TW201703511A - 影像感測器及其運作方法、包含該影像感測器之動作感測器 - Google Patents

Abstract

一種影像感測器之運作方法，包含：於一第一曝光期間從一光電元件儲存一第一電荷量至一像素緩衝電路；於一第二曝光期間將該像素緩衝電路之該第一電荷量轉移至一第一儲存電路；該第一電荷量轉移後，於該第二曝光期間從該光電元件儲存一第二電荷量至該像素緩衝電路；將該像素緩衝電路之該第二電荷量轉移至一第二儲存電路；以及比較該第一儲存電路與該第二儲存電路中之儲存電荷量以輸出一類比影像信號。

Description

影像感測器及其運作方法、包含該影像感測器之動作感測器

本發明說明係關於一種影像感測器，特別係關於一種運用類比差分以消除環境光干擾的影像感測器及其運作方法以及包含該影像感測器之動作感測器。

習知一影像感測器通常具有複數陣列排列的感測像素，其中該影像感測器之一種運作方法可使用滾動快門(Ro11ing Shutter)，例如以一控制信號依序啟動該影像感測器中每一列之該等感測像素以擷取一影像。由於每一列之該等感測像素為依序啟動而非同時啟動(亦即每一列之該等感測像素開始曝光的時間不同)，擷取快速移動的物件影像時，使用滾動快門所擷取的影像可能會有失真(distortion)的問題。

另一種影像感測器之運作方法可使用全域快門(G1oba1 Shutter)，例如以一控制信號同時啟動該影像感測器中全部感測像素以致於每一列之該等感測像素可在同一時間開始曝光以擷取一影像，因此，使用全域快門的影像感測器可避免所述影像失真的問題。

然而，使用全域快門的影像感測器在擷取影像時，為了消除環境光的干擾或降低影像雜訊，習知一種解決方式係透過影像後處理的方式將兩張數位影像圖框直接相減以獲得一差分影像圖框。例如，請參照第1A及1B圖，第1A圖為習知使用全域快門之一影像感測器91之影像擷取之時序圖。假設該影像感測器91具有4個感測像素列R1~R4，在一第一期間P1，一光源開啟一預設時間且該等感測像素列R1~R4同時曝光，接著關閉該光源並依序讀取該感測像素列R1至R4以輸出一第一影像信號；在一第二期間P2，該光源關閉並以該預設時間同時曝光該等感測像素列 R1~R4並依序讀取該感測像素列R1至R4以輸出一第二影像信號。

接著，請參照第1B圖，該影像感測器91所輸出之該第一影像信號先透過一類比數位轉換器93轉換成一第一數位信號9a並儲存在一數位緩衝區95。接著，將該第二影像信號透過該類比數位轉換器93轉換成一第二數位信號9b。最後，再將該第一數位信號9a減去該第二數位信號9b以獲得一消除環境光的第三數位信號9c。然而，此種方法中，包含該影像感測器91之系統需設置該數位緩衝區95且該影像感測器91必須連續輸出兩張影像圖框(例如根據該第一數位信號9a及該第二數位信號9b所形成之影像圖框)才能獲得一張處理後的影像圖框(例如根據該第三數位信號9c所形成之影像圖框)。

有鑑於此，本發明說明提出一種運用類比差分以消除環境光干擾的影像感測器及其運作方法。

本發明說明之一目的在提供一種影像感測器及其運作方法，其所輸出的每一張類比影像已消除環境光之干擾。

本發明說明另一目的在提供一種影像感測器及其運作方法，其可降低接近一倍的功率消耗且不需使用一數位緩衝器用以儲存一影像供進行兩張數位影像之差分運算。

本發明說明另一目的在提供一種影像感測器及其運作方法以及包含該影像感測器之動作感測器，其可根據一張影像偵測一物件動作。

為達上述目的，本發明說明提供一種影像感測器。該影像感測器包含一光電轉換電路及一輸出電路。該光電轉換電路用以相對一高準位信號期間儲存一第一電荷量及相對一低準位信號期間儲存一第二電荷量。該輸出電路包含一第一儲存電路及一第二儲存電路分別用以儲存轉移自該光電轉換電路之該第一電荷量及該第二電荷量，並用以比較該第一儲存電路中之該第一電荷量及該第二儲存電路中之該第二電荷量以輸出一類比影像信號，其中，該高準位信號及該低準位信號分別用以驅動一光源之啟閉，該光電轉換電路相對該低準位信號期間依序轉移該第一電荷量至該第一儲存電路、儲存該第二電荷量及轉移該第二電荷量至該第二儲存電路。

本發明說明另提供一種影像感測器之運作方法。該影像感 測器包含一光電元件、一像素緩衝電路、一第一儲存電路、一第二儲存電路及一差分單元。該第一儲存電路及該第二儲存電路分別耦接於該差分單元之兩輸入端。該光電元件用以相對一高準位信號及一低準位信號產生光電流儲存至該像素緩衝電路，其中該高準位信號及該低準位信號用以驅動一光源之啟閉。該運作方法包含：於該高準位信號期間從該光電元件儲存一第一電荷量至該像素緩衝電路；於該低準位信號期間將該像素緩衝電路之該第一電荷量轉移至該第一儲存電路；該第一電荷量轉移後，於該低準位信號期間從該光電元件儲存一第二電荷量至該像素緩衝電路；將該像素緩衝電路之該第二電荷量轉移至該第二儲存電路；以及以該差分單元比較該第一儲存電路及該第二儲存電路中之儲存電荷量以輸出一類比影像信號。

本發明說明另提供一種影像感測器。該影像感測器包含一光電轉換電路、一第一儲存電路、一第二儲存電路及一差分單元。該光電轉換電路用以於一第一期間產生相關一光源及環境光之光電流且於一第二期間產生相關該環境光之光電流。該第一儲存電路用以於該第二期間儲存對應該第一期間之該光電流之一第一電荷量。該第二儲存電路用以在該第一電荷量被儲存後，儲存對應該第二期間之該光電流之一第二電荷量。該差分單元包含兩輸入端分別耦接該第一儲存電路及該第二儲存電路，並用以比較該第一儲存電路及該第二儲存電路中之該第一電荷量及該第二電荷量以消除該環境光之干擾。

本發明說明另提供一種影像感測器，包含複數感測像素、複數光電轉換電路以及複數輸出電路。該等感測像素以陣列排列。每一該等光電轉換電路用以相對一第一曝光期間儲存一第一電荷量並儲存該第一電荷量一暫存期間，相對一第二曝光期間依序輸出該第一電荷量及儲存一第二電荷量以及輸出該第二電荷量，其中，該暫存期間介於該第一曝光期間與該第二曝光期間之間。每一該等輸出電路包含一第一儲存電路及一第二儲存電路分別用以儲存輸出自該等光電轉換電路之該第一電荷量及該第二電荷量，並用以比較該第一儲存電路中之該第一電荷量與該第二儲存電路中之該第二電荷量以輸出一類比影像信號，其中，每一該等感測像素包含一個該光電轉換電路且每一感測像素行耦接一個該輸出電路。

本發明說明另提供一種影像感測器之運作方法。該影像感測器包含複數光電元件、複數像素緩衝電路、複數第一儲存電路、複數第二儲存電路及複數差分單元。該等第一儲存電路及該等第二儲存電路分別耦接於該等差分單元。該等光電元件用以產生光電流至該等像素緩衝電路。該運作方法包含下列步驟：於一第一曝光期間從該光電元件儲存一第一電荷量至該像素緩衝電路；儲存該第一電荷量於該像素緩衝電路一暫存期間；於一第二曝光期間將該像素緩衝電路之該第一電荷量轉移至該第一儲存電路；該第一電荷量轉移後，於該第二曝光期間從該光電元件儲存一第二電荷量至該像素緩衝電路；將該像素緩衝電路之該第二電荷量轉移至該第二儲存電路；以及以該差分單元比較該第一儲存電路與該第二儲存電路中之儲存電荷量以輸出一類比影像信號。

本發明說明另提供一種動作感測器。該動作感測器包含一影像感測器、一類比數位轉換器以及一處理器。該影像感測器用以輸出相對複數感測像素之複數類比影像信號。該類比數位轉換器用以將該等類比影像信號轉換為複數數位影像信號。該處理器用以計算一影像之該等數位影像信號中亮度不為零之像素位置，並據以判斷一動作位置。

為了讓本發明說明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯，下文將配合所附圖示，詳細說明如下。此外，於本發明說明中，相同之構件係以相同之符號表示，於此先述明。

1、91‧‧‧影像感測器

10、10'‧‧‧光電轉換電路

101‧‧‧光電元件

102‧‧‧像素電容

103‧‧‧轉移電路

103a‧‧‧第一閘極

103b‧‧‧第二閘極

106‧‧‧第三閘極

107‧‧‧第四閘極

108‧‧‧第五閘極

20‧‧‧輸出電路

201‧‧‧第一儲存電路

201a‧‧‧比較器

201c、202c‧‧‧儲存電容

201s、202s‧‧‧開關元件

202‧‧‧第二儲存電路

205‧‧‧差分單元

30‧‧‧驅動電路

35、93‧‧‧類比數位轉換器

37‧‧‧處理器

4‧‧‧成像系統

5‧‧‧光源

70‧‧‧位元線

95‧‧‧數位緩衝區

9a‧‧‧第一數位信號

9b‧‧‧第二數位信號

9c‧‧‧第三數位信號

I₅‧‧‧光源光強度

I_AB‧‧‧環境光強度

I_L‧‧‧光電流

Li‧‧‧入射光

N‧‧‧節點

P1‧‧‧第一期間

P2‧‧‧第二期間

P10‧‧‧感測像素

Q₁‧‧‧第一電荷量

Q₂‧‧‧第二電荷量

R1~R6‧‧‧感測像素列

C1~C8‧‧‧感測像素行

Sa‧‧‧類比影像信號

Sc‧‧‧控制信號

Sd‧‧‧數位影像信號

S_H‧‧‧高準位信號

S_L‧‧‧低準位信號

V₁‧‧‧第一電壓

V₂‧‧‧第二電壓

Vout‧‧‧輸出電壓

Vref‧‧‧參考電壓

第1A圖為習知影像感測器使用全域快門擷取影像之時序圖。

第1B圖為習知兩張數位影像圖框進行差分運算之方塊示意圖。

第2圖為本發明說明某些實施例之影像感測器之電路圖。

第3圖為本發明說明第一實施例之影像感測器之運作方 法之流程圖。

第4圖為本發明說明第一實施例之影像感測器之時序圖。

第5圖為本發明說明某些實施例之影像感測器之方塊圖。

第6圖為本發明說明某些實施例之包含複數感測像素之成像系統之示意圖。

第7圖為本發明說明第一實施例之影像感測器之另一時序圖。

第8圖為本發明說明第二實施例之影像感測器之時序圖。

第9圖為本發明說明第二實施例之影像感測器之運作方法之流程圖。

第10圖為本發明說明第二實施例之影像感測器之另一時序圖。

第11A~11B圖為本發明說明第二實施例之影像感測器連續擷取影像之時序圖。

第2圖為本發明說明某些實施例之影像感測器1之電路圖。該影像感測器1係用以感測光能量並轉換成電信號。該影像感測器1包含至少一光電轉換電路10及一輸出電路20，其中該光電轉換電路10之輸出端與該輸出電路20之輸入端之間以一位元線70連接。該影像感測器1具有複數陣列排列的感測像素分別包含一光電轉換電路10，且每一行之複數光電轉換電路10之輸出端可透過一位元線70電性連接至一輸出電路20之輸入端。例如，包含M×N個感測像素的影像感測器具有M×N個光電轉換電路以及M個或N個輸出電路及位元線。為簡化圖式，第2圖僅例示性 地繪示該影像感測器1中的兩個光電轉換電路10、10'、一個輸出電路20及一條位元線70。可以瞭解的是，該光電轉換電路10及該光電轉換電路10'雖然以不同標號表示該影像感測器1其中一行之兩個感測像素(例如第一行第一列之感測像素及第一行第二列之感測像素)，但兩者具有相同結構。

必須說明的是，在擷取影像時，該影像感測器1可搭配至少一光源(未繪示於第2圖)用以提供影像擷取時所需的光，故該光源可稱為補光燈(例如一發光二極體)。該影像感測器1另包含一信號產生器或一時序控制器(未繪示)用以依序發出一高準位信號及一低準位信號以驅動該光源之啟閉，但不限於此。其他實施例中，該高準位信號及該低準位信號可由包含該影像感測器1之一成像系統提供至該影像感測器1，例如由該成像系統之一控制電路提供。某些實施例中，光源與影像感測器可包含於同一影像感測器封裝中而由一時序控制器同時控制光源與影像感測器的運作。某些實施例中，光源位於影像感測器外部，而該影像感測器可產生該高準位信號及該低準位信號以控制該光源。必須說明的是，雖然此處係分別以一高準位信號及一低準位信號進行說明，然而上述信號產生器、時序控制器或控制電路可僅產生高準位信號，而該低準位信號表示未產生信號，例如信號值為零。

該光電轉換電路10係用以相對一高準位信號期間儲存一第一電荷量Q₁及相對一低準位信號期間儲存一第二電荷量Q₂，其中該高準位信號驅動該光源開啟而該低準位信號控制該光源關閉。也就是說，該光電轉換電路10儲存該第一電荷量Q₁的同時該光源為開啟，而該光電轉換電路10儲存該第二電荷量Q₂的同時該光源為關閉。

該光電轉換電路10包含一光電元件101、一像素電容102及一轉移電路103。該光電元件101例如可為一光電二極體(photodiode)用以轉換入射光Li為一光電流I_L；其中，該光電流I_L與該入射光Li之強度相關。該像素電容102則作為一像素緩衝器(pixel buffer)用以儲存該光電流I_L為該第一電荷量Q₁或該第二電荷量Q₂。可以瞭解的是，當該光源開啟時，該入射光Li包含該光源所發出之光及環境光，該光電元件101轉換該光源所發出之光及該環境光為該光電流I_L並據以在該像素電容102儲存一電荷量(例如該第一電荷量Q₁)。當該光源關閉時，該入射光Li僅包含環境光， 該光電元件101則轉換該環境光為光電流I_L並據以在該像素電容102儲存另一電荷量(例如該第二電荷量Q₂)。必須說明的是，該轉移電路103耦接在該像素電容102與該輸出電路20之間，而在該像素電容102儲存該第二電荷量Q₂之前，該轉移電路103先從該像素電容102轉移該第一電荷量Q₁至該輸出電路20，接著該第二電荷量Q₂才被儲存至該像素電容102。

某些實施例中，該轉移電路103包含開關元件用以根據該開關元件之啟閉控制電荷轉移，例如第2圖顯示一第一閘極103a及一第二閘極103b。當該第一電荷量Q₁或該第二電荷量Q₂儲存在該像素電容102時，第2圖之一節點N具有對應該第一電荷量Q₁或該第二電荷量Q₂之一電位(V=Q/C)。為了將電荷轉移至該輸出電路20，該轉移電路103之該第一閘極103a例如可為一源極隨耦器電晶體(source follower transistor)並耦接該節點N以輸出電荷至該輸出電路20。另一方面，由於該光電轉換電路10及光電轉換電路10'同時耦接至相同的輸出電路(亦即該輸出電路20)，該光電轉換電路10之該第二閘極103b及該光電轉換電路10'之該第二閘極103b不同時開啟，以致於該輸出電路20可依序分別接收該光電轉換電路10及該光電轉換電路10'之電荷。

此外，某些實施例中，該光電轉換電路10另包含一第三閘極106、一第四閘極107及一第五閘極108。該第三閘極106耦接至該節點N並用以對該像素電容102充電或放電到一預設電量，故該第三閘極106可稱為一重設電晶體(reset transistor)。該第四閘極107耦接在該光電元件101及該像素電容102之間並用以控制該光電元件101所轉換之該光電流I_L輸出至該像素電容102以在該像素電容102暫存該第一電荷量Q₁或該第二電荷量Q₂。該第五閘極108耦接該光電元件101之輸出端並用以在非曝光期間(亦即快門關閉期間)釋放該光電元件101內累積的電荷。

請繼續參照第2圖，該輸出電路20包含一第一儲存電路201及一第二儲存電路202分別用以儲存轉移自該光電轉換電路10(或該光電轉換電路10')之該第一電荷量Q₁及該第二電荷量Q₂。某些實施例中，該第一儲存電路201及該第二儲存電路202分別包含一開關元件及一儲存電容。例如，第2圖顯示該第一儲存電路201包含一開關元件201s及一儲存電容201c，該第二儲存電路202包含一開關元件202s及一儲存電容202c。當該 轉移電路103之該第二閘極103b開啟時，該開關元件201s或該開關元件202s亦被開啟以從該像素電容102轉移該第一電荷量Q₁至該第一儲存電路201之該儲存電容201c或轉移該第二電荷量Q₂至該第二儲存電路202之該儲存電容202c。也就是說，該等開關元件201s、202s係用以分別控制該光電轉換電路10之該第一電荷量Q₁及該第二電荷量Q₂分別轉移至該等儲存電容201c、202c進行儲存。

因此，在該光電轉換電路10之該轉移電路103相對該低準位信號期間從該像素電容102轉移該第一電荷量Q₁至該第一儲存電路201之後，該光電轉換電路10儲存該第二電荷量Q₂至該像素電容102。接著，該轉移電路103再轉移該第二電荷量Q₂至該第二儲存電路202。

該輸出電路20另包含一差分單元205用以比較該第一儲存電路201中之該第一電荷量Q₁及該第二儲存電路202中之該第二電荷量Q₂以輸出一類比影像信號，其中該第一儲存電路201及該第二儲存電路202分別耦接該差分單元205之兩輸入端。該差分單元205例如可為一差動放大器(differential amplifier)。藉此，該輸出電路20可利用該差分單元205對該第一儲存電路201中之該第一電荷量Q₁及該第二儲存電路202中之該第二電荷量Q₂進行類比差分以輸出該類比影像信號。更詳細的說，儲存在該儲存電容201c之該第一電荷量Q₁及儲存在該儲存電容202c之該第二電荷量Q₂分別在該差分單元205之兩輸入端形成兩輸入電壓，例如對應該第一電荷量Q₁之一第一電壓V₁及對應該第二電荷量Q₂之一第二電壓V₂。接著，該差分單元205之一輸出電壓Vout可由習知差動放大器之公式求得，例如Vout=Ad×(V₁-V₂)+Ac×(V₁+V₂)÷2，其中Ad表示為差模增益(differential-mode gain)，Ac表示為共模增益(common-mode gain)。

可以瞭解的是，該輸出電路20之一輸出端可耦接至一類比數位轉換器(未繪示於第2圖)，以轉換該類比影像信號為一數位影像信號以供一數位信號處理器(digital signal processor)進行數位影像處理，但本發明說明並不限於此。其他實施例中，該輸出電路20之該輸出端可耦接至一邏輯電路(例如用以調整影像亮度、旋轉影像、裁剪影像、去除紅眼…等)或一記憶單元(例如用以儲存為一影像資料)，端視不同應用而定。

由於該第一電荷量Q₁係相對該高準位信號期間(亦即該光 源開啟故該入射光Li包含該光源所發出之光及環境光)被儲存且該第二電荷量Q₂係相對該低準位信號期間(亦即該光源關閉故該入射光Li僅包含環境光)被儲存，在該輸出電路20之該差分單元205比較該第一電荷量Q₁及該第二電荷量Q₂之後，該影像感測器1所輸出之該類比影像信號已去除環境光的干擾(該數位影像信號亦同)。因此，在該類比影像信號轉換成該數位影像信號之後，在數位後端(例如包含該數位信號處理器)可直接處理該數位影像信號並據以產生一張數位影像，且不需要對兩張數位影像進行差分處理以消除環境光干擾。

此外，一自動曝光(auto exposure)機制係考量入射光Li的強弱以相應地調整曝光期間，例如當該入射光Li較強時，該影像感測器1可減少曝光期間(或調整光圈大小、白平衡…等)以避免所輸出之影像過曝。某些實施例中，為了實現該自動曝光機制，該影像感測器1之該第一儲存電路201另包含一比較器201a用以比較該儲存電容201c之電壓(亦即該第一電壓V₁)與一參考電壓Vref以判斷是否施行該自動曝光機制，如第2圖所示。例如，當該參考電壓Vref大於該第一電壓V₁時，該比較器201a輸出一數值為0而該影像感測器1之曝光期間不被調整；當該參考電壓Vref等於或小於該第一電壓V₁時，該比較器201a則輸出一數值為1以致於該影像感測器1之曝光期間可被減少；惟亦可反向為之。

第3圖為本發明說明第一實施例之影像感測器之運作方法之流程圖，該影像感測器包含一光電元件、一像素緩衝電路、一第一儲存電路、一第二儲存電路以及一差分單元。該第一儲存電路及該第二儲存電路分別耦接於該差分單元之兩輸入端。該光電元件用以相對一高準位信號及一低準位信號產生光電流儲存至該像素緩衝電路，其中該高準位信號及該低準位信號用以驅動一光源之啟閉。該運作方法包含：於該高準位信號期間從該光電元件儲存一第一電荷量至該像素緩衝電路(步驟S1)；於該低準位信號期間將該像素緩衝電路之該第一電荷量轉移至該第一儲存電路(步驟S2)；該第一電荷量轉移後，於該低準位信號期間從該光電元件儲存一第二電荷量至該像素緩衝電路(步驟S3)；將該像素緩衝電路之該第二電荷量轉移至該第二儲存電路(步驟S4)；以及以該差分單元比較該第一儲存電路及該第二儲存電路中之儲存電荷量以輸出一類比影像信號(步驟S5)。

一實施例中，第3圖之影像感測器之運作方法可應用於第2圖之該影像感測器1，其中，該光電元件可為該光電轉換電路10(或該光電轉換電路10')之該光電元件101，該像素緩衝電路可包含該像素電容102及該轉移電路103。請同時參照第2~4圖，第4圖為對應第2及3圖之複數開關元件之時序圖，接著將說明本實施例之影像感測器之運作方法。

步驟S1：首先，在該高準位信號期間(例如以一驅動電路驅動一光源開啟)，關閉該第五閘極108一預設時間以致於該光電元件101所產生之一光電流I_L不會經過該第五閘極108而被釋放，因此關閉該第五閘極108的期間(亦即該預設時間)可稱為該光電元件101之一有效曝光期間。接著，開啟該第三閘極106以對該像素電容102充電或放電到一預設電量。在該像素電容102具有該預設電量時，關閉該第三閘極106並開啟該第四閘極107，該光電元件101可於該高準位信號期間儲存該第一電荷量Q₁至該像素緩衝電路(例如該像素電容102)。

相同地，該光電轉換電路10'之該光電元件101在該高準位信號期間亦儲存該第一電荷量Q₁至該光電轉換電路10'之該像素電容102。必須說明的是，該光電轉換電路10所儲存之該第一電荷量Q₁及該光電轉換電路10'所儲存之該第一電荷量Q₁僅用以表示相對該高準位信號期間所儲存的電荷。由於該光電轉換電路10及該光電轉換電路10'設置在該影像感測器1之不同位置，該光電轉換電路10與該光電轉換電路10'所接收的光能量不一定相同，故該光電轉換電路10之該第一電荷量Q₁與該光電轉換電路10'之該第一電荷量Q₁不一定具有相同的電荷量。

必須說明的是，該光電元件101可全時轉換入射光為光電流，故該第五閘極108的關閉時間(亦即該預設時間)可視為該影像感測器1的曝光期間，但本發明說明並不限於此。其他實施例中，包含該影像感測器1之成像系統可發出一快門信號控制該光電元件101開始或停止產生光電流，此時該影像感測器1可以不設置有該第五閘極108。

步驟S2：接著，在該低準位信號期間(例如以該驅動電路驅動該光源關閉或不驅動該光源點亮)，關閉該光電轉換電路10之該第五閘極108以致於該光電元件101所產生之一光電流I_L不會經過該第五閘極108而被釋放。該低準位信號期間與該高準位信號期間不同之處在於，在該 低準位信號期間開啟該第三閘極106以重設該像素電容102之前，先同時開啟該第二閘極103b及該第一儲存電路201之該第一開關201s以將該像素電容102之該第一電荷量Q₁轉移至該第一儲存電路201之該儲存電容201c。

如前所述，某些實施例中，在該第一電荷量Q₁轉移之後(亦即步驟S2之後)，該第一儲存電路201所包含之該比較器201a比較該儲存電容201c之電壓與該參考電壓Vref以判斷是否施行自動曝光機制。

步驟S3：在該第一電荷量Q₁從該像素電容102轉移至該第一儲存電路201後，關閉該第二閘極103b及該第一開關201s並開啟該第三閘極106以對該像素電容102充電或放電到該預設電量。在該像素電容102具有該預設電量時，關閉該第三閘極106並開啟該第四閘極107，該光電元件101即可儲存該第二電荷量Q₂至該像素緩衝電路(例如該像素電容102)。

步驟S4：在該第二電荷量Q₂儲存至該像素電容102之後，同時開啟該第二閘極103b及該第二開關202s以將該光電轉換電路10中該像素電容102之該第二電荷量Q₂轉移至該第二儲存電路202。可以瞭解的是，該影像感測器1透過該轉移電路103及該第一開關201s從該像素緩衝電路轉移該第一電荷量Q₁至該第一儲存電路201並透過該轉移電路103及該第二開關202s轉移該第二電荷量Q₂至該第二儲存電路202。此時，該第一儲存電路201之該儲存電容201c及該第二儲存電路202之該儲存電容202c分別儲存有該第一電荷量Q₁及該第二電荷量Q₂，並於該差分單元205之該兩輸入端形成該第一電壓V₁及該第二電壓V₂。

步驟S5：最後，以該差分單元205比較該第一儲存電路201 之該第一電壓V₁及該第二儲存電路202之該第二電壓V₂以輸出一類比影像信號。藉此，可在該類比影像信號透過一類比數位轉換器轉換成一數位影像信號之前消除環境光的干擾。

某些實施例中，該第一儲存電路201儲存該第一電荷量Q₁與該第二儲存電路202儲存該第二電荷量Q₂間之一間隔時間愈短愈好，以防止儲存在該儲存電容201c之該第一電荷量Q₁在該儲存電容202c儲存該第二電荷量Q₂之前衰減，以致於該差分單元205可根據該第一電壓V₁及該第二電壓V₂輸出正確的該類比影像信號。例如，該間隔時間可小於或等於該第五閘極108的關閉時間(亦即該預設時間或該高準位信號期間)。

必須說明的是，由於該光電轉換電路10及該光電轉換電路10'耦接至相同的輸出電路(亦即該輸出電路20)，當該光電轉換電路10轉移該第一電荷量Q₁或該第二電荷量Q₂至該輸出電路20時，該光電轉換電路10'並不同時轉移該第一電荷量Q₁或該第二電荷量Q₂至該輸出電路20。因此，該影像感測器1係依序開啟該光電轉換電路10之該第二閘極103b及該第一開關201s、該光電轉換電路10之該第二閘極103b及該第二開關202s、該光電轉換電路10'之該第二閘極103b及該第一開關201s以及該光電轉換電路10'之該第二閘極103b及該第二開關202s，以致於該光電轉換電路10之該第一電荷量Q₁及該第二電荷量Q₂與該光電轉換電路10'之該第一電荷量Q₁及該第二電荷量Q₂可依序被轉移，如第4圖所示。當感測像素列包含複數感測像素耦接一輸出電路20時，該影像感測器1係依序開啟每一光電轉換電路10之第二閘極103b、該第一開關201s及該第二開關202s。

可以瞭解的是，該光電轉換電路10'相對該高準位信號期間(亦即該第五閘極108第一次關閉的期間)所儲存之該第一電荷量Q₁在該第五閘極108第二次關閉的期間才轉移至該輸出電路20。因此，在該光電轉換電路10轉移該第二電荷量Q₂至該輸出電路20前，該光電轉換電路10'之該第二閘極103b皆保持關閉的狀態。某些實施例中，在該高準位信號期間一控制信號(例如由該影像感測器1或一成像系統所發出)控制該光電轉換電路10及該光電轉換電路10'之該第五閘極108同時關閉。接著，在該低準位信號期間，該控制信號依序關閉該光電轉換電路10之該第五閘極108及該光電轉換電路10'之該第五閘極108。如前所述，關閉該第五閘極108的期間可稱為該光電元件101之有效曝光期間。換句話說，該影像感測器1在該高準位信號期間同時曝光該光電轉換電路10及該光電轉換電路10'，接著在該低準位信號期間依序曝光該光電轉換電路10及該光電轉換電路10'。

第5圖為本發明說明某些實施例之影像感測器1之方塊示意圖。該影像感測器1包含一驅動電路30、一光電轉換電路10、一第一儲存電路201、一第二儲存電路202及一差分單元205，其中該驅動電路30與該光電轉換電路10電性連接，該第一儲存電路201及該第二儲存電路202之輸入端同時耦接至該光電轉換電路10之輸出端，及該差分單元205包含兩輸入端分別耦接該第一儲存電路201及該第二儲存電路202。

該驅動電路30例如可為一信號產生器或一時序控制器，用以依序產生一高準位信號S_H及一低準位信號S_L，其中該高準位信號S_H及該低準位信號S_L分別用以控制一光源5於一第一期間開啟且於一第二期間關閉。此外，該驅動電路30同時產生至少一控制信號Sc以控制該光電轉換電路10、該第一儲存電路201及該第二儲存電路202中複數開關元件之啟閉，例如可控制第2及4圖中該第二閘極103b、該第三閘極106、該第四閘極107、該第五閘極108、該第一開關201s及該第二開關202s之啟閉。其他實施例中，包含該影像感測器1之一成像系統另提供一控制電路控制該光源5之啟閉，且該光源5之控制信號被傳送至該影像感測器1之該驅動電路30，以使該驅動電路30相應控制該等開關元件。

當該光源5於該第一期間開啟時，該光電轉換電路10同時接收該光源5之一光源強度I₅及一環境光強度I_AB；當該光源5於該第二期間關閉時，該光電轉換電路10則僅接收該環境光強度I_AB。據此，該光電轉換電路10於該第一期間可產生對應該光源5及環境光之光電流且於該第二期間產生對應該環境光之光電流。必須說明的是，所述光源強度I₅是來自被偵測物件之反射光，亦即本實施例中該光源5係用以照明被偵測物件。

接著，該第一儲存電路201於該第二期間儲存對應該第一期間之該光電流之一第一電荷量；在該第一電荷量被儲存之後，該第二儲存電路202儲存對應該第二期間之該光電流之一第二電荷量。可以瞭解的是，該第一電荷量係相關於該光源強度I₅及該環境光強度I_AB，該第二電荷量僅相關於該環境光強度I_AB。

最後，該差分單元205比較該第一儲存電路201及該第二儲存電路202中之儲存電荷量(例如第2圖之該第一電荷量Q₁及該第二電荷量Q₂)以消除環境光之干擾，並輸出一類比影像信號Sa。某些實施例中，該差分單元205對該第一儲存電路201及該第二儲存電路202中之儲存電荷量直接進行類比差分並輸出該類比影像信號Sa。

相同地，某些實施例中，為了實現自動曝光機制，該第一儲存電路201可另包含一比較器201a用以比較該第一儲存電路201中一儲存電容之電壓與一參考電壓以判斷是否施行一自動曝光機制。必須說明的是，雖然第5圖繪示該比較器201a耦接在該第一儲存電路201與該差分單 元205之間，只要能夠耦接至該第一儲存電路201中該儲存電容之電壓即可，其連接位置並無特定限制。

如前所述，本發明說明某些實施例之影像感測器具有複數陣列排列的感測像素分別包含一光電轉換電路。請參照第6及7圖，第6圖為本發明說明某些實施例之包含複數感測像素之一成像系統4之示意圖，第7圖為對應第6圖之時序圖。該成像系統4包含一光源5、一驅動電路30(或一控制電路)、以6×8陣列排列的複數感測像素P10、複數輸出電路20、一類比數位轉換器35以及一處理器37，其中第一列之該等感測像素P10可定義為感測像素列R1、第二列之該等感測像素P10可定義為感測像素列R2…依此類推；第一行之該等感測像素P10可定義為感測像素行C1、第二行之該等感測像素P10可定義為感測像素行C2…依此類推。

當該驅動電路30在一第一期間P1控制該光源5開啟時，該驅動電路30同時控制全部之該光電轉換電路10同時曝光(即關閉第五閘極108)以儲存複數第一電荷量。

當該驅動電路30在一第二期間P2控制該光源5關閉時，該驅動電路30先控制第一列之該等光電轉換電路10(亦即該感測像素列R1)轉移該等第一電荷量至該等輸出電路20、再次曝光以儲存複數第二電荷量以及轉移該等第二電荷量至該等輸出電路20以致於該等輸出電路20可比較每一該第一電荷量及每一該第二電荷量以輸出對應感測像素列R1之一類比影像信號Sa。接著，該驅動電路30依序控制第二列至第六列之該等光電轉移電路10以輸出對應感測像素列R2至感測像素列R6之該類比影像信號Sa，如第7圖所示。

某些實施例中，該成像系統4可在該類比數位轉換器35之一輸入端設置一放大器用以放大該等類比影像信號Sa。最後，該等類比影像信號Sa經過該類比數位轉換器35後，該處理器37可根據對應該等感測像素P10(亦即該等光電轉換電路10)之數位影像信號Sd輸出一影像。可以瞭解的是，該成像系統4所輸出之影像已消除環境光之干擾。

某些實施例中，該第一儲存電路201及該第二儲存電路202分別包含一開關元件及一儲存電容，該開關元件用以控制該光電轉換電路10之該第一電荷量及該第二電荷量轉移至該儲存電容。

某些實施例中，該第一儲存電路201另包含一比較器用以比較該儲存電容之電壓與一參考電壓以實現一自動曝光機制。

某些實施例中該影像感測器1另包含一驅動電路用以依序產生該高準位信號及該低準位信號。

上述的第一實施例中，該影像感測器1為一全域快門影像感測器並搭配一光源5運作。以下的第二實施例中，該影像感測器1為一滾動快門影像感測器且無須配合光源運作。例如，第二實施例之影像感測器1可應用於一動作感測器(motion sensor)。

請同時參照第2、5~6及8圖所示，第8圖為本發明說明第二實施例之影像感測器之時序圖。第二實施例之影像感測器之電路架構係相同於第一實施例，其差別在於驅動電路30所送出之信號時序不同，以使第一實施例之影像感測器適用於全域快門的操作而第二實施例之影像感測器適用於滾動快門的操作。因此，第一實施例與第二實施例之影像感測器1係以相同的標號表示。

如第5~6圖所示，該影像感測器1包含複數感測像素P10、複數光電轉換電路10以及複數輸出電路20。該等感測像素P10以陣列排列，以形成複數感測像素列(例如R1~R6)以及複數感測像素行(例如C1~C8)；其中，每一該等感測像素P10包含一個光電轉換電路10且每一感測像素行C1~C8耦接一個輸出電路20。

該光電轉換電路10包含一光電元件101、一像素電容102以及一轉移電路103，如第2圖所示。如前所述，該像素電容102及該轉移電路103形成一像素緩衝電路。該光電元件101用以輸出一光電流I_L。該像素電容102用以儲存該光電流I_L為該第一電荷量Q₁或該第二電荷量Q₂；本實施例中，該第一電荷量Q₁儲存於該像素電容102一暫存期間。該轉移電路103耦接在該像素電容102與該輸出電路20間，用以控制從該像素電容102輸出該第一電荷量Q₁及該第二電荷量Q₂至一位元線70。

該輸出電路20包含一第一儲存電路201及一第二儲存電路202，故每一感測像素行C1~C8耦接一個第一儲存電路201及一個第二儲存電路202，例如透過該位元線70。該第一儲存電路201及該第二儲存電路202用以於差分運算前暫時儲存從該光電轉換電路10轉移之該第一電荷量 Q₁及該第二電荷量Q₂。

第二實施例中，每一該等光電轉換電路10用以相對一第一曝光期間儲存一第一電荷量Q₁並儲存該第一電荷量Q₁經過一暫存期間，相對一第二曝光期間依序輸出該第一電荷量Q₁(例如至該位元線70)及儲存一第二電荷量Q₂，及輸出該第二電荷量Q₂(例如至該位元線70)；其中，該暫存期間介於該第一曝光期間與該第二曝光期間之間，如第8圖所示。

本實施例中，因該影像感測器1為一滾動快門影像感測器，每一感測像素列(例如第8圖之R1~R4)之該第一曝光期間之起始時間(例如該第五閘極108關閉之一時間)彼此相差一列延遲時間，除了該列延遲時間，每一感測像素列之運作均相同。因此，每一感測像素列之該暫存期間彼此相等。因第二實施例係應用於動作感測器，該第一曝光期間與該第二曝光期間之一時間間隔不為零，亦即該暫存期間大於零。此外，根據不同偵測靈敏度，該暫存期間較佳為可調；例如，當需要較高靈敏度時，縮短該暫存期間，而當需要較低靈敏度時，延長該暫存期間，但並不以此為限。

如前所述，每一該等輸出電路20包含一第一儲存電路201及一第二儲存電路202分別用以儲存轉移自該光電轉換電路10之該第一電荷量Q₁及該第二電荷量Q₂。該等輸出電路20並用以比較該第一儲存電路201中之第一電荷量Q₁及該第二儲存電路202中之第二電荷量Q₂以輸出一類比影像信號Sa。例如，該輸出電路20另包含一差分單元205，用以比較該第一儲存電路201中之第一電荷量Q₁及該第二儲存電路202中之第二電荷量Q₂；其中，該第一儲存電路201及該第二儲存電路202例如耦接至該差分單元205之兩輸入端。

該第一儲存電路201及該第二儲存電路202分別包含一開關元件201s、202s以及一儲存電容201c、202c。該開關元件201s、202s用以控制該光電轉換電路10之該第一電荷量Q₁及該第二電荷量Q₂轉移(例如透過該位元線70)至該儲存電容201c、202c，以供該差分單元205讀取其電壓進行差分運算。

此外，如前所述，為了實現自動曝光機制，該第一儲存電路201或該第二儲存電路202另包含一比較器201a用以比較該儲存電容201c或202c之一電壓與一參考電壓Vref。由於本實施例並未搭配一光源進行操 作，因此該比較器201a可耦接於該第一儲存電路201及該第二儲存電路202其中之一，並無特定限制。

該輸出電路20之一輸出端耦接至一類比數位轉換器35，以轉換該類比影像信號Sa為一數位影像信號Sd。該數位影像信號Sd被提供至一處理器37進行後處理；其中，該處理器37例如為一數位處理器(DSP)、一微控制器(MCU)或一中央處理器(CPU)等可處理數位信號的裝置。

請參照第9圖所示，其為本發明說明第二實施例之影像感測器之運作方法之流程圖。同時參照第2及5~6圖，本實施例之影像感測器1包含複數光電元件101、複數像素緩衝電路、複數第一儲存電路201、複數第二儲存電路202以及複數差分單元205。該等第一儲存電路201及該等第二儲存電路202分別耦接於該等差分單元205。該等光電元件101用以產生光電流I_L至該等像素緩衝電路；其中，每一該等像素緩衝電路包含一像素電容102及一轉移電路103。

本實施例之運作方法包含下列步驟：於一第一曝光期間從一光電元件儲存一第一電荷量至一像素緩衝電路(步驟S91)；儲存該第一電荷量於該像素緩衝電路一暫存期間(步驟S911)；於一第二曝光期間將該像素緩衝電路之該第一電荷量轉移至一第一儲存電路(步驟S92)；該第一電荷量轉移後，於該第二曝光期間從該光電元件儲存一第二電荷量至該像素緩衝電路(步驟S93)；將該像素緩衝電路之該第二電荷量轉移至一第二儲存電路(步驟S94)；以及以一差分單元比較該第一儲存電路及該第二儲存電路中之儲存電荷量以輸出一類比影像信號(步驟S95)。

請同參照第2、5~6及9~10圖所示，第10圖為本發明說明第二實施例之影像感測器之另一時序圖。接著說明本實施例之詳細實施方式，其中，本實施例中兩相鄰感測像素列，例如顯示於第10圖之兩感測像素列R1及R2，之間除了具有一列延遲時間以外，其他運作均相同。同時，每一感測像素列的所有感測像素的運作相同。因此，本說明中，以一個感測像素P10(其包含一光電轉換電路10)以及一個輸出電路20來進行說明。此外，本實施例中的控制信號(例如第10圖中的信號等)，例如可由第5~6圖所示之驅動電路30產生。

步驟S91：首先，在一第一曝光期間，關閉該第五閘極108 一預設時間以致於該光電元件101所產生之光電流I_L不經過該第五閘極108而被釋放，因此關閉該第五閘極108的期間(亦即該第一曝光期間)可稱為該光電元件101之一有效曝光期間。接著，開啟該第三閘極106以重設該像素電容102至一預設電位或經過一預設時間。接著，關閉該第三閘極106並開啟該第四閘極107，因此該光電元件101可於該第一曝光期間儲存一第一電荷量Q₁至該像素緩衝電路之像素電容102。

步驟S911：由於本實施例之影像感測器1係應用於動作感測器，故於下一次曝光前，該第一電荷量Q₁係儲存於該像素緩衝電路之像素電容102經過一暫存期間；其中，該暫存期間較佳根據不同應用而可調且該暫存期間中該第五閘極108係被開啟。

步驟S92：該第一電荷量Q₁儲存於該像素緩衝電路經過該暫存期間後，在一第二曝光期間，關閉該光電轉換電路10之第五閘極108以致於該光電元件101所產生之光電流I_L不經過該第五閘極108而被釋放。該第二曝光期間內，在開啟該第三閘極106以重設該像素電容102之前，先同時開啟該第二閘極103b及該第一儲存電路201之第一開關201s，以將該像素電容102之第一電荷量Q₁轉移至該第一儲存電路201之儲存電容201c。換句話說，此步驟中，該像素緩衝電路之轉移電路103控制該像素緩衝電路之第一電荷量Q₁輸出至一位元線70；同時該第一儲存電路201之開關元件201s控制該像素緩衝電路之第一電荷量Q₁透過該位元線70轉移至該儲存電容201c。

步驟S93：在該第一電荷量Q₁從該像素電容102轉移至該第一儲存電路201之後，關閉該第二閘極103b及該第一開關201s並開啟該第三閘極106以重設該像素電容102至一預設電位或經過一預設時間。接著，關閉該第三閘極106並開啟該第四閘極107，該光電元件101即可儲存一第二電荷量Q₂至該像素緩衝電路之像素電容102。

步驟S94：在該第二電荷量Q₂儲存至該像素電容102之後，同時開啟該第二閘極103b及該第二開關202s以將該像素緩衝電路之像素電容102之第二電荷量Q₂轉移至該第二儲存電路202；其中，該影像感測器1從該像素緩衝電路轉移該第二電荷量Q₂至該第二儲存電路202的方式類似於轉移該第一電荷量Q₁至該第一儲存電路201。亦即，此步驟中，該像素 緩衝電路之轉移電路103控制該像素緩衝電路之第二電荷量Q₂輸出至一位元線70；同時該第二儲存電路202之開關元件202s控制該像素緩衝電路之第二電荷量Q₂透過該位元線70轉移至該儲存電容202c。然而，較佳在該像素電容102已儲存該第二電荷量Q₂時(例如開啟該第四閘極107一預設時間)立即開始轉移，例如第10圖顯示該第二閘極103b及該第二開關202s之開啟時間與該第四閘極107之關閉時間大致相同，以盡量縮短該第一電荷量Q₁儲存於該第一儲存電路201和該第二電荷量Q₂儲存於該像素電容102的時間，以減少電荷洩漏(charge leakage)。

此時，該第一儲存電路201之儲存電容201c及該第二儲存電路202之儲存電容202c分別儲存有該第一電荷量Q₁及該第二電荷量Q₂，並於該差分單元205之兩輸入端形成一第一電壓V₁及一第二電壓V₂。

驟S95：最後，以該差分單元205比較該第一儲存電路201之第一電壓V₁與該第二儲存電路202之第二電壓V₂以輸出一類比影像信號Sa。同理，較佳該第二電荷量Q₂轉移至該儲存電容202c時立即開始進行差分運算，以盡量縮短該第一電荷量Q₁儲存於該第一儲存電路201和該第二電荷量Q₂儲存於該第二儲存電路202的時間，以減少電荷洩漏。

最後，該類比影像信號Sa被輸入至一類比數位轉換器35以轉換該類比影像信號Sa為一數位影像信號Sd。

此外，本實施例之輸出電路20可另包含一比較器201a耦接於該差分單元205之兩輸入端其中之一，用以比較該第一儲存電路201之儲存電容201c之一電壓V₁或該第二儲存電路202之儲存電容202c之一電壓V₂與一參考電壓Vref，以進行曝光期間的調整。

於連續擷取影像時，該影像感測器1以第8及10圖的運作方式輸出一張影像，而擷取該影像後的其他影像具有兩種方式。請參照第11A及11B圖所示，其為本發明說明第二實施例之影像感測器連續擷取影像之時序圖。

第一種方式中，該影像感測器1以第8及10圖的運作方式輸出每一張影像，如第11A圖所示。例如，轉移該第二電荷量Q₂及比較該儲存電荷量Q₁、Q₂係於一比較期間內進行，該影像感測器1所擷取的每一張影像均包含該第一曝光期間、該暫存期間、該第二曝光期間及該比較期 間；其中，控制信號則如同第10圖所示，故於此不再贅述。

第二種方式中，該影像感測器1擷取的一第一影像包含該第一曝光期間、該暫存期間、該第二曝光期間及該比較期間，而該影像感測器1所擷取的該第一影像之後的影像(例如一第二影像)包含該暫存期間、該第二曝光期間及該比較期間而不包含該第一曝光期間，如第11B圖所示。藉此，可提高圖框率。更詳而言之，本實施例中，該第一影像之該第二曝光期間所儲存之第二電荷量Q₂並未於該第一影像產生後被重設，因而可繼續作為該第二影像之一新的第一電荷量，故該影像感測器1僅需於另一第二曝光期間儲存一新的第二電荷量即可，其中，該第二影像之該暫存期間、該第二曝光期間及該比較期間係相同於第一影像，例如參照第10圖，故於此不再贅述。

本發明說明另提供一種動作感測器(motion sensor)，其包含上述第二實施例之影像感測器1、該類比數位轉換器35以及一處理器37；例如，第6圖之影像系統4可作為本實施例之動作感測器。該影像感測器1例如為一滾動快門影像感測器，並經過第9圖之步驟S91~S95而輸出相對該等感測像素之複數類比影像信號Sa。該類比數位轉換器35用以將該等類比影像信號Sa轉換為複數數位影像信號Sd。該處理器37用以計算一影像之複數數位影像信號Sd中亮度(即灰階值)不為零之像素位置(例如重心位置)，並據以判斷一動作位置。另一實施例中，該處理器37用以計算相對一影像之該等感測像素之數位影像信號Sd中亮度不為零之一像素個數，並據以判斷一物件動作。例如，該處理器37用以比較該像素個數與至少一數目門檻值以判斷是否發生物件動作。某些實施例中，該數目門檻值可為固定的一預設門檻值。其他實施例中，該數目門檻值可根據所擷取的影像動態地調整，例如根據前一張影像之一平均值或該平均值之一比例動態地調整。

另一實施例中，為了排除雜訊的干擾，該處理器37用以計算相對一影像之該等感測像素之數位影像信號Sd中亮度不為零且大於一亮度門檻值之一像素個數及/或像素位置，並據以判斷一物件動作及/或一動作位置。同理，該亮度門檻值可為一固定值或根據所擷取的影像動態地調整。

可以瞭解的是，上述實施例中的各數值(例如感測像素個數)僅為例示而並非用以限定本發明說明。此外，利用控制信號昇緣或降緣控 制開關元件的啟閉並不限於第4及10圖所示，端視所使用的開關元件而定。

本發明說明第一實施例之影像感測器可藉由時序控制以直接比較相關於一光源及環境光之一第一電荷量及僅相關於該環境光之一第二電荷量，而非對該第一電荷量及該第二電荷量分別形成之數位影像進行差分運算，藉以消除該環境光的干擾。

如上所述，習知影像感測器使用兩張數位影像(一張對應一光源及環境光、另一張僅對應該環境光)進行差分運算以消除環境光的干擾，因而具有較高的功率消耗。因此，本發明說明提出一種影像感測器(第2、5圖)及其運作方法(第3、9圖)以及包含該影像感測器之動作感測器，其可藉由時序控制以直接於類比前端比較一第一電荷量及一第二電荷量，以消除環境光的干擾或進行動作偵測。

雖然本發明說明已以前述實施例揭示，然其並非用以限定本發明說明，任何本發明說明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明說明之精神和範圍內，當可作各種之更動與修改。因此本發明說明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

無為流程圖

Claims (20)

1. 一種影像感測器，包含：複數感測像素，以陣列排列；複數光電轉換電路，每一該等光電轉換電路用以相對一第一曝光期間儲存一第一電荷量並儲存該第一電荷量一暫存期間，相對一第二曝光期間依序輸出該第一電荷量及儲存一第二電荷量，及輸出該第二電荷量，其中，該暫存期間介於該第一曝光期間與該第二曝光期間之間；以及複數輸出電路，每一該等輸出電路包含一第一儲存電路及一第二儲存電路分別用以儲存輸出自該等光電轉換電路之該第一電荷量及該第二電荷量，並用以比較該第一儲存電路中之該第一電荷量與該第二儲存電路中之該第二電荷量以輸出一類比影像信號，其中，每一該等感測像素包含一個該光電轉換電路且每一感測像素行耦接一個該輸出電路。
2. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器，其中每一感測像素列之該暫存期間大於零且彼此相等。
3. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器，其中每一感測像素列之該第一曝光期間之起始時間相差一列延遲時間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器，其中每一該等輸出電路另包含一差分單元，用以比較該第一儲存電路中之該第一電荷量與該第二儲存電路中之該第二電荷量。
5. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器，其中該第一儲存電路及該第二儲存電路分別包含一開關元件及一儲存電容，該開關元件用以控制該光電轉換電路之該第一電荷量及該第二電荷量轉移至該儲存電容進行儲存。
6. 如申請專利範圍第5項所述之影像感測器，其中該第一儲存電路或該第二儲存電路另包含一比較器用以比較該儲存電容之一電壓與一參考電壓。
7. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器，其中該等輸出電路之輸出端耦接至一類比數位轉換器以轉換該類比影像信號為一數位影像信號。
8. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器，其中每一該等光電轉換電路包含：一光電元件，用以輸出一光電流；一像素電容，用以儲存該光電流為該第一電荷量或該第二電荷量；以及一轉移電路，耦接在該像素電容與該輸出電路間，用以控制從該像素電容輸出之該第一電荷量及該第二電荷量。
9. 一種影像感測器之運作方法，該影像感測器包含複數光電元件、複數像素緩衝電路、複數第一儲存電路、複數第二儲存電路及複數差分單元，該第一儲存電路及該第二儲 存電路分別耦接於該差分單元，該光電元件用以產生光電流至該像素緩衝電路，該運作方法包含：於一第一曝光期間從該光電元件儲存一第一電荷量至該像素緩衝電路；儲存該第一電荷量於該像素緩衝電路一暫存期間；於一第二曝光期間將該像素緩衝電路之該第一電荷量轉移至該第一儲存電路；該第一電荷量轉移後，於該第二曝光期間從該光電元件儲存一第二電荷量至該像素緩衝電路；將該像素緩衝電路之該第二電荷量轉移至該第二儲存電路；以及以該差分單元比較該第一儲存電路與該第二儲存電路中之儲存電荷量以輸出一類比影像信號。
10. 如申請專利範圍第9項所述之運作方法，其中該影像感測器包含陣列排列的複數感測像素，每一該等感測像素包含一個該光電元件及一個該像素緩衝電路，每一感測像素行耦接一個該第一儲存電路及一個該第二儲存電路，且每一感測像素列之該暫存期間大於零且彼此相等。
11. 如申請專利範圍第9項所述之運作方法，其中該影像感測器包含陣列排列的複數感測像素，每一該等感測像素包含一個該光電元件及一個該像素緩衝電路，每一感測像素行耦接一個該第一儲存電路及一個該第二儲存電路，且兩相鄰感測像素列之該第一曝光期間之起始時間相差一列延遲時間。
12. 如申請專利範圍第9項所述之運作方法，另包含：透過一轉移電路控制該像素緩衝電路輸出該第一電荷量及該第二電荷量。
13. 如申請專利範圍第9項所述之運作方法，其中該第一儲存電路及該第二儲存電路分別包含一開關元件及一儲存電容，該運作方法另包含：透過該開關元件控制該像素緩衝電路之該第一電荷量及該第二電荷量轉移至該儲存電容進行儲存。
14. 如申請專利範圍第13項所述之運作方法，另包含：比較該第一儲存電路或該第二儲存電路之該儲存電容之一電壓與一參考電壓。
15. 如申請專利範圍第9項所述之運作方法，另包含：轉換該類比影像信號為一數位影像信號。
16. 如申請專利範圍第9項所述之運作方法，其中轉移該第二電荷量及比較該儲存電荷量係於一比較期間內進行，且該運作方法所擷取的每一張影像均包含該第一曝光期間、該暫存期間、該第二曝光期間及該比較期間。
17. 如申請專利範圍第9項所述之運作方法，其中轉移該第二電荷量及比較該儲存電荷量係於一比較期間內進行，該運作方法所擷取的一第一影像包含該第一曝光期間、該暫存期間、該第二曝光期間及該比較期間；該運作方法所擷取的該第一影像之後的影像包含該暫存期間、該第二曝光期間及該比較期間。
18. 一種動作感測器，包含： 如申請專利範圍1之影像感測器，用以輸出相對該等感測像素之複數類比影像信號；一類比數位轉換器，用以將該等類比影像信號轉換為複數數位影像信號；以及一處理器，用以計算一影像之該等數位影像信號中亮度不為零之像素位置，並據以判斷一動作位置。
19. 如申請專利範圍第16項所述之動作感測器，其中該暫存期間大於零且可調。
20. 如申請專利範圍第16項所述之動作感測器，其中該影像感測器為一滾動快門影像感測器。