双重取样方法的详细流程示意图，其可藉由图1、2的取样装置1100来实施。请参照同时参照图2与图4，首先，于预备期间T0导通开关SW1～SW3，以释放C_RST与电容C_SGN的残余电荷(步骤S210)。接着，依据控制信号决定是否要执行像素合并(binning)(步骤S220)，其中控制信号例如是由使用者所下达或依据先前数据状态所产生。

当不执行像素合并时，于期间T1使开关SW1、SW3形成断路，且开关SW2形成导通，并使信号线RSTi与ROWSELi处于逻辑高准位，且信号线TXi处于逻辑低准位，以进行背景信号的取样(步骤S230)。继之，于期间T1’使开关SW1～SW3形成断路，并使信号线RSTi与ROWSELi处于逻辑低准位，且信号线TXi处于逻辑高准位，以进行数据信号的传输(步骤S240)。最后，于期间T2使开关SW1、SW2形成断路，且开关SW3形成导通，并使信号线RSTi与TXi处于逻辑低准位，且信号线ROWSELi处于逻辑高准位，以进行数据信号的取样(步骤S250)。至此，便完成相关双重取样的动作。

另一方面，当要执行像素合并时，于期间T1使开关SW1、SW3形成断路，且开关SW2形成导通，并使信号线RSTi～RSTi+n与ROWSELi～ROWSELi+n处于逻辑高准位，且信号线TXi～TXi+n处于逻辑低准位，以进行背景信号的取样(步骤S260)，其中n为大于等于1的正整数，且本实施例例如为1。继之，于期间T1’使开关SW1～SW3形成断路，并使信号线RSTi～RSTi+n与ROWSELi～ROWSELi+n处于逻辑低准位，且信号线TXi～TXi+n处于逻辑高准位，以进行数据信号的传输(步骤S270)。最后，于期间T2使开关SW1、SW2形成断路，且开关SW3形成导通，并使信号线RSTi～RSTi+n与TXi～TXi+n处于逻辑低准位，且信号线ROWSELi～ROWSELi+n处于逻辑高准位，以进行数据信号的取样(步骤S280)。至此，便完成相关双重取样的动作。由于步骤S260～S280将多列的感光像素(例如感光像素1210a～1210b)合并以获得强度较强的取样信号S1、S2，故能增进影像传感器1000的光传感敏锐度。

综上所述，在本发明的实施例中，由于取样装置及其方法是藉由于两固定期间分别对两线性电流作积分以获得两对应的取样信号，故本实施例的取样信号较不易受到暂态噪声的干扰，从而取样装置能提供良好的信号噪声比。另一方面，由于本实施例是藉由背景信号与数据信号来判断光信号的强度，故能消除环境因素造成的噪声，从而可以减少后端电路的误读现象。除此之外，本实施例的取样装置还将多个相邻的感光像素合并以获得强度较强的取样信号，故能增进影像传感器的光传感敏锐度。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的普通技术人员，当可作些许更动与润饰，而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种影像传感器的相关双重取样装置，耦接至多个沿一第一方向排列的感光像素，该影像传感器的相关双重取样装置包括：

一稳压器，具有一第一端及一第二端，该第一端耦接该些感光像素，该稳压器通过该第一端提供一第一电压给该些感光像素，以使该些感光像素的至少其一依据该第一电压提供一第一线性电流与一第二线性电流，其中该稳压器包括：

一放大器，具有一第一输入端、一第二输入端与一输出端；以及

一第二晶体管，具有一第一端、一第二端与一第三端，其中该第一端耦接该第二输入端，该第二端耦接该取样电路，且该第三端耦接该输出端；

一取样电路，耦接于一第二电压与该稳压器的该第二端之间，该取样电路包括一第一取样单元与一第二取样单元，以分别于一第一期间与一第二期间从该稳压器的该第二端接收该第一线性电流与该第二线性电流，并对应输出一第一取样信号与一第二取样信号；以及

一第一开关，该第一开关与该第一取样单元以及该第二取样单元并联耦接，且该第一开关于一预备期间导通，并于该第一期间与该第二期间断路，其中该预备期间在该第一期间之前。

2.根据权利要求1所述的影像传感器的相关双重取样装置，其中各该感光像素包括一第一晶体管，且该第一电压使该第一晶体管的操作区间维持在一线性区以使该第一晶体管提供该第一线性电流与该第二线性电流给该取样电路。

3.根据权利要求1所述的影像传感器的相关双重取样装置，其中该第一取样单元包括一第一电容与一第二开关，且该第二开关耦接于该第一电容与该稳压器之间。

4.根据权利要求3所述的影像传感器的相关双重取样装置，其中该第二开关于该预备期间与该第一期间导通，且于该第二期间断路。

5.根据权利要求4所述的影像传感器的相关双重取样装置，其中该第一开关与该第二开关于一第三期间断路，且该第三期间位于该第一期间与该第二期间之间。

6.根据权利要求1所述的影像传感器的相关双重取样装置，其中该第二取样单元包括一第二电容与一第三开关，且该第三开关耦接于该第二电容与该稳压器之间。

7.根据权利要求6所述的影像传感器的相关双重取样装置，其中该第三开关于该第一期间断路，且于该预备期间与该第二期间导通。

8.根据权利要求7所述的影像传感器的相关双重取样装置，其中该第一开关与该第三开关于一第三期间断路，且该第三期间位于该第一期间与该第二期间之间。

9.根据权利要求1所述的影像传感器的相关双重取样装置，其中还包括一读取电路，耦接该取样电路，并接收与比较该第一取样信号与该第二取样信号。

10.根据权利要求1所述的影像传感器的相关双重取样装置，其中该些感光像素依据一控制信号决定是否于该第一期间同时提供对应的第一线性电流以及于该第二期间同时提供对应的第二线性电流给该取样电路。