TW200939758A - Solid-state image sensing device, method for reading signal of solid-state image sensing device, and image pickup apparatus - Google Patents

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200939758 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種固態影像感測器件、一種讀出固態影 像感測器件彳§號之方法及一種影像類取裝置，且特定言之 係關於一種讀出自單元像素之一陣列的該等行之每一奢輸 出的一信號，同時使用一信號讀出電路單元放大該信號之 固態影像感測器件、一種讀出用於該固態影像感測器件中 的一信號之方法及一種使用該固態影像感測器件之影像擷 ❿ 取裝置。 本發明含有與在2008年1月29曰向日本專利局申請的曰 本專利申請案JP 2008-017120有關之標的，該申請案之全 部内谷係以引用方式併入本文中。 【先前技術】 難以減小固態影像感測器件（例如互補金氧半導體 (CMOS)影像感測器）之一電路部分的區域，並同時減小出 ❹ 現在該電路部分中的雜訊。現有CMOS影像感測器包括一 信號讀出電路單元（一行處理單元），其係為一像素陣列單 凡之一像素陣列之每一行提供。在相關技術中，為了減小 . CMOS影像感測器的雜訊，該信號讀出電路單元藉由使用 . 一切換電容器電路及一電容比實行計算來放大具有窄雜訊 頻寬的信號°然後，該信號讀出電路單元藉由計算放大信 號之等效輸入功率來減小雜訊（參考（例如）曰本未經審查專 利申請公開案第2005-269471號）。 如圖20中所示，在現有cmos影像感測器中，該信號讀 135165.doc 200939758 出電路單元包括單元讀出電路（信號讀出電路單元） 100(100-1至l〇〇_n)，每一單元讀出電路包括一運算放大器 、控制開關102、1〇3及104、一輸入側電容器1〇5以及 一回授電容器106。信號讀出電路單元100之一係提供至一 像素陣列單元之像素陣列之n個行的一對應者。自該等行 (該等行中的單元像素）輸出的信號Vin[1]至vin[n]係藉由單 凡讀出電路1〇〇_1至1〇〇-11放大並加以讀出。 【發明内容】 在包括η個並聯信號讀出電路單元（行處理單元）1〇〇的現 有CMOS影像感測器中，需要η個電路組件器件（例如η個運 算放大器101)、η個輸入侧電容器1〇5以及η個回授電容器 。因為此等電路組件器件佔據積體電路之區域的幾乎 全部’故信號讀出電路單元1〇〇佔據一大區域。因此，難 以減小該等CMOS影像感測器之晶片大小。 因此，本發明提供一固態影像感測器件，其包括一信號 讀出電路單元，該單元放大並讀出自單元像素之一陣列的 該等行之每一者輸出的一信號並且因此最小化佔據的區 域；讀出用於該固態影像感測器件中的一信號之方法；以 及使用該固態影像感測器件之影像擷取裝置。 依據本發明之一具體實施例，一固態影像感測器件包括 一像素陣列單元及一行處理單元。該像素陣列單元包括： 配置在一陣列中的單元像素，每一單元像素包括一光電轉 換單元；以及垂直信號線，每一垂直信號線係互連至該像 素陣列的行之一》該行處理單元包括一單元讀出電路，其 135165.doc 200939758 係為該像素陣列之該等行的預定數目之行的集之每一者提 供，其中該行處理單元處理透過一像素重設操作所產生的 一重設信號以及透過一光電轉換操作所產生並自該單元像 素輸出至該等垂直信號線的一接收光之光電轉換信號。該 單元讀出電路包括複數個輸入開關，其中該等輸入開關之 每一者的一輸入端係連接至該等垂直信號線之對應者的一 端，而且該等輸入開關係循序開啟及關閉；至少一個輸入 側電容器，其使一端共同連接至該等輸入開關之每一者的 一輸出端；一參考開關，其經組態用以選擇性地提供一參 考電麗至該輸入側電容器；一運算放大器，其使一輸入端 連接至該輸入側電容器之另一端；一重設開關，其經組態 用以選擇性地使該運算放大器之該輸入端與一輸出端之間 的短路；以及一回授電路，其係為該像素陣列之該等行之 每一者提供，其中該回授電路包括串聯連接在該運算放大 器之該輸入端與該輸出端之間的一回授開關及一回授電容 器。 為該像素陣列之該等行的預定數目之行的集之每一者提 供該單元讀出電路。為該像素陣列之複數個行提供複數個 回授電路’每一回授電路包括一回授開關及一回授電容 器然而，依據該具體實施例，由該像素陣列之該複數個 行共用該單元讀出電路之—些子電路，更明確而言，該輸 側電备器、該參考開關、該運算放大器以及該重設開 =。與其中為該像素陣列之複數個行提供複數個輸入側電 容器、參考開關及運算放大器的組態比較，此一組態可以 135165.doc 200939758 減小由該行處理單元佔據的電路區域β 依據本發明之另一具體實施例，提供用於具有以上說明 的組態之一固態影像感測器件中的信號讀出方法。該方法 包括下列步驟：藉由交替地開啟該複數個輸入開關之一以 及該參考開關’經由該輸入側電容器傳輸該重設信號與該 參考電壓之間的一差異以及該接收光之光電轉換信號與該 參考電壓之間的一差異之一至該回授電容器，以及藉由交 替地開啟該複數個輸入開關之一及該參考開關而讀出該接 收光之光電轉換信號與該像素陣列的該等行之每一者的重 設信號之間的該差異以便經由該輸入側電容器傳輸該重設 信號與該參考電壓之間的該差異以及該接收光之光電轉換 信號與該參考電壓之間的該差異之一至該回授電容器。 在使用為該像素陣列之該等行的預定數目之行的集之每 一者提供的單元讀出電路讀取自該等單元像素輸出的信號 之固態影像感測器件中，為該像素陣列之複數個行提供複 數個回授開關，每一回授電路包括一回授開關及一回授電 容器。然而’由該像素陣列之該複數個行共用該輸入侧電 容器、該參考開關、該運算放大器以及該重設開關。即使 當由該複數個行共用此等組件時，仍可透過以上說明的信 號讀出處理程序為該複數個行之每一者讀出該接收光之光 電轉換信號與該重設信號之間的差異。因此，可以實行相 關雙重取樣信號程序以便移除特定像素固定圖案雜訊。 依據本發明之另一具體實施例’提供一影像擷取裝置。 在該影像擷取裝置中，具有以上說明的組態之一固態影像 135165.doc 200939758 感測器件係用於一影像感測器件（一影像擷取器件），其自 一物件接收影像光並將該影像光轉換成一電信號。 該固態影像感測器件之此一組態可以減小由該行處理單 元佔據的電路區域。因此，可以減小該固態影像感測器件 之晶片大小。因此，可以藉由使用以上說明的固態影像感 測器件來減小該影像擁取裝置的主體之大小。 如上所述，在以上說明的固態影像感測器件中，為該像 素陣列之該等行的預定數目之行的集之每一者提供該單元 讀出電路，而且由該像素陣列之複數個行共用該單元讀出 電路之一些子電路。因為此一組態可以減小由該行處理單 70佔據的電路區域，故可以減小該固態影像感測器件之晶 片大小3 依據用於一固態影像感測器件中的以上說明的具體實施 例之信號讀出方法，即使當由該像素陣列之複數個行共用 該單元讀出電路之一些子電路時，仍可以藉由讀出該接收 光之光電轉換信號與該複數個行之每一者的重設信號之間 的差異來實行一相關雙重取樣信號程序。因此，可以在具 有一減小晶片大小的固態影像感測器件中移除特定像素固 定圖案雜訊。 依據以上說明的具體實施例之影像擷取裝置藉由使用 具有由一行處理電路佔據的一減小電路區域之一固態影像 感測器件以及該固態影像感測器件之一減小晶片大小，可 以減小該影像榻取裝置的主體之大小，其中藉由共用用於 該像素陣列之複數個行的單元讀出電路之一些子電路來減 135165.doc -9- 200939758 小由一行處理電路佔據的電路區域。 【實施方式】 以下參考附圖洋細說明本發明之各種範例性具體實施 例0 圖1解說依據本發明之一具體實施例的一固態影像感測 器件（例如一 CMOS影像感測器）之一範例性系統組態。 如圖1中所示，依據本範例性具體實施例，一 影像

感測器10包括形成於一半導體基板（一晶片）(未顯示）上的 一像素陣列單元U以及整合於該㈣體基板上的一周邊電 路單元。㈣邊電路單丨包括一垂直驅動單元12、一行處 理單元13、一水平驅動單元14以及一系統控制單元15。 像素陣列單元11包括配置在一二維陣列中的單元像素 (以下有時簡稱為"像素")(未顯示)。該等單元像素之每一 者包括-光電轉換單元’其依據可見光之強度將入射可見 光轉換為電荷。以下更詳細地說明該像素單it之-範例性 :陣列單元U進一步包括一像素驅動線16，其針對該 内P列之列之每一者在圖i之水平方向(該像素陣列之列 «·)上延伸。像素陣列單元“仍進一步包括 其針對該像素陣列之行之每―者在圖t之垂直= 素:動素之行方向)上延伸。雖然在圖1中顯示僅-個像 驅動線驅動線16之數目並不限於―。像素 對應者，其至垂直驅動單元12之輸出端子的一 X等輸出端子之一對應於該像素陣列的列之 135165.doc 200939758 垂直驅動單元12包括—移位暫 1中未顯示詳細組態。秋而f及—位址解碼器。圖 括一讀出掃 *、、，一般地，垂直驅動單元12包 Μ登 單儿及—拂掠掃描子單元。該掃描子單元

循序選擇並掃描該等單开德主 X㈣子皁7L 像素讀出仿躲 象素以便以列為基礎自該等單元 素實I〗:。在該讀出掃描子單元對讀*列中的單元像 掠= 出操作之前’該拂掠掃描子單元在一快門時間拂

並)自該讀出列中的單元像素之光電轉換單元的不必 要之電荷。 由該拂掠子單元實行的此拂掠（重設）操作提供一所謂的 電子快門操作。本文中所用的術語"電子快門操作”指其中 對該等光電轉換單元之每—者中的光電荷進行放電以便啟 動一新曝光操作（累積光電荷的操作）之操作。 透過藉由該讀出掃描子單元實行的一讀出操作獲得的讀 出k號對應於就先前讀出操作或電子快門操作完成之後入 射的光之數量^自當就先前讀出操作或電子快門操作之拂 掠操作完成至當當前讀出操作完成的一時間週期對應於累 積於該等單元像素中的光電荷之一累積時間（一曝光時 間）。 自藉由垂直驅動單元12選擇並掃描之一列中的單元像素 輸出的信號係經由垂直信號線17供應至行處理單元13。行 處理單元13用作一信號讀出電路單元，其以逐行為基礎讀 出自像素陣列單元11之一選定列中的像素2〇輸出的信號， 同時放大該等信號。 135165.doc 200939758 依據本範例性具體實施例，像素陣列單元丨丨具有n行像 素（即，水平方向上的像素之數目係幻。η個行係分組成m 個行之複數個集（m*n之一整數部分，而且m可以係n) ^行 處理單元（<。號讀出電路單元）13包括5^個單元讀出電路13_1 至13-Χ，每一單元讀出電路係為爪個行的集之一提供。更 明確而言，例如，可為每4個行、每16個行或每32個行提 供單元讀出電路13-1至ΐ3-χβ

單π讀出電路13-1至13-χ之每一者以時間多工方式放大 自選定列中的m個行之對應集的像素2〇輸出的信號並對該 等L號實行一信號程序（例如相關雙重取樣（cds)程序）以 便移除特疋像素固定圖案雜訊。以下更詳細地說明單元讀 出電路13-1至13-χ之電路組態及操作。 水平驅動單it 14包括—移位暫存器及—位址解碼器。水 平驅動單元U循序選擇行處理單元13之單元讀出電路叫 至Up透過藉由水平驅動單元14實行的選擇及掃描操 作，以逐像素為基礎循序輸出由單元讀出電路^丨至^乂 處理的信號。 。系統控制單％15包括產生各種時序信號的—時序產生 :系統控制單（15以藉由該時序產生器產生的時序信號 =礎來驅動垂直驅動單元12、行處理單元13以及水平驅 動單元14。 單元像素之電路組態 係解說單7C像素2G之-範例性電路組態的電路圖。 如圖2中所示’具有此範例性電路組態的單元像素2〇包括 135165.doc -12- 200939758 一光電轉換單元，例如一光二極體21。此外，單元像素20 包括下列四個電晶體：一傳輸電晶體22、一重設電晶體 23、一放大電晶體24以及一選擇電晶體25。 在本範例性具體實施例中’例如將一 N通道MOS電晶體 用於電晶體22至25之每一者《然而，傳輸電晶體22、重設 電晶體23、放大電晶體24以及選擇電晶體25之導電率類型 的組合並不限於此。可以適當地決定該等電晶體之導電率 類型的組合。 ❹ 用於單元像素20的像素驅動線16包括（例如）下列三個 線：一傳輸線161、一重設線162以及一選擇線W3。為該 像素陣列之同一列中的單元像素20之全部共同提供像素驅 動線16。傳輸線161之一端、重設線162之一端以及選擇線 1 63之一端係以逐列為基礎連接至對應於該等列的垂直驅 動單元12之輸出端。 光二極體21之陽極係連接至一負電源供應（例如，接 ❹ 地）。光二極體21光電轉換接收光為具有依據接收光之強 度的數里之光電荷（本範例性具體實施例中的光電子）。光 二極體21之陰極電極係經由傳輸電晶體22電連接至放大電 • 晶體24之閘極電極。電連接至放大電晶體24之閘極電極的 一陽極26係稱為”浮動擴散（FD)單元"。 傳輸電晶體22係連接在光二極體21之陰極電極與FD單 元26之間。當經由傳輸線ι61將具有活動高位準（例如， Vdd位準）的傳輸脈衝KRF(以下稱為"高活動傳輸脈衝，,）供 應至傳輸電晶體22之閘極電極時，開啟傳輸電晶體22。因 135165.doc 13 200939758 此’傳輸電晶體22傳輸藉由光二極體21光電轉換的光電荷 至FD單元26。 重設電晶體23之一汲極電極係連接至一像素電源供應

Vdd。重設電晶體23之源極電極係連接至FD單元26。當經 由重設線162將一高活動重設脈衝(|)RST供應至重設電晶體 23之一閘極電極時，開啟重設電晶體23 ^因此，在將信號 電荷自光二極體21傳輸至FD單元26之前，重設電晶體23藉 由使FD單元26之電荷放電至像素電源供應vdd來重設FD單 〇 元 26。 放大電晶體24之閘極電極係連接至fd單元26 »放大電 晶體24之一沒極電極係連接至像素電源供應Vdd。在藉由 重設電晶體23重設FD單元26之後，放大電晶體24以一重設 信號（一重設位準）Vreset之形式輸出FD單元26之電位。此 外’在藉由傳輸電晶體22傳輸信號電荷之後，放大電晶體 24以接收光之光電轉換信號（信號位準）Vsig之形式輸出fd 單元26之電位。 例如，選擇電晶體25之一汲極電極係連接至放大電晶體 24之源極。選擇電晶體25之源極電極係連接至垂直信號線 17。當經由選擇線163將一高活動選擇脈衝供應至選 擇電晶體25之閘極時，開啟選擇電晶體25。因此，選擇電 晶體25使單兀像素20進入一選定模式以便將自放大電晶體 24輸出的一信號中繼至垂直信號線17。 應注意可使用其中在像素電源供應vdd與放大電晶體24 的汲極之間連接選擇電晶體25的一電路組態。 135165.doc •14- 200939758 應該注意單元像素20之像素結構並不限於以上說明的四 電晶體像素結構。例如，單元像素2〇可具有其中由一個電 晶體實行放大電晶體24及選擇電晶體25之功能的一三電晶 體像素結構。因此，可以使用—像素電路之任一組態。 單元讀出電路之電路組態 接著說明行處理單元（信號讀出電路單元）13的單元讀出 電路13-1至13-χ之每一者的一範例性電路組態。本範例性 具艘實施例的特徵為單元讀出電路^丨至^"。 ® 圖3係解說單元讀出電路13-1至13-x之每一者的一範例 性電路組態之電路圖。參考係用於單元讀出電路13-丨至13_ X當中的第i個行之一單元讀出電路的單元讀出電路13 i (i = l、2、…、x)進行下列說明。然而，其他單元讀出電路 之每一者具有一類似電路組態。此外，為每m個垂直信號 線17(17-1至17-m)提供單元讀出電路13-1至13_乂之每一 者。 單元讀出電路13-i包括分別對應於m個垂直信_線17_ j 至17-m的m個輸入開關31_1至31-m、一參考開關32、一輸 入側電容器33、一運算放大器34、一重設開關35、m個回 授開關36-1至36-m以及m個回授電容器37-1至37-m。 輸入開關31-1至31-m之每一者的一輸入端係連接至垂直 信號線17-1至17-m之對應者的一輸出端。自—選定列中的 單元像素20輸出的信號係循序透過垂直信號線丨7_丨至丨7 m 與開關控制信號(|ΰη(1)至(|>in(m)同步取樣。參考開關32與 一開關控制信號(j>ref同步取樣應用於單元讀出電路ι31至 135165.doc 200939758 13_χ之全部的一參考電壓Vref。 輸入開關31-1至31-m之輸出端與參考開關32之一輸出端 係連接在一起。輪入侧電容器33之一端係連接至輸入開關 3 1-1至3 Ι-m及參考開關32之輸出端的一共同連接節點。運 算放大器34之一端係連接至輸入側電容器33之另一端。重 设開關35係連接在運算放大器34之一輸入端與一輸出端之 間。重設開關35選擇性地與一開關控制信號和同步引起運 算放大器34之該輸出端與該輸入端之間的一短路。 回授開關36-1至36-m之每一者的一端與運算放大器34的 一輸入端係連接在一起。回授電容器37-1至37-m之每一者 的一端係連接至回授開關36-1至36-m之對應者的另一端。 回授電容器37-1至37-m之每一者的另一端與運算放大器34 的輸出端係連接在一起。即，回授開關36-1至36-m係在運 算放大器34之該輸入端與該輸出端之間分別串聯連接至回 授電谷|§37-1至3 7- m。以此方式’形成' —回授電路。 回授開關36-1至36-m係與開關控制信號朴⑴至仲⑻）同 步開啟（至閉合狀態）以便在運算放大器34之該輸入端與該 輸出端之間分別選擇性地插入藉由回授開關36·〗至36-111及 回授電容器37-1至37-m形成的一串聯連接電路。 併入圖15中所示的系統控制單元15中的一時序產生器在 以下說明的適當時序點產生開關控制信號φίη(1)至 φίη(ιη) ’其分別控制輸入開關31-1至31-m的開啟（閉合）/關 閉（斷開）切換；開關控制信號々ref，其控制參考開關32之 開啟’關閉切換；開關控制信號(j>s，其控制重設開關35之 135165.doc •16· 200939758 開啟/關閉切換；以及開關控制信號补⑴至φΐ3(ηι)，其分別 控制回授開關36-1至36-m之開啟/關閉切換。即，此等信 號用作時序信號。 自以上說明可看出，在依據本範例性具體實施例之單元 . 讀出電路13-丨中’藉由該像素陣列之m個行共用單元讀出 電路13-i之一些子電路’即參考開關32、輸入側電容器 33、運算放大器34以及重設開關35。此一組態可以減小由 行處理單元13佔據的電路區域。因此，可以減小CMOS影 Ο 像感測器ίο之晶片大小。 開關之電路組態 接著說明輸入開關3 1 -1至3 1 -m、參考開關32、重設開關 3 5以及回授開關3 6-1至3 6-m之範例性電路組態。 在圖3中，使用用於說明一機械開關的符號代表輸入開 關3 1 -1至3 1 -m、參考開關32、重設開關35以及回授開關 36-1至36-m。然而’在實務上，採用電開關電路形成此等 開關。電開關電路係藉由單獨一 NMOS電晶體、單獨一單 一 PMOS電晶體或一 c：m〇S電晶體形成。 在此範例中，如圖4A中所示，參考由一 CM〇s電晶體構 成的一開關SW進行說明。接著說明用於說明一開關的符 號。如圖4B中所示，在其一個端子端處具有一黑色圓圈的 一開關指示一虛設開關8貿如1111^係連接至該端子端。此 外，如圖4C中所示，在其任一端子端處具有一黑色圓圈的 一開關指不虛設開關SWdummyl及SWdummy2係連接至任 一端子端。 135165.doc 200939758 為便於理解，參考由圖5A中所示的一 NM〇s電晶體構成 的一開關來說明虛設開關S Wdummy之操作。 1.電荷注入（由於電荷除法所致） 例如，當一開關控制控制φ自一邏輯1變為一邏輯〇時， . 形成一開關SW的一電晶體Trl之一通道中存在的電荷之約 一半係注入至右邊的負載電容CL» 假設W表示電晶體Trl之通道寬度，L表示通道長度，Cs 表示電晶體Trl之閘極與源極之間的寄生電容，以及ν(φ) Ο 表示開關控制信號Φ之電壓（峰值）。因此，藉由使用一般 表達式Q=Cx V，將以上說明的電荷卩表達如下： Q=CsxV(<|>)=(l/2)x(sxLxW/tox) 其中ε表示介電常數，而且tox表示電晶體Trl之閘極氧化物 膜的厚度。 藉由將電容Q除以負載電容CL，可以獲得相對於輸入信 號的誤差電壓。如圖5B中所示，為了校正該誤差電壓，使 ❹ 源極與汲極短路。此外，提供一虛設開關SWdummy，其 係由具有開關SW的電晶體Trl之大小之一半的通道寬度w 之一電晶體Tr2構成並且係採用具有與開關控制信號小之相 . 位相反的相位之一開關控制信號χφ來操作。電晶體τΓ 2之 大小係電晶體Trl之大小的一半之原因係，電晶體Trl之通 道電荷的約一半係注入至負載電容CL。 如以上說明，由電晶體Tr2構成的虛設開關8|(11111111^係 連接至開關SW之一端子側。使電晶體Tr2之源極與汲極短 路。電晶體Tr2具有其大小為電晶體Trl之一半大小之通道 135165.doc •18· 200939758 寬度w’並且係採用具有與開關控制信號φ之相位相反的 相位之開關控制信號χφ來操作。此組態可以消除注入至負 載電容CL的電荷’並且因此理論上不會出現一誤差電壓。 時脈饋通（由於電壓除法所致） 圖6Α及6Β分別係圖5Α及5Β之等效電路圖。在圖6Α中， 當開關控制信號φ係自一邏輯1變為一邏輯〇時，將該電壓 除以寄生電容Cs及負載電容CL»因此，該電壓變為Cs/ (CL+Cs) ’其係一誤差成分。 為了消除此誤差成分’具有接近於寄生電容(^或與其相 同的電容之虛設開關SWdummy係連接開關sw之一端子 側。然後，虛設開關SWdummy係以補償形式採用開關sw 來操作。即，當關閉開關SW時，開啟虛設開關 SWdummy。以此方式，可以消除由於時脈（開關控制信號 Φ)所致的一誤差電壓。 自以上說明可以看出’虛設開關SWdummy可以消除由 於當將開關SW自一開啟狀態變為一關閉狀態以回應開關 控制彳5號φ時出現的電荷除法及電壓除法所致的誤差電 壓。 在圖3中所示的單元讀出電路13“中，藉由將具有連接至 其至少一個端子的虛設開關SWdummy之開關SW特定用於 連接至運算放大器34之輸入侧、參考開關32、重設開關35 以及回授開關36-1至36-m的輸入開關31_丨至31_m，可以可 靠地實行以下說明的電路操作。 然而，輸入開關31-1至31-m、參考開關32、重設開關乃 135165.doc 19 200939758 以及回授開關36]至36_m並不限於具有虛設開關 SWdummy的開關sw，而可以係沒有虛設開關swduinmy的 正常類比開關。 單元讀出電路之電路操作 接著參考圖7中的時序圖說明行處理單元（信號讀出電路 單70)13之單元讀出電路13-i(13-l至13-x)的一範例性電路 操作。在下列說明中，假設C1表示輸入側電容器33之電容 值’而且假設C2(l)至C2(m)分別表示回授電容器37-1至37-Φ m之電容值。 重設信號Vreset之處理 在一週期t(1)中’開關控制信號(|)s、φίη(1)及<|)b(l)變為 活動（轉變為一邏輯w__高位準），並且因此開啟重設開關 35、輸入開關31_丨以及回授開關361。因此，自定位於爪 個行之第一行中的單元像素20讀取的一重設信號vreset(l) 係累積於輸入側電容器33中。此外，因為使運算放大器34 _ 之輸入及輸出端子短路’故重設回授電容器3 7-1。假定當 使運算放大器34之該等輸入及輸出端子短路時產生的一輸 出電壓Vout理想上係零。因此，由cl.Vreset(1)表達的電荷 係累積於輸入側電容器33中。 在一週期砍2)中’當開關控制信號ΦΜ1)係活動時，可以 藉由將開關控制信號和設定為不活動來關閉重設開關35。 然後，開關控制信號φΓΚ變為活動，並且開啟參考開關 32。因此’將參考電壓Vref輸入至輸入側電容器33。因 此將具有數值〇1.(\/^361；(1)-\/^£)的一電荷傳輸至輸出 135165.doc -20- 200939758 側。此時，因為採用藉由電容比決定的放大因數（增益）來 放大電壓，故電壓係Cl/C2(l).(Vreset(l)-Vref)。 在一週期t(3)中，輸入/輸出開關控制信號私、（|)b(2)及 φίη(2)變為活動，而且因此開啟重設開關35、回授開關36-2及輸入開關3 1 -2。因此，m個行之第二行的一重設信號 Vreset(2)係累積於輸入側電容器33中。此外，因為使運算 放大器34之該等輸入及輸出端子短路，故重設回授電容器 37-2 ^此時’由C1.Vreset(2)表達的電荷係累積於輸入侧電 © 容器33中。 在一週期t(4)中，當開關控制信號φΐ)(2)係活動時，藉由 將開關控制信號和設定為不活動來關閉重設開關35。然 後，開關控制信號(|)ref變為活動，並且開啟參考開關32。 因此’將參考電壓Vref輸入至輸入侧電容器33。因此，將 具有數值Cl.(Vreset(2)-Vref)的一電荷傳輸至輸出側。此 時’電壓係Cl/C2(2).(Vreset(2)-Vref)。其後，針對m個行 之第三個行至第m個行重複一類似操作。 〇 光累積信號Vsig之處理 重複與重設信號Vreset有關的操作，.直至處理第111個 行。然後，在一週期t(2m+l)中，當開關控制信號私係活 - 動時’開關控制信號變為活動，而且開啟參考開關 32。因此’將參考電壓Vref輸入至輸入側電容器。因 此’ 一電荷Cl.Vref係累積於輸入側電容器33中。 在一週期t(2m+2)中，開關控制信號(μη(1)及的〇)變為活 動’而且開啟輸入開關31-1及回授開關36-1 ^因此，將自 135165.doc • 21- 200939758 定位於m個行之第一行中的單元像素20讀出的-接收光之 光電轉換仏號Vsig(i)輸入至輸入側電容器33。此時，由

Cl (Vref-Vsig(l))表達的電荷係累積於輸入側電容器 中。 相反’因為回授電容器37_丨儲存在週期t(1)及t(2)中傳輸 的電荷，故一電荷等於該差異，即，將 Vref+Vref-Vsig(l))=Cl.(Vreset⑴_Vsig⑴）傳輸至輸出侧。 因此，輸出電壓Vout(l)係： ® VoutUPd/CSGXVreseti^-VsigG))。 因此’於m個行之第一行中的單元像素2〇之一像素信號 的輸出電壓V〇ut( 1)係採用由輸入側電容器33的電容與回授 電容器37-1的電容之比率的一電容比ci/C2(l)所定義的一 放大因數來放大。此外’計算重設信號Vreset( 1)與接收光 之光電轉換信號Vsig( 1)之間的一差異。即，實行一相關雙 重取樣程序。 在一週期t(2m+3)中’當開關控制信號係活動時，開 ❹ 關控制信號(|)ref變為活動，而且因此開啟參考開關32。因 此，參考電壓Vref係輸入至輸入側電容器33，而且一電荷 Cl^Vref係累積於輸入側電容器33中。 在一週期t(2m+4)中’開關控制信號<|)in(2)及<()b(2)變為活 動，而且因此開啟輸入開關31-2及回授開關36-2。因此， 將自定位於m個行之第二行中的單元像素20讀出的一接收 光之光電轉換信號Vsig(2)輸入至輸入側電容器33。此時， 由Cl.(Vref-Vsig(2))表達的一電荷係累積於輸入側電容器 135165.doc •22- 200939758 33中〇 相反，因為回授電容器37-2儲存在週期t(3)及t(4)中傳輸 的電荷，故一電荷等於該差異，即，wC1.(Vreset(2)_ Vref+Vref-Vsig(2))=C 1.(Vreset(2)_Vsig(2))傳輸至輸出側。 因此，輸出電壓Vout(2)係：

Vout(2)=Cl/C2(2).(Vreset(2)-Vsig(2)) 〇 因此，於m個行之第二行中的單元像素2〇之一像素信號 的輸出電壓Vout(2)係採用由一電容比ci/C2(2)所定義的一 放大因數來放大，該電容比係輸入側電容器33的電容與回 授電容器37-2的電容之比率。此外，實行一相關雙重取樣 程序。其後，重複一類似操作，直至處理第爪個行。 針對行處理單元13-1至13-χ實行以上說明的系列操作。 因此，行處理單元13-1至13-χ之每一者可以如下獲得爪個 行之第1個行中的單元像素2〇之一輸出電壓v〇ut(i): V〇ut(i)=Cl/C2(i).(Vreset⑴_Vsig⑴）。 如以上說明，在單元讀出電路13-1至13-x之每一者中， 交替地開啟參考開關32及輸入開關3 1 -1至3 1 -m之每一者， 以便、由輸入側電谷器33將重設信號vreset⑴與參考電壓 Vref之間的差異傳輸至回授電容器37_丨。然後，交替地開 啟參考開關32及輸入開關3 1 _ 1至3 1 {之每一者，因此經由 輸入側電容器33將接收光之光電轉換信號Vsig(i)與參考電 壓Vref之間的差異傳輸至回授電容器37_i。以此方式，自 該像素陣列的行之每一者讀出重設信號Vreset(i)與接收光 之光電轉換信號％4⑴之間的差異。因此，即使當由該像 135165.doc -23- 200939758 素陣列之複數個行共用參考開關32、輸入側電容器33、運 算放大器34以及重設開關35時，仍可以針對該像素陣列之 每複數個行讀出重設信號Vreset⑴與接收光之光電轉換信 號Vsig(i)之間的差異（即’ Vreset⑴_Vsig⑴）。因此，可以 實行用於移除特定像素固定圖案雜訊的一CDS程序。 雖然已參考首先自單元像素20讀出重設信號Vreset，而 八後》賣出接收光之光電轉換信號Vs]g的單元讀出電路 13 1(13-1至13-χ)說明本範例性具體實施例，但是可倒轉讀 出該等信號採用的順序。即，即使當首先讀出接收光之光 電轉換信號Vsig時，而且其後讀出重設信號Vreset，仍可 以獲得相同優點。 單元讀出電路中的誤差校正 已參考下列情況進行單元讀出電路13-i(13-l至13-χ)之電 路操作的以上說明：其中運算放大器34係在理想狀態中， 即，當使運算放大器34之輸入端子與輸出端子短路時，輸 出電壓Vout係〇(v)。 然而，在實務上，在由運算放大器34實行的計算中出現 誤差。兩個主要誤差源係當使運算放大器34之輸入端子 與輸出端子短路時由非零輸出電壓v〇ut引起的偏移電壓以 及各行當中由於回授電容器37 —丨至37_m的電容C2(1)至 C2(m)之變化所致的放大因數之變化（增益之變化）。 偏移電壓之校正 在藉由CMOS影像感測器1〇捕獲的一影像之情況下，在 计算中出現的誤差之一的該偏移電壓以垂直條痕之形式顯 135165.doc • 24- 200939758 現。相反，增益之變化以藉由輸入信號之變化產生的垂直 條痕之形式顯現。當考量一誤差時，如下表達一輸出電壓 Vout(i):

Vout(i)=Cl /C2(i).(Vreset(i)-Vsig(i)+Vofs 其中Vofs代表該偏移電壓。 以上說明的等式指示，可以獲得偏移電壓v〇fs，作為當 將重設信號Vreset(i)與自單元像素20讀出的接收光之光電 轉換仏號Vsig(i)之間的差異（即，vreset⑴-Vsig(i))設定至 & 零時獲得的輸出電壓v〇ut⑴。即，可以藉由將重設信號

VreSet(i)與接收光之光電轉換信號Vsig(i)之間的差異設定 至零來測量偏移電壓Vofs。 此外’藉由在測量偏移電壓¥〇伪之後自每一行之輸出電 壓Vout(i)減去偏移電壓v〇fs ’可以獲得具有校正偏移電壓 Vofs的下列輸出電壓v〇ut(i): Vout(i)=Cl/C2(i).(Vreset(i)-Vsig(i)) 〇 • 依據本範例性具體實施例，藉由佈置在該晶片外面的一 k號處理電路單元（未顯示）來實行其中自輸出電壓ν〇ι^(〇 減去偏移電壓Vofs的程序。應注意，像其他周邊電路一 樣，該信號處理電路單元可作為一晶片上組件整合於上面 佈置像素陣列單元11的半導體基板上。 增益之變化的校正 接著說明由於回授電容器37-1至37-111的電容值€2(1)至 C2(m)之變化所致的增益之變化的校正。 為了校正增益之變化，在外面實行控制以便重設信號 135165.doc -25- 200939758

VreSet(i)與自單元像素20讀出的接收光之光電轉換信號 Vsig⑴之間的差異（即’ Vreset(i)-Vsig(i))變為一預定電壓 值（例如，Vreset(i)-Vsig(i)=l(V))。在實行該控制之後，如 下表達輸出電壓Vout⑴：

Vout(i)=Cl/C2(i)。 即，可以在無誤差的情況下獲得輸出電壓v〇ut⑴，其係 輸入側電容器33與回授電容器37_i之間的電容比 Cl/C2(ip若將一校正係數a設定至C2(i)/C2，則該校正係 ® 數A可以係該像素陣列的行之全部的共同係數以便

Vout(i)=Cl/C2(i).A=Cl/C2。 為了在外部控制差異電壓（Vreset(i)-Vsig(i))以便該差異 電壓係一預定值’即，為了將任何差異信號自單元像素2〇 輸入至單元讀出電路134034至13_4，可以（例如）隨時間 改變參考電壓Vref。 更明確而言，在單元像素2〇最初輸出重設信號Vreset⑴ ❹ 及接收光之光電轉換信號Vsig(i)時，不使用自單元像素2〇 的輸入。此時’開啟參考開關32。因此，輸入具有一期望 差異電壓的一虛設信號代替參考電壓Vref。藉由僅控制考 電壓Vref’可以實現此控制方法。因此，可以在不提供一 額外電路至單元讀出電路的情況下校正由 於增益之變化所致的一誤差。 應用電路 接著說明單元讀出電路^贞^ —丨至13_χ)之數個應用範 例0 135165.doc -26- 200939758 應用範例1 圖8係解說依據一應用範例1的一單元讀出電路13-iA之 一電路組態的電路圖。在適當情況下，將在說明圖8中使 用與以上在說明圖3中利用的編號相同之編號。 如圖8中所示，應用範例1之單元讀出電路13-iA將一可 變電容器用於回授電容器37-i(37-l至37-m)。因此，回授 電容器37-i之電容值C2(i)係可變的。藉由（例如）用於該像 素陣列的行之每一者的系統控制單元15來監視自單元像素 β 20的接收光之光電轉換信號Vsig的信號位準。然後，系統 控制單元15實行控制以便當自該等行之全部或大於預定數 目之行輸出的接收光之光電轉換信號Vsig之信號位準係小 於一預定值時，改變回授電容器37-i之電容值C2(i)以便針 對該像素陣列之每一個行將該增益改變至某一較小值。 藉由輸入侧電容器33的電容與回授電容器37_丨的電容之 比率的一電容比Cl/C2(i)決定單元讀出電路13_iA的增益。 ❹ 因此’藉由減小回授電容器37-i的電容值C2(i)，可以增加 單凡讀出電路13-iA的增益。因此，當自該像素陣列的行 之全部輸出的接收光之光電轉換信號Vsig之信號位準係小 • 於預定值時，採用一高增益放大此等信號位準。因此， 可以減小輸入等效雜訊。在此範例中使用的控制時序點係 與藉由圖7之時序圖指示的控制時序點相同。 應用範例2 圖9係解說依據一應用範例2的一單元讀出電路13_汨之 一電路組態的電路圖。在適當情況下，將在說明圖9中使 135165.doc •11· 200939758 用與以上在說明圖8中利用的編號相同之編號。 如圖9中所示’像依據應用範例i之單元讀出電路^一八 一樣，應用範例2之單元讀出電路13_丨^將一可變電容器用 於回授電容器37-i(37-l至37-m)。此外，單元讀出電路13_ iB包括一比較器38，其用於將自該像素陣列的行之每一者 中的單元像素20的接收光之光電轉換信號Vsig之信號位準 與一預定值比較；以及一控制器39 ,其用於以自比較器38 輸出的比較結果為基礎來控制回授電容器37_丨的電容值 C2(i)。以此方式，回授電容器37_i的電容值(：2(1)係適應性 地改變。 更明確而言，當自該像素陣列的行之每一者中的單元像 素20讀出接收光之光電轉換信號Vsig時而且若該信號位準 係高於一預定值，則在比較器38及控制器39的控制下增加 回授電容器37-i的電容值(：2⑴。然而，若該信號位準係低 於一預定值，則減少回授電容器37_丨的電容值c2(i)。 如以上說明，藉由當接收光之光電轉換信號Vsig之信號 位準係高於一預定值時增加回授電容器37_i的電容值 C2(〇，可以減少單元讀出電路13-iB的增益至低於在改變 電谷值C2(i)之前獲得的增益之—數值。因此，可以預防信 號之飽和。此外，藉由當接收光之光電轉換信號Vsig之信 號位準係在一預定值内時減少回授電容器37-i的電容值 C2(i) ’可以將單元讀出電路i3_iB的增益增加至高於在改 變電容值C2⑴之前獲得的增益之—數值。因此，可以提供 一雜訊電阻。 135l65.doc -28 - 200939758 控制器39可以保持當改變電容值C2⑴時由回授電容器 37-i的電容㈣⑴決定的增益之一設定值。此外，當自單 元讀出電路13“Β讀出輸出電壓W時，同時讀出該增益之 疋值可以供應該讀出設定值至下游信號處理電路單 . 元（未顯示），並且該信號處理電路單元可以返回該信號位 準至最初信號位準。 如以上說月在依據應用範例2之單元讀出電路13 _iB 中，藉由依據輸入接收光之光電轉換信號Vsig之位準來控 ^ 制回授電容器37_丨的電容值C2(i)，可以適應性地決定（適應 性放大）該增益《因此，可以預防當單元像素2〇之位準係 咼時出現的一信號之飽和，而且可以減小當亮度係低時出 現的雜訊。 應注意’當使用應用範例2之電路組態時，首先控制回 授電谷器3 7-i的電容值C2(i)以便設定依據該信號位準的增 益。因此’首先藉由單元讀出電路13-iB讀出自單元像素 _ 20輸出並自接收光所光電轉換的一信號，即，接收光之光 電轉換信號Vsig。其後，讀出重設信號Vreset。 圖10係當首先讀出接收光之光電轉換信號Vsig，並其後 讀出重設信號Vreset時使用的一時序圖。 單元讀出電路13-iB之控制時序係與以上說明的單元讀 出電路13-i之控制時序類似（參見圖7)。然而，垂直驅動單 元12控制單元像素20以便當在週期t(i)内i<2m時單元像素 20輸出接收光之光電轉換信號Vsig，而且當i < 2m+l時單 元像素20輸出重設信號Vreset。 135165.doc -29- 200939758 在單疋讀出電路13_iB中，當自單元像素20輸出接收光 之光電轉換信號Vsig時，比較器38將接收光之光電轉換信 號Vslg之信號位準與一預定值比較。在此一情況下，最 終’ S亥輸出信號係使用輸入侧電容器33的電容與回授電容 器37-1的電容之比率的電容比Cl/C2(i)來放大，並且針對 單凡像素20之每—者而輸出為輸出電壓v〇ut。輸出電壓

Vout用作CMOS影像感測器1〇之一捕獲影像信號並且係輸 出至該晶片外面。

在應用範例1之單元讀出電路13-iA以及應用範例2之單 元讀出電路13-iB中’依據自該像素陣列之行輸出的信號 之位準來控制回授電容器37-i(37-l至37-m)之電容值。然 而，下列操作係不同的。 在應用範例1之單元讀出電路叫八中，當自該等行之全 部或大於預定數目之行輸㈣信號之位準係小於—預定值 時，針對單元讀出電路叫至^之每—者的第心行實 行相同控目此’在系統控制單元丨5與行處理單元13之 間需要控制線的數目等於單元讀出電路叫至13-x之數 目0 相反，在應用範例2之單元讀出電中’單元讀出 電路13-1至13_x之每—者監視自該像素陣列的行之每-者 輸出的信號之位準並且針對單元讀出電路m13_x之每 :者的第心行實行控制。因此，與應用範例】之單元讀 出電路13-iA比較，單元讀出雷 μ $出電路13_斷以更精確地實行 控制。此外’有利地，在系統控制單元15與行處理單元Η I35165.doc •30- 200939758 之間不需要控制線。 此外，在應用範例1及2中，回授電容器37-i之電容值係 可變的。藉由改變該電容值，可以控制單元讀出電路13_ iA或單元讀出電路i3_iB的增益。然而，因為藉由輸入側 電容器33的電容與回授電容器37-i的電容之比率的電容比 C1 /C2(i)決定該增益，故輸入側電容器33之電容值可以係 可變的，以便控制該電容值。即使在此一情況下，仍可以 獲得相同優點。 〇 應用範例3 應用範例3之一單元讀出電路具有類似於圖3中所示的電 路組態之一電路組態。然而，藉由使用不同控制時序點， 該單元讀出電路可以具有獲取信號值的整數之信號整合功 能。 更明確而言，藉由針對該像素陣列之同一行在重設信號 Vreset與參考電壓Vref之間切換厘次（M係大於或等於2的一 0 整數）而非_人，可以得到藉由將重設信號Vreset乘以]V[所 獲得的信號M.(V_t(i)_Vref)。然後，同樣地，藉由在參 考電壓Vref與該接收光之光電轉換信號之間切換μ次，可 以最終獲得下列輸出信號Vout(i): V〇ut(i)=M.Cl/C2(i).(Vreset(i)-Vsig(i))。 圖U解說當針對該等行<每一者實行Μ個|合操作時使 用的控制時序。當針對m個行實行該操作時，實行計算最 多至mxM個時脈。 在應用範例3之單元讀出電路（即，具有一信號整合功能 135165.doc 31 · 200939758 的單元讀出電路）中，首先對重設信號Vreset取樣m次，並 且其後對接收光之光電轉換信號Vsig取樣m次。因此，難 以預先檢查接收光之光電轉換信號Vsig之信號位準的振 幅。因此，該信號可能會飽和。因此，為了預防該信號之 飽和’提議下列應用範例4之單元讀出電路13-iC。 應用範例4 圖12係解說依據一應用範例4的一單元讀出電路nic之 一電路組態的電路圖^在適當情況下，將在說明圖丨2中使 © 用與以上在說明圖3中利用的編號相同之編號。 應用範例4之單元讀出電路^“(:具有類似於具有一信號 整合功能的應用範例3之單元讀出電路的一電路組態，即 圖3中所示的電路組態。然而，在單元讀出電路Hie中， 使用一第一參考電壓Vrefl(對應於圖3中所示的參考電壓 Vref)及大於第一參考電壓Vrefl的一第二參考電壓。 此外，單元讀出電路13_丨(：包括一參考開關41、一比較器 42以及一閂鎖電路43。 參考開關41選擇性地提供第二參考電壓¥^£2至輸入側 電谷器33代替第一參考電壓Vrefl。比較器42將自運算放 大器34輸出的一信號（一輸出電壓v〇ut)與對應於一飽和位 準的參考值（精確而言，稍微低於該飽和位準的一電壓 值）比較。若輸出電壓Vout係大於該參考位準，則藉由比 較器42開啟參考開關41。問鎖電路43以自比較器a輸出的 比較結果為基礎來儲存關於其中輸出電av〇ut超過該像素 陣列之行的參考值的出現次數的資訊。關於其中輸出電壓 135165.doc -32- 200939758 v〇m超過該參考值的出現次數的資訊係用於恢復一信號， 如以下說明。 在具有此一電路組態的單元讀出電路131(：中當運算 放大器34之輸出電壓乂_很可能會飽和時，供應第二參考 電壓Vref2而非第一參考電壓㈣至輸入側電容器&因 • & ’從自運算放大器34輸出的信號減去具有大於第一參考 電壓Vrefl之電壓值的一電壓值之第二參考電壓乂㈣。以 此方式，可以減小很可能會飽和的信號之位準。因此，可 © 以預防該信號位準之飽和。 此處，在外部將第一參考電壓Vrefl及第二參考電壓

Vref2的數值0又疋至預定值。因此，在單元讀出電路me 中，即使當在單元讀出電路13_ic中減去第二參考電壓

Vref2時，仍可以藉由輸出儲存在閂鎖電路43中的資訊來 恢復最初資料，即，關於其中輸出電壓Vout超過該參考值 的出現次數的資訊係用於與輸出電壓v〇ut 一起恢復一信號 ❹至一外部信號處理電路。因此，該信號處理電路可以藉由 W預定第二參考電| Vref2以及其中輸出㈣¥。崎過該參 考值的出現次數為基礎實行計算來獲得最初資料。 如由圖11中的時序圖所示，藉由在與使用開關控制信號 (bef控制參考開關32的相同時序使用一開關控制信號打ef2 來控制參考開關41，可以實現以上說明的用於預防該信號 之飽和的程序。 圖13係解說應用範例4之單元讀出電路丨3之一範例性 電路操作的時序圖。在圖13中所示的此範例中，實行整合 I35165.doc •33- 200939758 兩次。在一第三時間，藉由比較器42實行的比較指示飽和 很可能將出現》 在圖13中所示的時序圖中，對輸入重設信號Vreset取樣 Μ次。將取樣信號傳輸至回授電容器37_丨以便累積具有重 . 設位準的電荷。其後，對輸入接收光之光電轉換信號Vsig 取樣°同樣地’將取樣信號傳輸至回授電容器3 7-i。同 時’比較器42監視輸出電壓Vout並實行控制以便輸出電壓 Vout不會飽和。 © 可在外部調整用於由比較器42實行之比較中的參考值之 電壓值。如上所述，將該參考值設定至允許偵測一信號之 飽和的電壓值（精確而言，稍微小於該飽和電壓的一數 值）。 如圖13中所示，該時序圖指示第二整合中的比較器42之 比較輸出係一邏輯·’ Γ，並且因此飽和可能會出現在下一 整合中。因此’使開關控制信號φΓβ£2而非開關控制信號 ❹ hef1活動。因此，如上所述，使用第二參考電壓Vref2減 小很可能會飽和的信號之位準。因此，可以預防單元讀出 電路13-iC之輸出電壓的飽和。 應用範例5 - 圖14係解說依據一應用範例5的一單元讀出電路13_1£)之 一電路組態的電路圖。在適當情況下，將在說明圖丨4中使 用與以上在說明圖12中利用的編號相同之編號。 應用範例5之單元讀出電路i3_iD包括—類比至數位（ad) 轉換器，其係（例如）將資料轉換為每循環1.5位元資料的一 135165.doc -34- 200939758 1.5位元循環式ad轉換器β 如圖14中所示，一 15位元循環式ad轉換器5〇係整合於 單元磧出電路13-iD中。1.5位元循環式AD轉換器50包括運 算放大器34之輸出側上的兩個比較器51及52。每次自運算 放大器34輸出該輸出電壓Vout，兩個比較器51及52均操作 以便將輸出電壓Vout與兩個參考值VdacL及vdacH之每一 者比較。以此方式，檢查待經歷AD轉換的輸出電壓v〇ut 之輸入信號位準。 圖15解說每一級的輸入及輸出特性（AD轉換特性）。如圖 15中所示’ li5位元循環式ad轉換器50將1.5位元循環式 AD轉換器50之輸入信號位準（自運算放大器34輸出的輸出 電壓Vout)的全規模範圍（最大振幅）劃分成三個子範圍。對 於該二個子範圍’ 1.5位元循環式ad轉換器50實行AD轉換 以產生三個數值。因此，分別自比較器5丨及52輸出的比較 結果DL及DH之一組合的下列三個數位碼D(i-1)之一係指派 至該三個子範圍之每一者：低（DL=〇，DH=0)、中間（DL=0, DH=1)以及高（DL=1，DH=1)。 此處’假設參考電壓Vref表示輸入信號位準之全規模的 一半，VrefL表示最小值，而且VrefH表示最大值。因此， 設定參考值VdacL以便其係在VrefL至Vref的範圍中，而且 設定參考值VdacH以便其係在vref至VrefH的範圍中。此 外，設定該三個子範圍至自最小值VrefL至參考值VdacL的 範圍、自參考值VdacL至參考值VdacH的範圍、以及自參 考值VdacH至最大值VrefH的範圍。 135165.doc -35- 200939758 。即’如圖14中所示，如下表達數位碼D(i_ ”與運算放大 器34的輸出電廢v〇ut(i)(其係一輸入信號位準)之間的關 係： D(卜 U =高（11) 若 VdacH<Vout(i)， D(1-1)=中間（01)若 VdacL<Vout(i)<VdacH，以及 D(i_l)=低（00) 若 VdacL>Vout(i)。 此外，在1 · 5位元循環式ad轉換器50中需要一取樣及保 持（S/Η)電路。該s/H電路可佈置於運算放大器34之輸出側 上。然而，在此範例中，為m個行提供的一輸入電路具有 一 S/Η功能。即’為瓜個行及開關μ、54及61提供的輸入 側電容器33形成一 S/Η電路60 » 全規模之最小值VrefL及最大值VrefH係藉由參考開關55 及56選擇性地供應至輸入側電容器33作為一參考電壓。分 別自比較器5 1及52輸出的比較結果DL及DH係藉由閂鎖電 路57及58來閂鎖並係供應至數位至類比轉換（DAC)控制器 59。DAC控制器59以自比較器51及52輸出的比較結果DL 及DH(即，數位碼D(i-l))為基礎來控制參考開關32、55及 56之開啟/關閉切換。此處，DL代表VdacL與自該回授電 路輸出的輸出電壓（放大像素信號）之間的比較結果，而且 DH代表VdacH與自該回授電路輸出的輸出電壓（放大像素 信號）之間的比較結果。 圖16係1.5位元循環式AD轉換器50之示意解說。在適當 情況下，將在說明圖16中使用與以上在說明圖14中利用的 編號相同之編號。 135165.doc -36- 200939758 在15位元循環式ad轉換器50中，比較器51及52在交替 時脈循環（以下說明的時脈信號())comp之循環）中操作。因 此’分別自比較器5 1及52輸出數位資料DL及DH。此時， 將自運算放大器34輸出並待輸入至一 AD轉換程序的輸出 電壓Vout(i)劃分成三個子範圍：低（〇〇)、中間（〇1)以及高 (1 U °其後，使用下列表達式實行計算： ❹

Vout(i)=2V〇ut(i-l)-D(i-l)*Vref D(i-l)*Vref=VrefL ...(低）Vout(i-l)<VdacL

D(i-l)*Vref=Vref ·(中間）VdacL<Vout(i-l)<VdacH D(i-l)* Vref=VrefH …（高）VdacH<Vout(i-l) 〇 應注意此等表達式可用於—單端類型之15位元循環式 AD轉換器50。當1.5位元循環式AD轉換器5〇係一差動類型 時，考量輸出電壓Vout⑴之一正/負符號。 以上說明的表達式指示下列系列操作。_，自一較$階 數字循序實行AD轉換。使―輸人信號位準Vaut(M)加倍。 自AD轉換加倍輸入信號ν_(Μ)減去由ad轉換加倍輸入 信號V〇Ut㈣決定的—數值以便調整該輸出位準，從而使 其在任何情況下均在輸出㈣V(>ut(Mk全規模心將所 得數值返回至輸入侧，並且重複類似操作。因 位元AD轉換。 只α夕 在二進制系統中 每一數字代表二個數值之一 一邏輯 135165.doc 37· 200939758 〇或-邏輯i。相反’在具有以上說明的組態之15位元循 環式AD轉換器50中，每一數字代表三個數值之一：低 (00)、中間（01)以及高（11)。因此，可以考慮在每—級中實 行1.5位元AD轉換。基於此原因，此_AD轉換器係稱為一 "1_5位元循環式AD轉換器"。 在1.5位元循環式AD轉換器5〇中，因為將三個數值用於 每一操作（每一數字）來實行AD轉換，故該數位值具有冗

餘。與使用無冗餘的一個臨限值（一比較參考值）來實行AD & 轉換的1位元循環式AD轉換器比較，此冗餘提供較多無誤 差臨限值。即，即使當比較器51及52之比較參考值乂心扎 及VdacH具有一偏移，仍可以獲得與當比較參考值 及VdacH沒有偏移時獲得的比較結果相同之比較結果。因 此，可以在無需咼精度比較器51及52的情況下實行高精度 AD轉換。 在1.5位元循環式AD轉換器5〇中，閂鎖電路刃及兄之每 一者輸出一數位值D(1、2、…、Ν_1)β在下游信號處理 中，加權並添加數位值D以便產生Ν位元數位資料。15位 元循環式AD轉換器50之操作可獨立地實行，或可與以上 說明的整合操作或適應性放大操作合作實行β 在包括1.5位元循環式AD轉換器50的單元讀出電路13_iD 中’藉由實行重設位準（重設信號）Vreset之ad轉換，並且 其後實行信號位準（接收光之光電轉換信號）Vsig之八〇轉 換’而且對下游信號處理電路中的兩個輸出數位值實行減 法’可以在數位區域中實行相關雙重取樣（CDS)程序。 135165.doc -38- 200939758 若在類比區域中實行相關雙重取樣程序，則可以藉由累 積由（Vreset-Vsig)表達的電荷於回授電容器37-i中並AD轉 換該輸出電壓來獲得經歷相關雙重取樣程序的—信號之 AD轉換數值。 圖17係當實行1.5位元循環式AD轉換時的時序圖。在圖 17之時序圖中’（^及抝分別表示用於開啟/關閉切換8/11電 路60之開關53及54的開關控制信號。（j)fb表示用於開啟/關 閉切換連接在運算放大器3 4的輸出端與輸入側電容器3 3的 輸入端之間的回授開關61之開關控制信號。屻扣表示用於 開啟/關閉切換參考開關55及56的開關控制信號。（)^〇1111)表 示用於比較器51及52的時脈信號。D表示自閂鎖電路57及 58輸出的AD轉換輸出資料。 般而§ ’在1.5位元循環式AD轉換器50中，針對一像 素經歷CDS程序並累積於回授電容器37_i中的一信號加以 讀出並進行AD轉換。其後，累積於下一回授電容器37“ + 1 中的一信號加以讀出並進行AD轉換。重複實行此操作。 以上已說明1.5位元循環式AD轉換器5〇之基本操作概 念。然而，應用範例5的特徵為將本範例性具體實施例應 用於一 1.5位元循環式AD轉換器。因為並非藉由本範例性 具體實施例來改變關於AD轉換的基本電路操作，故不提 供1.5位元循環式AD轉換器50之電路操作的詳細說明。 自以上說明可以看出，在1 5位开^法堪4 A ^ α 你.〕证70循環式AD轉換器50 中，需要參考開關32、輸入側電容器33以及運算放大器34 作為電路組件以便實行AD轉換處理。若此等電路組件 135165.doc -39- 200939758 (即，輸入側電容器33及運算放大器34)係為該像素陣列的 m個行之每一者提供，則由行處理單元13佔據的電路區域 會增加，而且因此難以減小CM〇S影像感測器1〇之晶片大 小 0 相反，依據應用範例5，在具有一 1.5位元循環式ad轉換 功能的單元讀出電路13-iD中，由該像素陣列之爪個行共用 單元讀出電路l3_iD之一些子電路，即，參考開關32、輸 入側電容器33以及運算放大器34。此一組態可以減小由行 處理早元13佔據的電路區域。因此’可以減小cmos影像 感測器10之晶片大小。 雖然已參考其中將本範例性具體實施例應用於包括1.5 位元循環式AD轉換器50的單元讀出電路13-iD之情況來說 明應用範例5 ’但是該AD轉換器並不限於1.5位元循環式 AD轉換器5 0。例如，本範例性具體實施例可應用於包括 一 AD轉換器的各種單元讀出電路，該AD轉換器如具有電 路組件（例如一輸入側電容器及一運算放大器）的1位元循環 式AD轉換器。 應用範例6 在依據圖3中所示的本範例性具體實施例之行處理單元 13-i以及依據本範例性具體實施例之應用範例1至$的單元 讀出電路13-iA至13-iD中，將一單一輸入側電空器33用於 CDS及AD轉換。然而’藉由提供複數個輸入側電容器33， 可以將輸入側電容器33用於一像素加總程序，其中加總配 置於水平方向及垂直方向上的複數個像素之信號。 135165.doc -40- 200939758 圖18係解說依據一應用範例6的一單元讀出電路13_$之 一電路組態的電路圖。在適當情況下，將在說明圖18中使 用與以上在說明圖3中利用的編號相同之編號。 如圖18中所示’應用範例6之單元讀出電路u_iE具有包 括複數個輸入側電容器3 3 (例如輸入側電容器3 3 _ 1及3 3 _2) 之一電路組態。由分別藉由開關信號ψ&(^(2)加 以開啟/關閉控制的開關62-1及62-2來選擇該像素陣列的m 個行之任何兩個行中的像素之信號。因此，該等信號係累 I 積於輸入側電容器33-1及33-2中。其後，將累積於輸入侧 電容器33-1及33-2中的信號電荷同時傳輸至回授電容器37_ i。以此方式，可以實行水平方向上的兩像素加總。 此外，該像素陣列之同一行中的兩個像素之信號係藉由 開關62-1及62-2與開關信號(|)add(l)及<j>add(2)同步選擇，並 且係分別累積於輸入側電容器:^-丨及^^中。然後，將累 積於輸入侧電容器33-1及33-2中的信號電荷同時傳輸至回 _ 授電容器37-1。以此方式，可以實行垂直方向上的兩像素 加總。 雖然已參考水平方向或垂直方向上的兩像素加總進行以 上說明’但是可以藉由使用包括X個輸入側電容器33的一 電路組態來實行X像素加總。 修改 雖然已參考其中將單元像素配置在一陣列中以便依據可 見光之強度以實體數量之形式偵測信號電荷之一 CMOS影 像感測器來說明前述具體實施例，但是本範例性具體實施 135165.doc •41 200939758 例之應用並不限於CMos影像感測器。例如，本範例性具 體實施例可應用於其中針對一像素陣列單元的行之每一者 佈置-行處理單元的一行類型之各種固態影像感測器件。 此外，本範例性具體實施例之應用並不限於偵測入射可 見光之強度的分佈並以影像之形式捕獲該分佈的一固態影 像感測器件。例如，本範例性具體實施例可應用於偵測入 射紅外線光、X光或粒子之強度的分佈並以影像之形式捕 獲該分佈的固態影像感測器件。或者，本範例性具體實施 &例可廣泛應用於偵測一實體數量（例如壓力或電容）的分 佈，並以影像之形式捕獲該分佈的固態影像感測器件（實 體數量偵測器件）。實體數量偵測器件之範例包括一指紋 偵測器件。 此外，本範例性具體實施例之應用並不限於以逐行為基 礎來循序掃描該像素陣列之單元像素並自該等單元像素讀 出像素信號的一固態影像感測器件。例如，本範例性具體 • 實施例可應用於以逐像素為基礎選擇一像素並以逐像素為 基礎自該選疋像素讀出信號的一 χ_γ位址類型之固態影像 感測器件。 該固態影像感測器件可整合於一個晶片中。或者，該固 態影像感測器件可以係包括一影像捕獲單元以及一信號處 理單TL與封裝於其中的一光學系統之一而且具有一影像捕 獲功能的一模組。 此外，本範例性具體實施例並不限於一固態影像感測器 件。例如，本範例性具體實施例可應用於一影像擷取裝 135165.doc -42- 200939758 置。本文中所用的術語"影像梅取裝置"指具有一影像捕獲 功能的-電子器件’例如一相機系統(例#，一數位靜止 相機或-數位攝錄影機）或—行動電話。應注意以上說明 的安裝於電子器件中的模組（即’相機模組）係亦稱為"影像 擷取裝置"。 影像擷取裝置 圖19係解說依據本發明之一具體實施例的影像擷取裝置 之範例性結構的方塊圖。如圖19中所示，依據本發明之該 具體實施例，一影像擷取裝置1〇〇包括一光學系統，其包 括一透鏡單元101、一影像感測器件1〇2、用作一相機信號 處理電路的一 DSP電路103、一圖框記憶體1〇4、一顯示單 元105、一 s己錄單元丨〇6、一操作系統工〇7以及一電源供應 系統108。DSP電路1〇3、圖框記憶體1〇4、顯示單元1〇5、 i己錄單το 106、操作系統1〇7以及電源供應系統ι〇8係經由 一匯流排線109彼此連接。 透鏡單το 101自一物件接收入射光（影像光）並形成一影 像於影像感測器件102之一成像平面上。影像感測器件1〇2 以逐像素為基礎將藉由透鏡單元1〇1入射於其成像平面上 的光之強度轉換成一電信號。影像感測器件1〇2接著輸出 該電k號為一像素信號，依據以上說明的具體實施例及以 上說明的應用範例之CM〇s影像感測器1〇之一係用於影像 感測器件102。 顯示單元105包括一面板顯示器件，例如液晶顯示器件 或有機電致發光（EL)顯示器件。顯示單元1〇5顯示由影像 135165.doc -43- 200939758 感測器件102捕獲的移動影像或靜止影像。記錄單元1〇6記 錄由影像感測器件102捕獲的移動影像或靜止影像於一記 錄媒體（例如視訊磁帶或數位多功能光碟（〇乂〇))上。 操作系統107係由一使用者控制並提交關於該影像擷取 裝置之功能的各種操作指令。電源供應系統1〇8適當地供 應電源至DSP電路1〇3、圖框記憶體1〇4、顯示單元1〇5、 記錄單元106以及操作系統1〇7以便此等單元可以操作。 如以上說明，可以減小CMOS影像感測器1〇之晶片大 小，因為可以藉由經該像素陣列之複數個行共用該單元讀 出電路之一些子電路來減小由該行處理單元佔據的電路區 域。因此，藉由使用依據以上說明的具體實施例以及影像 擷取裝置100之影像感測器件102的應用範例（例如，攝錄 影機、數位靜止相機、或安裝於行動器件（例如行動電話） 上的相機模組）之CMOS影像感測器1〇之一，可以減小影像 擷取裝置100之大小。 熟習此項技術者應暸解，可根據設計要求及其他因素進 行各種修改、組合、子組合與變更，只要其係在隨附申請 專利範圍或其等效物之範_内即可。 【圖式簡單說明】 圖1係依據本發明之一具體實施例的一 CMOS影像感測器 之一範例性系統組態的示意解說； 圖2係解說一單元像素之一範例性電路組態的電路圖； 圖3係解說一單元讀出電路之一範例性電路組態的電路 圖； 135165.doc •44- 200939758 圖4A至4C係解說用於說明一開關的符號之圖式. 圖5 A及5B係解說一虛設開關之範例性操作的第一圖. 圖6A及6B係解說一虛設開關之範例性操作的第二圖. 圖7係解說該單元讀出電路之電路操作的時序圖 . 圖8係解說依據一應用範例1的一單元讀出電路之電路組 態的電路圖； ^ 圖9係解說依據一應用範例2的一單元讀出電路之電路組 態的電路圖； ‘ ❿ 圖10係解說依據應用範例2的該單元讀出電路之電路操 作的時序圖； 圖11係解說依據一應用範例3的一單元讀出電路之電路 操作的時序圖； 圖12係解說依據一應用範例4的一單元讀出電路之電路 組態的電路圖； 圖13係解說依據應用範例4的該單元讀出電路之電路操 作的時序圖； ❹ 圖14係解說依據一應用範例5的一單元讀出電路之電路 組態的電路圖； 圖15解說一 1.5位元循環式AD轉換器之每一級的輸入及 輸出特性（AD轉換特性）； 圖16係該1_5位元循環式AD轉換器之示意解說； 圖17解說當實行1.5位元循環式AD轉換時信號之波形； 圖18係解說依據一應用範例6的一單元讀出電路之電路 組態的電路圖； 135165.doc • 45- 200939758 圖19係解說依據本發明之一具體實施例的影像擷取裝置 之一範例性結構的方塊圖；及 圖20係解說一現有信號讀出電路單元之組態的電路圖。 【主要元件符號說明】 10 CMOS影像感測器 11 像素陣列單元 12 垂直驅動單元 13 行處理單元 — 13-1至 13-x 讀出電路 13-i 單元讀出電路 13-iA 單元讀出電路 13-iB 單元讀出電路 13-iC 單元讀出電路 13-iD 單元讀出電路 13-iE 單元讀出電路 ❹ 14 水平驅動單元 15 系統控制單元 16 像素驅動線 17 垂直信號線 17-1至17-m 垂直信號線 20 像素/單元像素 21 光二極體 22 傳輸電晶體 135165.doc -46- 200939758

23 重設電晶體 24 放大電晶體 25 選擇電晶體 26 陽極/FD單元 31-1 至 31-m 輸入開關 32 參考開關 33 輸入側電容器 33-1 輸入側電容器 33-2 輸入側電容器 34 運算放大器 35 重設開關 3 6-1 至 3 6-m 回授開關 37-1 至 37-m 回授電容器 38 比較器 39 控制器 41 參考開關 42 比較器 43 閂鎖電路 50 1.5位元循環式AD轉換器 51 比較器 52 比較器 53 開關 54 開關 55 參考開關 135165.doc -47- 200939758

56 參考開關 57 閂鎖電路 58 閂鎖電路 59 數位至類 60 S/Η電路 61 開關 62-1 開關 62-2 開關 單元讀出 100 處理單元 100-1至100-n 單元讀出 101 運算放大 102 控制開關 103 控制開關 104 控制開關 105 輸入侧電 106 回授電容 107 操作系統 108 電源供應 109 匯流排線 161 傳輸線 162 重設線 163 選擇線 SW 開關 比轉換（DAC)控制器 電路（信號讀出電路單元）/行 /影像擷取裝置 電路（信號讀出電路單元） 器/單元透鏡 /影像感測器件 /DSP電路 /圖框記憶體 容器/顯示單元 器/記錄單元 系統 135165.doc -48- 200939758 S Wdummy SWdummy 1 S Wdummy2 虛設開關 虛設開關 虛設開關

135165.doc -49-

Claims (1)

1. 200939758 十、申請專利範圍： 一種固態影像感測器件，其包含： 一像素陣列單元，其包括：配置在一㈣ 素，每一 一陣列中的單元像

   垂直信號線係互連至像音瞌加μ ^ & '—* i 以及

   生並自該單元像素輸出至該等垂直信號線的一接收光之 光電轉換信號； 其中該單元讀出電路包括複數個輸入開關，其中該等 輸入開關之每一者的一輸入端係連接至該等垂直信號線 之對應者的一端，而且該等輸入開關係循序開啟及關 閉；至少一個輸入側電容器，其一端共同連接至該等輸 入開關之每一者的一輸出端；一參考開關，其經組態用 以選擇性地提供一參考電壓至該輸入側電容器；一運算 放大器’其一輸入端連接至該輸入側電容器之另一端； 一重設開關，其經組態用以選擇性地使該運算放大器之 該輸入端與一輸出端之間短路；以及一回授電路，其係 針對該像素陣列之該等行之每一者提供，其中該回授電 路包括串聯連接在該運算放大器之該輸入端與該輸出端 之間的一回授開關及一回授電容器。 2.如請求項1之固態影像感測器件，其中該單元讀出電路 135I65.doc 200939758 藉由交替地開啟該複數個輸入開關之一以及該參考開 關，經由該輸入側電容器將該重設信號與該參考電壓之 間的一差異以及該接收光之光電轉換信號與該參考電壓 之間的一差異之一傳輸至該回授電容器，並且該單元讀 出電路藉由交替地開啟該複數個輸入開關之一及該參考 開關’而讀出該接收光之光電轉換信號與該像素陣列的 該等行之每一者的該重設信號之間的一差異，以便經由 該輸入侧電容器將該接收光之光電轉換信號與該參考電 壓之間的該差異以及該重設信號與該參考電壓之間的該 差異之一傳輸至該回授電容器。 如請求項2之固態影像感測器件，其中該輸入側電容器 及該回授電容器之一的一電容值係可變的。 4. 如請求項3之固態影像感測器件，其中控制該輸入側電 容器及該回授電容器之一的該電容值，使得若該像素陣 列之該預定數目的行之全部或該等行當中大於一預定數 目的行之信號位準係小於一預定義值，則增加藉由對於 該等行之每一者的該輸入側電容器的該電容值與該回授 電容器的該電容值之間的一比率所決定的一放大因數。 5. 如請求項3之固態影像感測器件，其中該單元讀出電路 包括：一第一比較器，其將自該預定數目的行之每—者 輸出的該接收光之光電轉換信號的該信號位準與一預定 義值比較·，以及-控制器’其以自該第一比較器輸出的 比較結果為基礎來控制該輸入側電容器及該回授電容器 之一的該電容值。 135165.doc 200939758 6.如請求項5之固態影像感測器件，其中，當該接收光之 光電轉換信號的該信號位準係高於預定值時，該控制器 控制該輸入側電容器及該回授電容器之一的該電容值， 以便減小由該輸入側電容器的該電容值與該回授電容器 的該電容值之間的一比率所決定的該放大因數，而且其 中’當該接收光之光電轉換信號的該信號位準係低於該 預定值時，該控制器控制該輸入側電容器及該回授電容 器之一的該電容值以便增加該放大因數。 Ο 7.如請求項2之固態影像感測器件，其中該單元讀出電路 實行其中藉由自該重設信號減去參考電壓來獲得一差異 而且藉由自該參考電壓減去該接收光之光電轉換信號來 獲得一差異的一程序，以及其中藉由自該接收光之光電 轉換信號減去該參考電壓來獲得一差異而且藉由自該參 考電壓減去該重設信號來獲得一差異的一程序之一。 8.如請求項7之固態影像感測器件，其中該單元讀出電路 ❹ 進一步包括一第二參考開關，其經組態用以選擇性地使 該輸入側電谷器具備高於該參考電壓的一第二參考電壓 代替該參考電壓；一第二比較器，其經組態用以當該運 • 算放大器之一輸出電壓係高於一參考值時開啟該第二參 - 考開關，以及一閂鎖電路，其經組態用以以自該第二比 較器輸出的比較結果為基礎，儲存關於其中該輸出電壓 超過該像素陣列之該等行的該參考值的出現次數的資 Λ ’並且其中該閂鎖電路使用關於該出現次數的該資訊 進行信號恢復》 135165.doc 200939758 9. 如請求項2之固態影像感測器件，其中該單元讀出電路 進一步包括一類比至數位（AD)轉換器，其經組態用以使 用該輪入側電容器、該參考開關、該運算放大器、該重 設開關、該回授開關以及該回授電容器來實行類比至數 位轉換，並且其中由該像素陣列之該複數個行共用該輸 入侧電容器、該參考開關、該運算放大器及該重設開 關。 10. 如請求項9之固態影像感測器件，其中該Ad轉換器係針 對每一數字使用三個數值來實行AD轉換之一循環式ad 轉換器。 11. 如請求項2之固態影像感測器件，其中該單元讀出電路 包括複數個該等輸入侧電容器，並且其中該單元讀出電 路在該複數個輸入侧電容器中儲存包括在該複數個行中 的複數個單元像素之信號’以便實行該複數個單元像素 之該等信號的加總。 12. 如請求項丨之固態影像感測器件，其中該輸入開關、該 參考開關、該重設開關以及該回授開關之每一者係採用 一 MOS電晶體形成而且在其至少一個端子側上具有一虛 設開關’並且其中使該虛設開關之一源極與一汲極短 路’該虛設開關之一通道寬度係形成該輸入開關、該參 考開關、該重設開關以及該回授開關之每一者的該M〇s 電晶體之大小的一半。 13·如請求項12之固態影像感測器件，其中該至少一個端子 侧係該運算放大器之一輸入侧。 135165.doc 200939758

   ❹ 14. 一種用於一固態影像感測器件中的信號讀出方法，該固 態影像感測器件包括··一像素陣列單元，其具有配置在 -陣列中的單元像素’每__單元像素包括1電轉換單 兀，以及垂直k號線，每一垂直信號線係互連至該像素 陣列的行之一，該固態影像感測器件進一步包括：一行 處理單凡，其具有—單元讀出電路，其係針對該像素陣 列的該等行之行的集之每—者提供，該行處理單元處理 藉由自該單元像素輸出至該垂直信號線的像素重設所產 生的一重設信號，以及透過光電轉換所產生的一接收光 之光電轉換信號，該單元讀出電路包括複數個輸入開 關，每一輸入開關使一輸入端連接至該等垂直信號線之 /子應者的端，其中該等輸入開關係循序開啟及關 閉；至少-個輸人㈣容器’其—端共同連接至該等輸 入開關之每一者的-輸出端；-參考開關，其經組態用 以選擇性地提供-參考電壓至該等輸入側電容器；一運 算放大器，其一輸入端連接至該輸入側電容器之另一 端，重叹開W，其經組態用卩選擇性地使該運算放大 器之該輸人端與—輸出端之間短路；以及複數個回授電 路’其係針對該像素陣列的該等行之每一者提供，其中 該等回授電路之每—者包括串聯連接在該運算放大器之 該輸入端與該冑出端之間的一回授開關及一回授電容 器，該方法包含下列步驟： 藉由交替地開啟該複數個輸入開關之一以及該參考開 關，經由㈣入側電容器將該重設信號與該參考電壓之 135165.doc 200939758 間的一差異以及該接收光之光電轉換信號與該參考電壓 之間的一差異之一傳輸至該回授電容器；以及 藉由交替地開啟該複數個輸入開關之一以及該參考開 關’而讀出該像素陣列之該等行之每一者的該接收光之 光電轉換信號與該重設信號之間的一差異，以便經由該 輸入側電容器將該接收光之光電轉換信號與該參考電壓 之間的該差異以及該重設信號與該參考電壓之間的該差 異之一傳輸至該回授電容器。 ❹

   15.如請求項14之信號讀出方法，其中在將該接收光之光電 轉換信號與該重設信號之間的一差異設定至零的情況下 測量由該運算放大器引入的一偏移電壓，而且從自該單 兀讀出電路中的該等行之每一者輸出的一輸出電壓減去 該偏移電壓。 1δ.如请求項14之信 轉換信號與該重設信號之間的―差異設定至—預定電壓 值時，獲得自該單元讀出電路中的該等行之每— 的一輸出電壓，獲得該輸出電壓之倒數， 倒數作為詩校正料w㈣路使用該等 授電容器的該等電容之變化的校正二：之該等回 元嘈係數來校正自該單 賣出電路中的該等行輸出的該等輸出電虔。 1 7. 一種影像擷取裝置，其包含： .一像素陣列單元，其 ’每一單元像素包括一 ，每一垂直信號線係互 一固態影像感測器件，其包括 具有配置在一陣列中的單元像素 光電轉換單元；以及垂直信號線 135165.doc 200939758 連至該像素陣㈣行之―；以及-行處理單元，該行處 理單元包括-單元讀出電路’其係針對該像素陣列的該 等行之-預定數目之行㈣之每—者提供，該行處理單 元處理透過-像素重設操作所產生的—重設信號，以及 透過一光電轉換操作所產生並自該單元像素輸出至該等 垂直信號線的-接收光之光電轉換信號；以及 -光學系統，其經組態用以形成藉由該固態影像感測 器件之—成像平面上的人射光所代表的-影像； 其中該單元讀出電路包括複數個輸入開關，其中該等 輸入開關之每一者的一輸入端係連接至該等垂直信號線 之该對應者的n且該等輸人_係循序開啟及關 閉；至少-個輸人側電容器’其—端共同連接至該等輸 每者的-輸出端；一參考開關，其經組態用 以選擇性地提供一參考電壓至該輸入側電容器；一運算 :大：’其-輸入端連接至該輸入侧電容器之另一端； -重设開關’其經組態用以選擇性地使該運算放大器之 該輸入端與—輸出端之間短路；以及-回授電路，其係 針對該像素陣列的該等行之每—者提供，其中該回授電 =一串聯連接在該運算放大器之該輸入端與該輸出端 回授開關及一回授電容器。 135165.doc