TW595208B - Image sensors including offset adjustment and related methods - Google Patents

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595208 五、發明說明（1) 本發明宣告南韓專利中請案號2002-26435之優先 權，其申請曰為西元2002年5月14曰，其内容在此一併做 為參考。 發明所屬之技術領域 本發明是有關於一種感測器，且特別是有關於一種 影像感測器及相關方法。 先前技術 一般而言，CMOS影像感測器包括單位像素，各具有 二極體以及M0S電晶體。CMOS影像感測器使用切換法以依 序偵測信號來形成影像。 第1圖繪示用於習知CMOS影像感測器内之斜坡（ramp) 比較類比數位轉換器。參考第1圖，該斜坡比較類比數位 轉換器包括複數像素11，複數相關雙倍取樣（correlated double sampling，CDS)電路15，斜坡信號產生器21，複 數比較器1 7，計數器2 3以及複數栓鎖器1 9。 當各像素1 1回應於入射光而產生電性信號（比如，類 比信號）時，該電性信號係透過耦合至該像素之資料線1 3 而輸入至CDS電路15。各CDS電路15接收電性信號，進行 相關雙倍取樣，並輸出該取樣信號至關於該CDS電路1 5之 比較器1 7。 該斜坡信號產生器2 1回應於斜坡致能信號（E N 1 )而輸 出斜玻信號（OUT)。各比較器17透過正（+ )端而接收該斜 玻信號’而透過該負（一）端而接收該CDS電路1 5之該輸出 信號。該比較器1 7比較所接收之信號並提供比較信號

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(COMP)(有關於該比較結果）至栓鎖器IQ。 回應於計數器致能信號（EN2)，該計數器23開始 數，而該計數器2 3之輸出信號至輸入至各栓鎖器丨9。 第2圖是第1圖之轉換器之時序圖。參考第1與2圖， 回應於各別之致能信號（EN1 ，EN2)，該計數器23與該斜 坡信號產生器2 1係同時致能。因此，該計數器2 3開始計 數，而各栓鎖器1 9栓鎖住各計數值。 如果該斜坡信號（OUT)之電位高於CDS電路15之輸出 信號之電位，相關比較器1 7之輸出信號（C0MP)從’，低，，邏 輯電位轉態至’’高’’邏輯電位。回應於該比較器1 7之輸出 信號（C 0 Μ P )之轉態，該栓鎖器1 9栓鎖住所接收之計數 值。因此，由各像素1 1所產生之類比信號係轉換成數位 信號。 如果沒有入射光照射像素1 1 ，相關之栓鎖器1 9在理 想上要輸出數位信號"〇 "。然而，即使沒有入射光照射著 像素1 1 ，因為，比如該像素1 1之漏電路所導致之暗電流 (dark current) ;CDS電路15之偏差；比較器17之偏差； 及/或斜坡信號產生器21之偏差，相關之栓鎖器19可能不 會輸出數位信號” 〇” 。 因此，如果CDS電路15之偏差；比較器17之偏差；及 /或斜坡信號產生器2 1之偏差增加的話，該斜坡比較類比 數位轉換器1 0之動態範圍將會減少。 發明内容 根據本發明實施例，一種影像感測器包括：一光感

第6頁 595208 五、發明說明（3) 元件，產生有關於照射於其上之光之一電性信號；以及 一斜坡信號產生器，產生一斜坡信號。該斜坡信號之產 生係回應於一斜坡致能信號之致能而開始。在該斜坡信 號致能後及在該斜坡信號開始產生後，一偏差調整電路 產生一計數器致能信號。一計數器回應於該計數器致能 信號之產生而開始計數；以及一栓鎖器回應於該斜坡信 號及有關於照射該光感元件之入射光之該電性信號之一 比較而栓鎖一計數器輸出。 該偏差調整電路比較該斜坡信號與一參考信號，並 回應於該比較結果而致能該計數器致能信號。當該斜坡 信號等於該參考信號時，該偏差調整電路會致能該計數 器致能信號；而當開始產生該斜坡信號時，該斜坡信號 不等於該參考信號。該參考信號可為由一DC電壓源所產 生之一 DC電壓。甚至，該參考信號可為由一光學黑像素 所產生之一電性信號；其中該光學黑像素為避光之一第 二光感元件。 此外，在與該斜坡信號相比較之前，有關於照射該 光感元件之入射光之該電性信號係受到相關雙倍取樣之 處理。當該斜坡信號等於該參考信號時，該偏差調整電 路致能該計數器致能信號；以及當開始產生該斜坡信號 時，該斜坡信號不等於該參考信號。該偏差調整電路比 較該斜坡信號與一參考信號並回應於該比較結果而致能 該計數器致能信號；其中該參考信號在與該斜坡信號相 比較之前係受到相關雙倍取樣之處理。該參考信號可為

595208 五、發明說明（4) 由一DC電壓源所產生之一DC電壓。甚至，該參考信號為 由一光學黑像素所產生之一電性信號，其中該光學黑像 素包括避光之一第二光感元件。該光感元件包括排列於 一陣列之列與行中之複數光感元件之一，而各光感元件 有關於受感測之一影像之一像素。 根據本發明之其他實施例，一種感測影像之方法包 括：產生有關於照射一光感元件之光之一電性信號之步 驟；以及回應於一斜坡致能信號之致能而開始產生一斜 坡信號之步驟。在該斜坡信號致能後及在該斜坡信號開 始產生後，可產生一計數器致能信號；以及回應於該計 數器致能信號之產生而開始計數。回應於該斜坡信號及 有關於照射該光感元件之光之該電性信號之一比較而栓 鎖一計數值。因此，可延遲該計數器致能信號之致能， 直到開始產生該斜坡信號。 產生該計數器致能信號包括之步驟：比較該斜坡信 號與一參考信號；以及回應於該比較而產生該計數器致 能信號之步驟。產生該計數器致能信號之步驟包括：當 該斜坡信號等於該參考信號時，產生該計數器致能信號 之步驟。當開始產生該斜坡信號時，該斜坡信號不等於 該參考信號；該參考信號可為由一DC電壓源所產生之一 DC電壓。該參考信號可為由一光學黑像素所產生之一電 性信號；其中該光學黑像素包括避光之一第二光感元 件。 在與該斜坡信號相比較之前，有關於照射該光感元

595208 五、發明說明（5) 件之入射光之該電性信號係受到相關雙倍取樣之處理。 產生該計數器致能信號之步驟包括：當該斜坡信號等於 該參考信號時，致能該計數器致能信號之步驟；以及當 開始產生該斜坡信號時，該斜坡信號不等於該參考信 號。產生該計數器致能信號之步驟包括：比較該斜坡信 號與一參考信號並回應於該比較結果而致能該計數器致 能信號之步驟；其中該參考信號在與該斜坡信號相比較 之前係受到相關雙倍取樣之處理。該參考信號可為一 DC 電壓；及/或該參考信號包括由一光學黑像素所產生之一 電性信號；其中該光學黑像素包括避光之一第二光感元 件。甚至，該光感元件包括排列於一陣列之列與行中之 複數光感元件之一；且各光感元件有關於正被感測之一 影像之一像素。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更 明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式， 作詳細說明如下： 實施方式： 本發明將參考附圖而描述，附圖顯示本發明之實施 例。然而，本發明可實施成許多不同形式，而不被本文 所描述之實施例所限制。甚至，該些實施例係提供完整 揭露，並對習知此技者完全表達本發明之範圍。要了 解，當某一元件稱為π耦合π或”連接’’至另一元件時，其 可直接耦合或連接至另一元件，也可有中介元件存在於 其間。相對的，當某一元件稱為”直接耦合’’或’’直接連

595208 五、發明說明（6) 接n至另一元件時，則沒有中介元件存在於其間。在此所 用之名詞係為其常用意思，除非另有定義。 參考苐3圖，影像感測裔3 0包括·像素陣列4 〇，轉換 電路50，產生斜坡信號ROUT之斜坡信號產生器65，以及 偏差調整電路72。該影像感測器30將入射光在CMOS影像 感測器内所產生之類比信號轉換成數位信號。 該像素陣列4 0包括排成行列之複數光感 (photosensitive)元件41。各光感元件41包括像素元 件，該像素元件可包括能回應於入射光而產生光電 (photo-charge)或電性信號之元件。亦即，各光感元件 4 1可有關於受感測影像之像素。 因此’各光感元件41透過有關於該光感元件41之相 關資料線4 3而產生光電或電性信號。各光感元件4 1可感 測影像之一部份並回應於該影像而產生電性信號。如所 示般，複數光感元件4 1 (比如一行）可有關於單一資料線 4 3 ’並提供切換使得一次只有一個光感元件電性連接至 一資料線。比如，在一列中之所有光感元件可同時耦合 至相關之資料線43。 該轉換電路5 0包括複數比較器5 5，複數栓鎖器6 1與 計數器63。該轉換電路50接收該斜坡信號（ROUT)以及各 光感元件4 1之輸出信號；比較所接收之信號；且根據比 較結果而產生有關於該光感元件41所產生之信號之數位 信號。該斜坡信號產生器65回應於斜坡致能信號（RM_EN) 而產生隨時間改變之該斜坡信號（ROUT)。

第10頁 595208 五、發明說明（7) 各比較器55接收該斜坡信號（R〇UT)以及光感元件41 之輸出信號，並比較所接收之信號。根據比較結果，各 比較器55產生具有兩種態其中之一之比較信號（C0MP)， 此兩態為第一態（比如，邏輯π低”電位）與第二態（比如， 邏輯π南”電位）。 該計數器6 3回應於該偏差調整電路7 2所產生之計數 器致能信號（CNT — EN)而開始往上（或往下）計數。該計數 器6 3之輸出信號係輸入至各栓鎖器6 1。各栓鎖器6丨接收 該計數器6 3之輸出信號，並回應於相關比較器5 5之輸出 信號（C0MP)而栓鎖該計數器63之輸出信號。 該偏差調整電路7 2可利用參考比較器7 3而實施。該 參考比較器73接收並比較該斜坡信號（ROUT)與參考信 號，並回應於比較結果而產生計數器致能信號 (C NT一EN)。該計數器致能信號輸入至該計數器。因 此，該轉換電路5 〇將類比信號轉換成數位信號。在此， 該參考電壓可為DC電壓74。 第5圖是根據本發明之實施例之比如為影像感測器3 〇 之信號轉換電路之操作時序圖。參考第3與5圖，將詳細 解釋根據本發明之該影像感測器3 〇之操作。 該斜坡信號產生器65回應於斜坡致能信號（rlEN)而 產生斜坡信號（ROUT)，該斜坡信號（R〇UT)係輸入至各比 較器55之正（+ )輸入端。該參考比較器73接收並比較dc電 壓74(透過負輸入端而接收）以及該斜坡信號（R〇UT)(透過 正輸入端而接收）。如果該DC電壓74之電位高於該斜坡信

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五、發明說明（8) 號（ROUT)之電位，該參考比較器73產生 位）之計數器致能信號（CNT—EN)。 ％邏輯 於失能之計數器致能信號而維拄认* ^ °十數器 低”電 63回應於失能之計數器致能信號而維持於&忒计： 即，當計數器致能信號為失能態時，該計二亦 數。 Λ σΤ敌态6 3並不計 如果該DC電峻（4之電位等於或低於該 (rout)之電位，該參考比較器73之輸出信 邏輯"低”電位（失能）轉態至邏輯"高"電ϋτ-ΕΝ)從 致能之計數器致能信號（CNT — EN)係輸入至兮此而已 因此，回應於已致能之計數器致能信號(m“EN) 1二 數1§63數位地往上（或往下）計數。因為，节·； 十 該輸出信號輸入至該栓鎖器61，該栓鎖器心 器6 3之該輸出信號。 ^。十數 亦即，該斜坡信號開始不同於該參考信號，使得該 參考比較器7 3開始產生失能之計數器致能信號。當^ ^ 坡信號等於該參考信號時，該參考比較器7 3產生致^之 計數器致能信號。雖然在此所討論之從計數器致能信號 從失能轉態成致能乃發生於當該斜坡信號等於該參考信 號時，要了解，根據該參考比較器及/或其傳輸延遲，該 轉態也可發生於當該斜坡信號等於或大於該參考信號之 時。 各比較器5 5接收相關光 斜坡信號（ROUT)，並比較， 元件41之輸出信號之電位高 烕元件41之輸出信號以及該 接收之信號。如果相關光感 於該斜破信號（R〇UT)之電 595208 五、發明說明（9) 位，該比較器5 5輸出邏輯"低”電位。然而，當該斜玻信 號（ROUT)之電位等於或大於該光感元件41之輸出信號之 電位，該比較器5 5之輸出信號從邏輯”低”電位轉態至邏 輯π高”電位。因此，該栓鎖器6 1回應於轉態至邏輯，，高M 電位之該比較信號（COMP)而栓鎖該計數器63之目前輸出 信號（計數值）。 因而，如果該斜坡信號（ROUT)之電位等於該光感元 件4 1之輸出信號之電位，該栓鎖器6 1栓鎖該計數器6 3之 輸出#號（計數值），因而將該光感元件4 1之類比輸出信 號轉換成該計數器6 3之數位輸出信號（計數值）。亦即， 該栓鎖器6 1接收該計數器6 3之數位輸出信號；而如果該 斜坡彳§號（ROUT)之電位等於該光感元件41之輸出信號之 電位，該栓鎖器6 1栓鎖該數位信號，該數位信號為該計 數器63之輸出信號。 第4圖是用於根據本發明之第二實施例之⑶⑽影像感 測器中之影像感測器3 1之圖示。參考第4圖，該影像感測 器31包括像素陣列40，複數CDS電路51，轉換電路50，斜 坡信號產生器65，參考CDS電路71以及偏差調整電路72。 該偏差調整電路7 2可利用參考比較器7 3而實施。 該影像感測器3 1之該像素陣列4 〇，轉換電路5 〇，斜 坡仏號產生器6 5 ’偏差調整電路7 2之結構及操作係相同 於第3圖之該像素陣列4〇，轉換電路5〇，斜坡信號產生器 6 5與偏差調整電路7 2之結構及操作。現將解釋該c D s電路 51與參考CDS電路71之結構。

第13頁 595208 五 發明說明（ίο) 各CDS電路51透過資料總〇 樣結果之取樣信號。該取樣传认〇λ雙倍取 路51之比較器55之㈠輸入端“虎疋輪入至相關於該CDS電 考電壓，執行相關雙倍取電，71接收參 CDS電路Π之取樣信號係輸產生^樣信號。該參考 入端。在此，該參考電壓較好至曰t參考比較器73之（〜）輪 考比較器73所產生之計數電壓74。回應於該參 器63開始往上（或往下）計Ϊ致= ^fCNT_EN)，該計數 輸入至各栓鎖器61。 μ叶數器63之輸出信逯係 如上述，第5圖為根據本發 感測器31之信號轉換電路之操•時序圖“參考〜：J影像 J操：將詳細解釋根據本發明之實施例之影像感測器31 该斜坡信號產生器65回應於斜坡致能信號（RiEn 產生輸入至各比較器55之斜坡信號（R〇UT)。該參考比較 器73接收與比較該參考CDS電路71之輸出信號與該斜坡信 號（ROUT)。如果该參考CDS電路71之輸出信號之電位高於 該斜坡信號（ROUT)之電位，該參考比較器73產生輸入至 該計數器63之失能之計數器致能信號（CNT_EN)。因此， 該計數器63回應於失能之計數器致能信號（CNT一EN)而維 持於失能態。亦即，當計數器致能信號（CNT_EN)為失能 時，該計數器6 3並不計數。 如果該斜坡信號（ROUT)之電位等於該參考CDS電路71

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五、發明說明（11) 之輸出信號之電位，該參考比較器7 3之輸出信號 (CNT一EN)從邏輯’’低"電位（失能）轉態至邏輯，，高”電位（致 能），因而已致能之計數器致能信號（CNT一EN)係輸入至該 計數器6 3。因此，該計數器6 3回應於已致能之計數器致 能信號（CNT一EN)而開始數位地往上（或往下）計數。因為 該計數器6 3之輸出信號係輸入至該栓鎖器6 1 ，該栓鎖器 6 1接收該計數器6 3之輸出信號。 各比較器5 5接收C D S電路5 1之輸出信號及該斜坡信號 (R 0 U T )，並比較此兩個信號。如果相關之c D S電路5 1之輸 出信號之電位高於該斜坡信號（ROUT)之電位，該比較器 5 5維持邏輯”低”電位之輸出。然而，如果該斜坡信號 (ROUT)之電位等於相關CDS電路51之輸出信號之電位，該 比較器5 5之輸出信號從邏輯π低π電位轉態至邏輯”高"電 位。因此，回應於該比較信號（C0MP)轉態至邏輯”高"電 位，該栓鎖器6 1栓鎖相關之計數器6 3之目前輸出信號。 因而，如果該斜坡信號（R 0 U T )之電位等於相關之C D S 電路5 1之輸出信號之電位，相關之栓鎖器6 1栓鎖該計數 器63之輸出信號（計數值），因而將該CDS電路51之輸出信 號轉換至該計數器6 3之數位輸出信號（計數值）。 因為該參考比較器73接收該參考CDS電路71之輸出信 號’如果輸入至該參考CDS電路71之該DC電壓74沒有變 巧’理想上，該參考比較器7 3可進行輸入信號” 〇，，之比較 操作。因此’因為該計數器6 3可從該輸入信號，，〇 ,，計數’ 該检鎖器6 1可輸出數位信號"〇 ” 。

第15頁 595208 五、發明說明（12) ▲在此例下’如果斜坡信號（R〇UT)之初始電位稍微低 於該CDS電路5 1之輸出信號之電位，可保證該參考比較器 73之輸出信號會在既定時間之後改變。因為發生於該影 像感測器3 1内之偏差可自動調整，可減少該影像感測器 3 1之動態範圍之損失。 第6圖是根據本發明之第三實施例之用於CMOS影像感 測，内之影像感測器丨〇 〇之圖示。參考第6圖，該影像感 測器1 0 0包括像素陣列4 〇，光學黑像素（〇 p t丨c a丨b 1 a c k P l x e 1 )陣列9 0，轉換電路5 〇，斜坡信號產生器6 5與偏差 調整電路1 1 2。該像素陣列4 〇包括排列於二維行列之複數 光感元件41 ，而各光感元件41相關於該像素陣列40之一 相關像素。回應於入射光，各光感元件4 1產生輸入至相 連之資料線4 3之相關電性信號。 該光學黑像素陣列9 0包括複數光學黑像素9 1。該光 學黑像素9 1可排列於一維之行中。回應於入射光，各光 學黑像素9 1產生輸入至相連之資料線9 3之相關電性信 號。各光學黑像素91可包括避光之光感元件。 該轉換電路5 0之結構與功能係相同於第3圖之轉換電 路50。亦即，該轉換電路5〇接收該斜坡信號（ROUT)與光 感元件4 1之輸出信號，比較所接收之信號，並根據比較 結果而產生有關於該光感元件4 1之輸出信號之數位信 號。各比較器55接收並比較該斜坡信號（R⑽T)與相關之 光感元件4 1之輸出信號，並產生比較信號（C 0 Μ P )。該偏 差調整電路112包括參考比較器113。

第16頁 595208 五、發明說明（13) 該參考比較器1 1 3透過（-）輸入端接收該光學黑像素 91之輸出信號，並透過（-）輸入端接收該斜坡信號 (R 0 U T )。該參考比較器1 1 3比較所接收之信號，並透過其 輸出端而輸出計數器致能信號（CNT一EN)。該計數器致能 信號輸入至該計數器6 3。 參考第5與6圖，現將詳細解釋根據本發明實施例之 該影像感測器1 0 0之操作。該斜坡信號產生器6 5回應於斜 坡致能信號（RM 一 EN)而產生輸入至各比較器55與參考比較 器1 1 3之斜坡信號（ROUT)。該參考比較器1 1 3接收與比較 該斜坡信號（ROUT)以及該光學黑像素91之輸出信號，並 回應於比較結果而產生計數器致能信號（CNT_EN)。該計 數器致能信號（CNT-EN)輸入至該計數器63。 如果該光學黑像素9 1之輸出信號之電位高於該斜坡 信號（ROUT)之電位，該參考比較器丨13產生輸 入 至該計數 器63之失能之計數器致能信號（CNT_EN)。因此，該計數 器63回應於失能之計數器致能信號（CNT一EN)而維持於失 能態。亦即，回應於失能之計數器致能信號（CNT_EN)， 該計數器6 3並不計數。 如果該光學黑像素9 1之輸出信號之電位等於該斜坡 仏號（ROUT)之電位，該參考比較器113產生輸入至該計數 ^ 6 3之致能之計數器致能信號（c N T — E N )。因此，該計數 益63回應於已致能之計數器致能信號（CNT一EN)而開始數 位地往上或往下計數。因為該計數器6 3之輸出信號係輸 入至該检鎖器6 1 ，該栓鎖器6〖接收該計數器6 3之輸出信 第17頁 595208 五、發明說明（14) 號。 各比較器5 5接收光感元件4 1之輸出信號及該斜玻信 號（R 0 U T )，並比較此兩個信號。如果光感元件4 1之輸出 信號之電位高於該斜坡信號（R0UT)之電位，該比較器55 產生邏輯'’低”電位。然而，當該斜坡信號（r 〇 U τ )之電位 等於光感元件4 1之輸出信號之電位，該比較器5 5之輸出 信號從邏輯”低”電位轉態至邏輯，，高”電位。因此，回應 於邊比較信號（C 0 Μ P )轉態至邏輯’’高，’電位，該栓鎖器6 1 栓鎖相關之計數器6 3之輸出信號（計數值）。 第7圖是根據本發明之第四實施例之用KCM〇S影像感 測器内之影像感測器1 〇 1之圖示。參考第7圖，該影像感、 測器1 0 1包括像素陣列4 〇，光學黑像素陣列9 〇，複數c D S 電路51 ，轉換電路50，斜坡信號產生器65，參考CDS電路 111與偏差調整電路112。該偏差調整電路112可利用參考 比較器1 1 3而實施。 各C D S電路5 1接收相關之光感元件4 1之輸出信號，進 行相關雙倍取樣，並產生輸入至比較器5 5之取樣信號。 該參考CDS電路1 1 1接收光學黑像素91之輸出信號，進行 相關雙倍取樣，並產生取樣信號。該參考比較器1 1 3接收 並比較该參考CDS電路111之輸出信號與該斜坡信號產生 器65所輸出之斜坡信號（R0UT)，並產生輸入至該計數器 63之計數器致能信號（CNT_EN)。 參考第5與7圖，現將詳細解釋根據本發明實施例之 該影像感測器1 0 1之操作。如果該參考C D S電路1 1 1之輸出

第18頁 595208 五、發明說明（15) 信號之電位高於該斜坡信號（R 0 U T )之電位，該參考比較 器113產生輸入至該計數器63之失能之計數器致能信號 (CNT一EN)。如果該參考CDS電路111之輸出信號之電位等 於遠斜坡彳吕號（1^〇[]1')之電位’該參考比較器113產生輸入 至該計數器63之致能之計數器致能信號（CNT 一 EN)。因 此，該計數器6 3回應於已致能之計數器致能信號 (C N T一E N )而開始數位地往上或往下計數。因為該計數器 6 3之輸出信號係輸入至該栓鎖器6 1，該栓鎖器6丨接收^ 計數器6 3之輸出信號。 ~ 各比較器5 5接收並比較相關之C D S電路5 1之輸出信號 及該斜坡信號（ROUT)。如果CDS電路51之輸出信號之電位 高於該斜坡信號（ROUT)之電位，該比較器55產°生~邏輯，，低 ”電位。然而，如該斜坡信號（ROUT)之電位等於光感元件 41之輸出信號之電位’該比較器55之輸出信號從邏輯，，低 ’’電位轉態至邏輯'’高"電位。因此，回應於該比較信號 (C0MP)轉態至邏輯”高”電位，該栓鎖器61栓鎖該計°數器 6 3之輸出信號（計數值）。 α 、第8圖疋根據本發明之第五實施例之用於CMOS影像感 測器内之影像感測器1 3 0之圖示。參考第8圖，該影像感 測器130包括：像素陣列40 ;光學黑像素陣列14〇';轉換 電路50 ·，斜坡信號產生器65 ; N個參考比較器157、159與 1 6 1 ;以及決定電路1 6 3。 ' 學 該光學黑像素陣列1 4 0包括排 黑像素1 4 1。回應於入射光，各 列於光學

黑像素1 4 1產生電

Ϊ1Η 第19頁 595208 五、發明說明（16) 性信號，並將該信號輸入至相連之資料線1 4 3。 該轉換電路5 0之結構與功能係相同於第3圖之轉換電 路5 0。各參考比較器1 5 7、1 5 9與1 6 1接收該斜坡信號產生 器6 5輸出之該斜坡信號（R 〇 U T )以及透過相關之資料線1 4 3 而接收相關之光學黑像素1 4 1之輸出信號；比較所接收之 信號；以及回應於比較結果而產生比較信號 (R C 0 Μ P 1〜R C 0 Μ P N )。該比較信號係輸入至該決定電路 163 〇 該決定電路163接收該輸出信號（RC0MP1〜RC0MPN); 決定在第一態（比如，邏輯”低”電位）下之輸出信號之數 量以及在第二態（比如，邏輯”高”電位）下之輸出信號之 數量；並產生相關於決定結果之計數器致能信號 (CNT一ΕΝ)。該計數器致能信號輸入至該計數器63。比 如，如果在邏輯”高"態下之輸出信號之數量等於或大於 N/2 ’該決定電路163產生輸入至該計數器63之致能之該 计數器致能信號（C N T 一 E N )。然而，比如，如果在邏輯”低 態下之輸出信號之數量等於或大於N/2，該決定電路 163產生輸入至該計數器63之失能之該計數器致能信號 (CNT—EN)。 因此，根據本發明實施例之影像感測器丨3 〇包括排列 於複數行上之光學黑像素1 4 1，並決定該些參考比較器 1 5 7〜1 6 1之輸出信號之態，各參考比較器有關於一行。因 為計數器致能信號（CNT一EN)係根據決定結果而致能，可 調整各別像素所產生之偏差差異。考量複數光學黑像素

BHHI I1M 第20頁 595208 五、發明說明（17) 之偏差，可提供正確之偏差。該影像感測器1 3 0之操作可 參考上述實施例而更了解。 第9圖是根據本發明之第六實施例之用於C Μ 0 S影像感 測器内之影像感測器1 3 1之圖示。參考第9圖，該影像感 測器1 3 1包括：像素陣列4 0 ;光學黑像素陣列1 4 0 ;轉換 電路50 ;複數CDS電路51 ;斜坡信號產生器65 ;複數參考 CDS電路151〜155 ;N個參考比較器157〜161 ;以及決定電 路163。各參考CDS電路15卜155接收有關於該參考CDS電 路之資料線1 4 3之輸出，執行相關雙倍取樣，並產生取樣 信號。各參考比較器1 5 7〜1 6 1接收該斜坡信號產生器6 5輸 出之該斜坡信號（R 0 U T )以及相關於該參考比較器之參考 CDS電路之輸出信號；比較所接收之信號；以及產生比較 信號（R C Ο Μ P 1〜R C Ο Μ P N )。該比較信號係輸入至該決定電路 163 〇 該決定電路163接收該輸出信號（RCOMP1〜RCOMPN); 決定在第一態下之輸出信號之數量以及在第二態下之輸 出信號之數量；並產生相關於決定結果之計數器致能信 號（CNT — EN)。該計數器致能信號輸入至該計數器μ。如 果在該第二態下之輸出信號之數量等於或大於Ν/2，該決 定電路163產生要輸入至該計數器63之致能之該計數器致 能信號（CNT — EN)。如果在該第一態下之輸出信號之數量 大於Ν/2，該決定電路163產生要輸入至該計數器63之失 能之該計數器致能信號（CNT —ΕΝ)。 因此，根據本發明實施例之影像感測器1 3 1包括排列

第21頁 595208 五、發明說明（18) 於複數行上之光學黑像素1 4 1 ’並決定該些參考比較器 157〜161之輸出k號之態’各參考比較器有關於一行。因 為什數器致能彳§號（C N T 一 E N )係根據決定結果而致能，可 調整各別像素所產生之偏差差異。該影像感測器丨3 1之操 作可參考上述實施例而更了解。 第10圖是用於第8與9圖中之該決定電路ΐβ3之電路 圖。第1 0圖所示之該決定電路1 6 3接收五個參考比較器所 產生之比較信號（RCOMP卜RC0MPN)。該決定電路163包括 複數加法器16 5〜177，AND閘179與R-s正反器181。較好是 各加法器1 6 5〜1 7 7為半加法器。 該加法器165接收比較信號（RC0MP1與RC0MP2);進行 加法；因而輸出總和（S )至該加法器1 6 7以及輸出進位（c ) 至該加法器1 7 3。該加法器1 6 7接收該加法器1 6 5之輸出信 號（S )以及該比較信號（R C 0 Μ P 3 );進行加法；因而輸出 總和（S )至該加法器1 6 9以及輸出進位（C )至該加法裔 1 7 3。該加法器1 6 9接收該加法器1 6 7之輸出信號（S )以及 該比較信號（R C Ο Μ Ρ 4 );進行加法；因而輸出總和（s )至 該加法器1 7 1以及輸出進位（C )至該加法器1 7 3。該加法器 1 7 1接收該加法器1 6 9之輸出信號（S)以及該比較信號 (RCOMP5);進行加法；因而輸出總和（S)至該AND閘179以 及輸出進位（C )至該加法器1 7 7。 該加法器1 7 3接收加法器1 6 5輸出之進位（c )以及加法 器1 6 7輸出之進位（c );進行加法；因而輸出總和（s )至該 加法器175。該加法器175接收加法器173輸出之總和（S)

595208 五、發明說明（19) 以及加法器1 6 9輸出之進位（C );進行加法；並輸出辨和 (S)至該加法器177。該加法器177接收加法器175輸^之 總和（S )以及加法器1 7 1輸出之進位（c );進j亍加法'因而 輸出總和（S )至該A N D閘1 7 9。 / ’ 該A N D閘1 7 9接收該加法器1 7 1之輸出信號（s )以及該 加法器1 7 1之輸出信號（S );進行及邏輯操作；並輸出f 果至該R-S正反器181之設定端（S)。該R-S正反器丨^透°過 該設定端（S)而接收該AND閘179之輸出信號，透^重設端 (1〇而接收重設信號（1^3£1')，並在輸出端（〇產生一$數 器致能信號（CNT —EN)。 ° 比如，當該重設信號（RESET)為邏輯，，低”電位，比較 信號R C 0 Μ P 1〜R C 0 Μ P 3處於該第二態（邏輯’’高”電位"），而 且比較#號RC0MP4與RC0MP5處於該第^態（i羅短π彳$ " ®你 ”時；該決定電路163產生致能之計數器致號低電位 (CNT一ΕΝ)。然而，當該重設信號（RESET)為邏輯”低，，電 位，比較信號RC0MP1與RC0MP2處於該第二態，以及比較 信號RC0MP3〜RC0MP5處於該第一態時，該決定電路163產 生失能之計數器致能信號（CNT_EN)。 因此’該決定電路1 6 3接收N個參考比較器之輸出信 號，且如果在該第二態下之該輸出信號之數量大於N/2， 該決定電路1 6 3產生致能之計數器致能信號（c N τ _ E N )。然 而，如果在該第一態下之該輸出信號之數量小於N / 2，該 決定電路1 6 3產生失能之計數器致能信號（CNT_EN )。 如上述，根據本發明實施例之信號轉換電路（比如影

第23頁 595208 五、發明說明（20) 像感測器）與偏差調整方法可自動調整發生於信號轉換時 之偏差。根據本發明實施例之信號轉換電路（比如影像感 測器）與偏差調整方法可自動校正或調整CDS電路、比較 器及/或斜坡信號產生器之偏差，使得信號轉換電路（比 如影像感測器）可維持根據其解析度之動態範圍。本發明 實施例可提供能自動調整在信號轉換時所產生之偏差以 維持信號轉換電路（比如影像感測器）之動態範圍之信號 轉換電路（比如影像感測器）及其方法。 根據本發明實施例，一種影像感測器包括：一光感 元件，一轉換電路與一偏差調整電路。該件回應於入射 光而產生一電性信號。該轉換電路接收並比較一斜坡信 號與該電性信號，並根據該比較結果而產生有關於該電 性信號之一數位信號。該偏差調整電路比較該斜坡信號 與一參考信號，並產生有關於該比較結果之一致能信 號。該轉換電路回應於該致能信號而致能。 該參考信號可為一直流（D C )信號。該轉換電路包 括：一比較器，一計數器與一栓鎖器。該計數器接收並 比較該斜坡信號與該電性信號，並根據該比較結果而產 生具一第一態或一第二態之一之一比較信號。該計數器 回應於該致能信號而數位計數。該栓鎖器接收該計數器 之輸出信號。回應於該比較信號之轉態，該栓鎖器栓鎖 該計數器之輸出信號並產生一數位信號。 如果該斜坡信號之該電位等於該電性信號之該電 位，該轉換電路輸出有關於該電性信號之該數位信號。

第24頁 595208 五、 發明說明（21) 該 轉 換 電 路 包 括 ： 計 數 器 回 應 於 該 致 能 信 號 而 數 位 計 數 ； 以 及 一 栓 鎖 器 接 收 該 計 數 器 之 該 輸 出 信 號 〇 如 果 該 斜 坡 信 號 之 該 電 位 等 於 該 電 性 信 號 之 該 電 位 y 將 該 計 數 器 之 該 輸 出 信 號 當 成 該 數 位 信 號 而 fm 出 〇 根 據 本 發 明 之 其 他 實 施 例 一 種 信 號 轉 換 電 路 包 括 • —一 光 感 元 件 一 第 一 相 關 雙 倍 取 樣 電 路 轉 換 電 路 一一 第 二 相 關 雙 倍 取 樣 電 路 以 及 一 偏 差 調 整 電 路 〇 該 光 感 元 件 回 應 於 入 射 光 而 產 生 一 電 性 信 號 〇 該 第 一 相 關 雙 倍 取 樣 電 路 接 收 該 電 性 信 號 j 執 行 相 關 雙 倍 取 樣 ， 並 輸 出 一 第 一 取 樣 信 號 〇 該 轉 換 電 路 接 收 與 比 較 -— 斜 坡 信 號 與 該 第 一 取 樣 信 號 y 產 生 一一 第 • 一 比 較 結 果 ， 並 根 據 該 第 一 比 較 結 果 而 fm 出 有 關 於 該 電 性 信 號 之 數 位 信 號 〇 該 第 二 相 關 雙 倍 取 樣 電 路 接 收 • 一 參 考 信 號 9 執 行 相 關 雙 倍 取 樣 並 輸 出 _ 一 第 二 取 樣 信 號 〇 該 偏 差 調 整 電 路 接 收 並 比 較 該 斜 坡 信 號 與 該 第 二 取 樣 信 號 產 生 一 第 二 比 較 結 果 並 出 有 關 於 該 第 二 比 較 結 果 之 一 致 能 信 號 〇 該 轉 換 電 路 係 回 應 於 該 致 能 信 號 而 致 能 〇 根 據 本 發 明 之 其 他 實 施 例 J _ 一 種 信 號 轉 換 電 路 包 括 • 一 像 素 一 光 學 黑 像 素 一 轉 換 電 路 J 以 及 一 偏 差 調 整 電 路 〇 該 像 素 回 應 於 入 射 光 而 產 生 _ 一 第 一 電 性 信 號 0 該 光 學 像 素 回 應 於 該 入 射 光 而 產 生 一 第 二 電 性 信 號 〇 該 轉 換 電 路 接 收 與 比 較 ，丨丨幽 斜 坡 信 號 與 該 第 電 性 信 號 產 生 一 第 一 比 較 結 果 並 根 據 該 第 一 比 較 結 果 而 輸 出 有 關 於 該 第 _一 電 性 信 號 之 _丨一 數 位 信 號 〇 該 偏 差 調 整 電

第25頁 595208 五、發明說明（22) 路比較該第二電性信號與該斜坡信號，產生一第二比較 結果，並輸出有關於該第二比較結果之一致能信號。在 此，該轉換電路係回應於該致能信號而致能。 根據本發明之其他實施例，一種信號轉換電路，包 括：一像素，一光學黑像素，一第一相關雙倍取樣電 路，一轉換電路，一第二相關雙倍取樣電路，以及一偏 差調整電路。該像素回應於一入射光而產生一電性信 號。該第一相關雙倍取樣電路接收該電性信號，執行相 關雙倍取樣，並輸出一第一取樣信號。該轉換電路接收 與比較一斜坡信號與該第一取樣信號，產生一第一比較 結果，並輸出有關於該第一比較結果之一數位信號。該 第二相關雙倍取樣電路接收該光學黑像素之該輸出信 號，執行相關雙倍取樣，並輸出一第二取樣信號。該偏 差調整電路比較該斜坡信號與該第二取樣信號，產生一 第二比較結果，並輸出有關於該第二比較結果之一致能 信號。該轉換電路係回應於該致能信號而致能。 該轉換電路包括：一比較器，一計數器與一栓鎖 器。該比較器接收並比較該斜坡信號與該第一取樣信 號，並輸出具相關於該第一比較結果之一第一態與一第 二態之一之一比較信號。該計數器回應於該致能信號而 數位計數。該栓鎖器接收該計數器之該輸出信號，並回 應於該比較信號之轉態而栓鎖該計數器所輸出之該數位 信號。 如果該斜坡信號之該電位等於該第一取樣信號之該

第26頁 595208 五、發明說明（23) 電位，該轉換電路輸出有關於該電性信號之一數位信 號。該轉換電路包括：一計數器，回應於該致能信號而 數位計數；以及一栓鎖器，接收該計數器之該輸出信 號。如果該斜坡信號之該電位等於該第一取樣信號之該 電位，將該計數器之該輸出信號當成該數位信號而輸 出。 根據本發明之其他實施例，一種信號轉換電路包 括：一光感元件，複數光學黑像素，一轉換電路，複數 參考比較器，以及一決定電路。該光感元件回應於一入 射光而產生一電性信號。該些光學黑像素連接至相關之 資料線。該轉換電路接收與比較一斜坡信號與該電性信 號，產生一第一比較結果，並輸出有關於該第一比較結 果之一數位信號。各參考比較器接收該斜坡信號與連接 之該資料線之該輸出信號，比較該些信號，產生一第二 比較結果，並輸出有關於該第二比較結果之一比較信 號。該決定電路接收該些參考比較器之該輸出信號，決 定各參考比較器之該輸出信號之一第一態與一第二態， 並輸出有關於該決定結果之一致能信號。該轉換電路係 回應於該致能信號之致能而致能。 根據本發明之其他實施例，一種信號轉換電路包 括：一光感元件，複數光學黑像素，一第一相關雙倍取 樣電路，一轉換電路，複數第二相關雙倍取樣電路，複 數參考比較器，以及一決定電路。該光感元件回應於一 入射光而產生一電性信號。複數光學黑像素連接至相關

第27頁 595208 五、發明說明（24) 之資料線。該第一相關雙倍取樣電路接收該電性信號， 執行相關雙倍取樣，並輸出一第一取樣信號。該轉換電 路接收與比較一斜坡信號與該第一取樣信號，產生一第 一比較結果’並根據該第一比較結果而輸出一數位信 號。 各第二相關雙倍取樣電路接收一相連接之資料線之 該輸出信號，執行相關雙倍取樣，並輸出一第二取樣信 號。各參考比較器接收該斜坡信號與相關於該參考比較 器之該第二相關雙倍取樣電路之該輸出信號，比較所接 收之信號，產生一第二比較結果，並輸出有關於該第二 比較結果之一比較信號。該決定電路接收該些參考比較 器之該輸出信號，決定各參考比較器之該輸出信號之一 第一態與一第二態，並輸出有關於該決定結果之一致能 信號。該轉換電路係回應於該致能信號之致能而致能。 根據本發明之其他實施例，提供一種信號轉換電路 之偏差調整方法。回應於入射光而產生一電性信號。接 收並比較一斜坡信號與該電性信號，產生一第一比較結 果，並根據該第一比較結果而輸出一數位信號之步驟。 比較一參考信號與該斜坡信號，並產生有關於該比較結 果之一致能信號。該數位信號係回應於該致能信號而產 生。 根據本發明之其他實施例，提供一種信號轉換電路 之偏差調整方法。感測入射光或一影像並產生有關於該 感測影像之一電性信號。接收該電性信號，執行相關雙

第28頁 595208 五、發明說明（25) 倍取樣，並輸出一第一取樣信號。接收一參考電壓，執 行相關雙倍取樣，並輸出一第二取樣信號。接收與比較 一斜坡信號與該第一取樣信號，並根據該比較結果而輸 出有關於該電性信號之一數位信號。接收與比較該斜坡 信號與該第二取樣信號，以及產生有關於該比較結果之 一致能信號。該數位信號係回應於該致能信號而產生。 根據本發明之其他實施例，提供一種一信號轉換電 路之偏差調整方法。回應於入射光而產生一第一電性信 號。回應於入射光而產生一第二電性信號。接收與比較 一斜坡信號與該第一電性信號，並根據該比較結果而輸 出有關於該第一電性信號之一數位信號。比較該斜坡信 號與該第二電性信號，並產生有關於該比較結果之一致 能信號。該數位信號係回應於該致能信號之致能而輸 出。 根據本發明之其他實施例，提供一種一信號轉換電 路之偏差調整方法。回應於入射光而產生一第一電性信 號。回應於入射光而產生一第二電性信號。接收該第一 電性信號，執行相關雙倍取樣，並輸出一第一取樣信 號。接收與比較一斜坡信號與該第一取樣信號，並根據 該比較結果而輸出有關於該第一電性信號之一數位信 號。接收該第二電性信號，執行相關雙倍取樣，並輸出 一第二取樣信號。接收與比較該斜坡信號與該第二取樣 信號，並輸出有關於該比較結果之一致能信號。該數位 信號係回應於該致能信號之致能而輸出。

第29頁 595208 五、發明說明（26) 雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，然其並 非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發 明之精神和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本 發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為 準〇

第30頁 595208 圖式簡單說明 第1圖是習知CMOS影像感 測器 所 用 之斜坡 比 較 類 比 數 位 轉 換器 之圖。 第2圖是第1圖之轉換器之操作時序圖。 第3圖是根據本發明之第 一實 施 例 之 CMOS 影 像 感 測 器 所 用 之影 像感測器之圖。 第4圖是根據本發明之第 二實 施 例 之 CMOS 影 像 感 測 器 所 用 之影 像感測器之圖。 第5圖是根據本發明之實 施例 之 影 像感測 器 之 操 作 時 序 圖 〇 第6圖是根據本發明之第 三實 施 例 之 CMOS 影 像 感 測 器 所 用 之影 像感測器之圖。 第7圖是根據本發明之第 四實 施 例 之 CMOS 影 像 感 測 器 所 用 之影 像感測器之圖。 第8圖是根據本發明之第 五實 施 例 之 CMOS 影 像 感 測 器 所 用 之影 像感測器之圖。 第9圖是根據本發明之第 六實 施 例 之 CMOS 影 像 感 測 器 所 用 之影 像感測器之圖。 第10 圖是適用於第8與9圖之電路之某些實施例中之 決 定 電路 之圖。 圖 式 標示 說明： 10 • 斜坡 比較類比數位轉換器 11 像素 13 Λ 43、 1 4 3 :資料線 15 、 5 1 ： CDS電路

第31頁

595208 圖式簡單說明 1 7、5 5 :比較器 1 9、6 1 :栓鎖器 2 1 、6 5 :斜坡信號產生器 2 3、6 3 :計數器 3 0、1 0 0、1 0 1 、1 3 0、1 3 1 :影像感測器 4 0 :像素陣列 41 :光感元件 5 0 :轉換電路 71、 111、151 〜155 :參考CDS 電路 72、 112:偏差調整電路

7 3、1 1 3、1 5 7〜1 6 1 ··參考比較器 74 : DC電壓 9 0、1 4 0 :光學黑像素陣列 9 1、1 4 1 :光學黑像素 1 6 3 :決定電路 1 6 5〜1 7 7 :加法器 179 : AND 閘 181 : R-S正反器

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Claims (1)

1. 595208 六、申請專利範圍 1. 一種影像感測器，包括： 一光感元件，產生有關於照射於其上之光之一電性 信號； 一斜坡信號產生器，產生一斜坡信號，其中該斜坡 信號之產生係回應於一斜坡致能信號之致能而開始； 一偏差調整電路，在該斜坡信號致能後及在該斜坡 信號開始產生後，該偏差調整電路產生一計數器致能信 號； 一計數器，回應於該計數器致能信號之產生而開始 計數；以及 一栓鎖器，回應於該斜坡信號及有關於照射該光感 元件之入射光之該電性信號之一比較而栓鎖一計數器輸 出。 2. 如申請專利範圍第1項所述之影像感測器，其中該 偏差調整電路係架構成回應於該斜坡信號與一參考信號 之一比較而致能該計數器致能信號。 3 ·如申請專利範圍第2項所述之影像感測器，其中該 偏差調整電路係架構成當該斜坡信號等於該參考信號時 會致能該計數器致能信號。 4. 如申請專利範圍第2項所述之影像感測器，其中當 回應於該斜坡致能信號之致能而開始產生該斜坡信號 時’該斜坡信號不等於該參考信號。 5. 如申請專利範圍第2項所述之影像感測器，其中該 參考信號包括一DC電壓。

   第33頁 595208 六、申請專利範圍 6. 如申請專利範圍第2項所述之影像感測器，其中該 參考信號包括由一光學黑像素所產生之一電性信號。 7. 如申請專利範圍第6項所述之影像感測器，其中該 光學黑像素包括避光之一第二光感元件。 8 .如申請專利範圍第1項所述之影像感測器，其中在 與該斜坡信號相比較之前，有關於照射該光感元件之入 射光之該電性信號係受到相關雙倍取樣之處理。 9 .如申請專利範圍第8項所述之影像感測器，其中回 應於該斜坡信號與該參考信號之一比較，該偏差調整電 路致能該計數器致能信號。 1 0 .如申請專利範圍第8項所述之影像感測器，其中 當開始產生該斜坡信號時，該斜坡信號不等於該參考信 號。 1 1.如申請專利範圍第8項所述之影像感測器，其中 該偏差調整電路係架構成比較該斜坡信號與一參考信號 並回應於該比較結果而致能該計數器致能信號；該參考 信號在與該斜坡信號相比較之前係受到相關雙倍取樣之 處理。 1 2.如申請專利範圍第8項所述之影像感測器，其中 該參考信號包括一 DC電壓。 1 3.如申請專利範圍第8項所述之影像感測器，其中 該參考信號包括由一光學黑像素所產生之一電性信號。 1 4.如申請專利範圍第1 3項所述之影像感測器，其中 該光學黑像素包括避光之一第二光感元件。

   第34頁 595208 六、申請專利範圍 1 5.如申請專利範圍第1項所述之影像感測器，其中 該光感元件包括排列於一陣列之列與行中之複數光感元 件之一。 1 6 .如申請專利範圍第1 5項所述之影像感測器，其中 各光感元件有關於受感測之一影像之一像素。 1 7 · —種感測一影像之方法，該方法包括： 產生有關於照射一光感元件之光之一電性信號之步 驟； 回應於一斜坡致能信號之致能而開始產生一斜坡信 號之步驟； 在該斜坡信號致能後及在該斜坡信號開始產生後， 產生一計數器致能信號之步驟； 回應於該計數器致能信號之產生而開始計數之步 驟；以及 回應於該斜坡信號及有關於照射該光感元件之光之 該電性信號之一比較而栓鎖一計數值之步驟。 18.如申請專利範圍第17項所述之方法，其中產生該 計數器致能信號包括之步驟··比較該斜坡信號與一參考 信號；以及回應於該比較而產生該計數器致能信號之步 驟。 1 9.如申請專利範圍第1 8項所述之方法，其中產生該 計數器致能信號之步驟包括··當該斜坡信號等於該參考 信號時，產生該計數器致能信號之步驟。 2 0.如申請專利範圍第1 8項所述之方法，其中當開始

   第35頁 595208 六、申請專利範圍 產生該斜坡信號時，該斜坡信號不等於該參考信號。 2 1 .如申請專利範圍第1 8項所述之方法，其中該參考 信號包括一 D C電壓。 2 2.如申請專利範圍第1 8項所述之方法，其中該參考 信號包括由一光學黑像素所產生之一電性信號。 2 3.如申請專利範圍第2 2項所述之方法，其中該光學 黑像素包括避光之一第二光感元件。 2 4.如申請專利範圍第1 7項所述之方法，其中在與該 斜坡信號相比較之前，有關於照射該光感元件之入射光 之該電性信號係受到相關雙倍取樣之處理。 2 5 .如申請專利範圍第2 4項所述之方法，其中產生該 計數器致能信號之步驟包括：當該斜坡信號等於該參考 信號時，致能該計數器致能信號之步驟。 2 6 .如申請專利範圍第2 4項所述之方法，其中當開始 產生該斜坡信號時，該斜坡信號不等於該參考信號。 2 7 .如申請專利範圍第2 4項所述之方法，其中產生該 計數器致能信號之步驟包括：比較該斜坡信號與一參考 信號並回應於該比較結果而致能該計數器致能信號之步 驟；其中該參考信號在與該斜坡信號相比較之前係受到 相關雙倍取樣之處理。 2 8.如申請專利範圍第2 4項所述之方法，其中該參考 信號包括一 DC電壓。 2 9.如申請專利範圍第2 4項所述之方法，其中該參考 信號包括由一光學黑像素所產生之一電性信號。

   第36頁 595208 六、申請專利範圍 3 0 .如申請專利範圍第2 9項所述之方法，其中該光學 黑像素包括避光之一第二光感元件。 3 1 .如申請專利範圍第1 7項所述之方法，其中該光感 元件包括排列於一陣列之列與行中之複數光感元件之 〇 3 2 .如申請專利範圍第3 1項所述之方法，其中各光感 元件有關於正被感測之一影像之一像素。 3 3. —種信號轉換電路，包括： 一光感元件，回應於入射光而產生一電性信號； 一轉換電路，比較一斜坡信號與該電性信號，產生 一第一比較結果，並回應於該第一比較結果而輸出有關 於該電性信號之一數位信號；以及 一偏差調整電路，比較一參考信號與該斜坡信號， 產生一第二比較結果並輸出有關於該第二比較結果之一 致能信號，其中該轉換電路係回應於該致能信號而致 能。 3 4.如申請專利範圍第3 3項所述之信號轉換電路，其 中該參考信號係一直流（DC )。 3 5 .如申請專利範圍第3 3項所述之信號轉換電路，其 中該轉換電路包括： 一比較器，接收並比較該斜坡信號與該電性信號， 並根據該第一比較結果而輸出具一第一態與一第二態之 一之一比較信號； 一計數器，回應於該致能信號而數位計數；以及

   第37頁 595208 六、申請專利範圍 一栓鎖器，回應於該比較信號之轉態而接收該計數 器之該輸出信號，栓鎖該計數器之該輸出信號，並輸出 一數位信號。 3 6 .如申請專利範圍第3 3項所述之信號轉換電路，其 中該光感元件感測一既定影像，並產生有關於受感測之 該影像之該電性信號。 3 7.如申請專利範圍第3 3項所述之信號轉換電路，其 中如果該斜坡信號之該電位等於該電性信號之該電位， 該轉換電路輸出有關於該電性信號之該數位信號。 3 8.如申請專利範圍第3 3項所述之信號轉換電路，其 中該轉換電路包括： 一計數器，回應於該致能信號而數位計數；以及 一栓鎖器，接收該計數器之該輸出信號，如果該斜 坡信號之該電位等於該電性信號之該電位，將該計數器 之該輸出信號當成該數位信號而輸出。 3 9 . —種信號轉換電路，包括： 一光感元件，回應於入射光而產生一電性信號； 一第一相關雙倍取樣電路，接收該電性信號，執行 相關雙倍取樣，並輸出一第一取樣信號； 一轉換電路，接收與比較一斜坡信號與該第一取樣 信號，產生一第一比較結果，並根據該第一比較結果而 輸出有關於該電性信號之一數位信號； 一第二相關雙倍取樣電路，接收一參考信號，執行 相關雙倍取樣，並輸出一第二取樣信號；以及

   第38頁 595208 六、申請專利範圍 一偏差調整電路，接收並比較該斜坡信號與該第二 取樣信號，產生一第二比較結果並輸出有關於該第二比 較結果之一致能信號，其中該轉換電路係回應於該致能 信號而致能。 4 0 .如申請專利範圍第3 9項所述之信號轉換電路，其 中該參考信號係一直流（D C )電壓。 4 1 .如申請專利範圍第3 9項所述之信號轉換電路，其 中該轉換電路包括： 一比較器，接收並比較該斜坡信號與該第一取樣信 號，並輸出具相關於該第一比較結果之一既定態之一比 較信號； 一計數器，回應於該致能信號而數位計數；以及 一栓鎖器，接收該計數器之該輸出信號，並回應於 該比較信號之轉態而栓鎖該計數器所輸出之該數位信 號。 4 2.如申請專利範圍第3 9項所述之信號轉換電路，其 中如果該斜坡信號之該電位等於該第一取樣信號之該電 位，該轉換電路輸出有關於該電性信號之一數位信號。 4 3.如申請專利範圍第3 9項所述之信號轉換電路，其 中該轉換電路包括： 一計數器，回應於該致能信號而數位計數；以及 一栓鎖器，接收該計數器之該輸出信號，如果該斜 坡信號之該電位等於該電性信號之該電位，將該計數器 之該輸出信號當成該數位信號而輸出。

   第39頁 595208 六、 申請專利範圍 44 -種信號轉換電路 ，包括 • 一 像 素 回 應 於 一 入 射 光 而 產 生 一 第 一 電 性 信 號 y 一 光 學 望 s οχ 像 素 回 應 於 該 入 射 光 而 產 生 一 第 ，—^ 電 性 信 號 一 轉 換 電 路 5 接 收 與 比 較 一 斜 坡 信 號 與 該 第 一 電 性 信 號 產 生 一 第 一 比 較 結 果 並 根 據 該 第 一 比 較 結 果 而 輸 出 有 關 於 該 第 一 電 性 信 號 之 一 數 位 信 號 J 以 及 一 偏 差 調 整 電 路 比 較 該 第 二 電 性 信 號 與 該 斜 坡 信 號 產 生 第 二 比 較 結 果 並 輸 出 有 關 於 該 第 二 比 較 結 果 之 致 能 信 號 5 其 中 該 轉 換 電 路 係 回 應 於 該 致 能 信 號 而 致 能 〇 45 .如申請專利範圍第4 4項所述之信號轉換電3 各 ，其 中 該 轉 換 電 路 包 括 • 一 比 較 器 j 接 收 並 比 較 該 斜 坡 信 號 與 該 第 _ 她 電 性 信 號 並 輸 出 具 相 關 於 該 第 一 比 較 結 果 之 一 既 定 態 之 一 比 較 信 號 j _ _ 計 數 器 j 回 應 於 該 致 能 信 號 而 數 位 計 數 > 以 及 —一 栓 鎖 器 5 接 收 該 計 數 器 之 該 出 信 號 並 回 應 於 該 比 較 信 號 之 轉 態 而 栓 鎖 該 計 數 器 所 輸 出 之 該 數 位 信 號 〇 46 .如申請專利範圍第4 4項所述之信號轉換電s 各 ，其 中 如 果 該 斜 坡 信 號 之 該 電 位 等 於 該 第 _ 一 電 性 信 號 之 該 電 位 該 轉 換 電 路 輸 出 有 關 於 該 第 電 性 信 號 之 一 數 位 信 號 〇

   第40頁 595208 六、申請專利範圍 4 7.如申請專利範圍第4 4項所述之信號轉換電路，其 中該轉換電路包括： 一計數器，回應於該致能信號而數位計數；以及 一栓鎖器，接收該計數器之該輸出信號，如果該斜 坡信號之該電位等於該第一電性信號之該電位，將該計 數器之該輸出信號當成該數位信號而輸出。 4 8 . —種信號轉換電路，包括： 一像素，回應於一入射光而產生一電性信號； 一光學黑像素； 一第一相關雙倍取樣電路，接收該電性信號，執行 相關雙倍取樣，並輸出一第一取樣信號； 一轉換電路，接收與比較一斜坡信號與該第一取樣 信號，產生一第一比較結果，並輸出有關於該第一比較 結果之一數位信號； 一第二相關雙倍取樣電路，接收該光學黑像素之該 輸出信號，執行相關雙倍取樣，並輸出一第二取樣信 號；以及 一偏差調整電路，比較該斜坡信號與該第二取樣信 號，產生一第二比較結果，並輸出有關於該第二比較結 果之一致能信號，其中該轉換電路係回應於該致能信號 而致能。 4 9 .如申請專利範圍第4 8項所述之信號轉換電路，其 中該轉換電路包括： 一比較器，接收並比較該斜坡信號與該第一取樣信

   第41頁 595208 ·!：>： wi Vv' V '. 六、申請專利範圍 號，並輸出具相關於該第一比較結果之一第一態與一第 二態之一之一比較信號； 一計數器，回應於該致能信號而數位計數；以及 一栓鎖器，接收該計數器之該輸出信號，並回應於 該比較信號之轉態而栓鎖該計數器所輸出之該數位信 號。 5 0 .如申請專利範圍第4 8項所述之信號轉換電路，其 中如果該斜坡信號之該電位等於該第一取樣信號之該電 位，該轉換電路輸出有關於該電性信號之一數位信號。 5 1 .如申請專利範圍第4 8項所述之信號轉換電路，其 中該轉換電路包括： 一計數器，回應於該致能信號而數位計數；以及 一栓鎖器，接收該計數器之該輸出信號，如果該斜 坡信號之該電位等於該第一取樣信號之該電位，將該計 數器之該輸出信號當成該數位信號而輸出。 5 2. —種信號轉換電路，包括： 一光感元件，回應於一入射光而產生一電性信號； 複數光學黑像素，連接至相關之資料線； 一轉換電路，接收與比較一斜坡信號與該電性信 號，產生一第一比較結果，並輸出有關於該第一比較結 果之一數位信號； 複數參考比較器，各參考比較器接收該斜坡信號與 連接之該資料線之該輸出信號，比較該些信號，產生一 第二比較結果，並輸出有關於該第二比較結果之一比較

   第42頁 595208 六、申請專利範圍 信號；以及 一決定電路，接收該些參考比較器之該輸出信號， 決定各參考比較器之該輸出信號之一第一態與一第二 態，並輸出有關於該決定結果之一致能信號，其中該轉 換電路係回應於該致能信號之致能而致能。 5 3 .如申請專利範圍第5 2項所述之信號轉換電路，其 中該轉換電路包括： 一比較器，接收並比較該斜坡信號與該電性信號， 並輸出具相關於該第一比較結果之一第一態與一第二態 之一之一比較信號； 一計數器，回應於該致能信號而數位計數；以及 一栓鎖器，接收該計數器之該輸出信號，並回應於 該比較信號之轉態而栓鎖該計數器所輸出之該數位信 號。 5 4.如申請專利範圍第5 2項所述之信號轉換電路，其 中如果在該第二態下之比較信號之數量大於在該第一態 下之比較信號之數量，則致能該致能信號。 5 5 .如申請專利範圍第5 2項所述之信號轉換電路，其 中如果該斜坡信號之該電位等於該電性信號之該電位， 該轉換電路輸出有關於該電性信號之該數位信號。 5 6.如申請專利範圍第5 2項所述之信號轉換電路，其 中該轉換電路包括： 一計數器，回應於該致能信號而數位計數；以及 一栓鎖器，接收該計數器之該輸出信號，如果該斜

   第43頁 595208 六、申請專利範圍 坡信號之該電位等於該電性信號之該電位，栓鎖該計數 器之該輸出信號。 5 7. —種信號轉換電路，包括： 一光感元件，回應於一入射光而產生一電性信號； 複數光學黑像素，連接至相關之資料線； 一第一相關雙倍取樣電路，接收該電性信號，執行 相關雙倍取樣，並輸出一第一取樣信號； 一轉換電路，接收與比較一斜坡信號與該第一取樣 信號，產生一第一比較結果，並根據該第一比較結果而 輸出一數位信號； 複數第二相關雙倍取樣電路，各第二相關雙倍取樣 電路接收一相連接之資料線之該輸出信號，執行相關雙 倍取樣，並輸出一第二取樣信號； 複數參考比較器，各參考比較器接收該斜坡信號與 相關於該參考比較器之該第二相關雙倍取樣電路之該輸 出信號，比較所接收之信號，產生一第二比較結果，並 輸出有關於該第二比較結果之一比較信號；以及 一決定電路，接收該些參考比較器之該輸出信號， 決定各參考比較器之該輸出信號之一第一態與一第二 態，並輸出有關於該決定結果之一致能信號，其中該轉 換電路係回應於該致能信號之致能而致能。 5 8.如申請專利範圍第5 7項所述之信號轉換電路，其 中該轉換電路包括： 一比較器，接收並比較該斜坡信號與該電性信號，

   第44頁 595208 六、申請專利範圍 並輸出具相關於該第一比較結果之一第一態與一第二態 之一之一比較信號； 一計數器，回應於該致能信號而數位計數；以及 一栓鎖器，接收該計數器之該輸出信號，並回應於 該比較信號之轉態而栓鎖該計數器之該輸出信號。 5 9 .如申請專利範圍第5 7項所述之信號轉換電路，其 中如果在該第二態下之比較信號之數量大於在該第一態 下之比較信號之數量，則致能該致能信號。 6 0 .如申請專利範圍第5 7項所述之信號轉換電路，其 中該轉換電路包括一栓鎖器，如果該斜坡信號之該電位 等於該電性信號之該電位，該栓鎖器栓輸出該數位信 號。 6 1 .如申請專利範圍第5 7項所述之信號轉換電路，其 中該轉換電路包括： 一計數器，回應於該致能信號而數位計數；以及 一栓鎖器，接收該計數器之該輸出信號，如果該斜 坡信號之該電位等於該電性信號之該電位，栓鎖該計數 器之該輸出信號。 6 2. —種一信號轉換電路之偏差調整方法，包括下列 步驟： 回應於入射光而產生一電性信號之步驟； 接收並比較一斜坡信號與該電性信號，產生一第一 比較結果，並根據該第一比較結果而輸出一數位信號之 步驟；以及

   第45頁 595208 六、申請專利範圍 比較一參考信號與該斜坡信號，產生一第二比較結 果，並輸出有關於該第二比較結果之一致能信號之步 驟，其中在輸出該數位信號之該步驟中，該數位信號係 回應於該致能信號而產生。 6 3 .如申請專利範圍第6 2項所述之偏差調整方法，其 中該參考信號係一 D C電壓。 6 4.如申請專利範圍第6 2項所述之偏差調整方法，其 中輸出該數位信號之步驟包括： 接收並比較該斜坡信號與該電性信號，並輸出具相 關於該比較結果之一邏輯π高π態或一邏輯’’低”態之一比 較信號之步驟； 回應於該致能信號而數位計數之步驟；以及 接收數位計數之該信號並回應於該比較信號之轉態 而栓鎖該信號之步驟。 6 5 .如申請專利範圍第6 2項所述之偏差調整方法，其 中輸出該數位信號之步驟包括： 回應於該致能信號而數位計數之步驟；以及 接收數位計數之該信號，以及如果該斜坡信號之該 電位等於該電性信號之該電位，栓鎖該信號之步驟。 6 6. —種一信號轉換電路之偏差調整方法，包括下列 步驟： 感測入射光或一影像並產生有關於該感測影像之一 電性信號之步驟； 接收該電性信號，執行相關雙倍取樣，並輸出一第

   第46頁 595208 六、 申請專利範圍 _ 一 取 樣 信 號 之 步 驟 y 接 收 一 參 考 電 壓 ， 執 行相 關 雙 倍 取 樣 並 輸 出 一 第 二 取 樣 信 號 之 步 驟 j 接 收 與 比 較 一 斜 坡 信 號與 該 第 一 取 樣 信 號 並 產 生 一 第 一 比 較 結 果 之 步 驟 j 根 據 該 第 —一 比 較 結 果 而輸 出 有 關 於 該 電 性 信 號 之 一 數 位 信 號 之 步 驟 接 收 與 比 較 該 斜 坡 信 號與 該 第 二 取 樣 信 號 > 並 產 生 一 第 二 比 較 結 果 之 步 驟 ， 以及 ¥m 出 有 關 於 該 第 二 比 較結 果 之 一 致 能 信 號 之 步 驟 其 中 在 m 出 該 數 位 信 號 之 該步 驟 中 ， 該 數 位 信 號 係 回 應 於 該 致 能 信 號 而 產 生 〇 67 •如申請專利範圍第6 6項所述之偏差調整方法 ，其 中 輸 出 該 數 位 信 號 之 步 驟 包括 • 接 收 並 比 較 該 斜 坡 信 號與 該 電 性 信 號 ， 並 輸 出 具 相 關 於 該 比 較 結 果 之 一 邏 輯 ”高，, 態 或 一 邏 輯 ”低丨丨 態 之 一 比 較 信 號 之 步 驟 以 及 回 應 於 該 致 能 信 號 而 數位 計 數 以 及 回 應 於 該 比 較 信 號 之 轉 態 栓 鎖 數 位 計 數之 該 信 號 之 步 驟 〇 68 •如1 f請專利範圍第6 6項所述之偏差調整方法 ，其 中 出 該 數 位 信 號 之 步 驟 包括 • 回 應 於 該 致 能 信 號 而 數位 計 數 之 步 驟 ； 以 及 接 收 數 位 計 數 之 該 信 號， 以 及 如 果 該 斜 坡 信 號 之 該 電 位 等 於 該 電 性 信 號 之 該 電位 栓 鎖 該 信 號 之 步 驟 〇

   第47頁 595208 六、申請專利範圍 6 9. —種一信號轉換電路之偏差調整方法，包括下列 步驟： 回應於入射光而產生一第一電性信號之步驟； 回應於入射光而產生一第二電性信號之步驟； 接收與比較一斜坡信號與該第一電性信號，並產生 一第一比較結果之步驟； 根據該第一比較結果而輸出有關於該第一電性信號 之一數位信號之步驟； 比較該斜坡信號與該第二電性信號，並產生一第二 比較結果之步驟；以及 輸出有關於該第二比較結果之一致能信號之步驟， 其中在輸出該數位信號之該步驟中，該數位信號係回應 於該致能信號之致能而輸出。 7 0.如申請專利範圍第6 9項所述之偏差調整方法，其 中輸出該數位信號之步驟包括： 接收並比較該斜坡信號與該第一電性信號，並輸出 具相關於該比較結果之一邏輯”高”態或一邏輯”低”態之 一比較信號之步驟； 回應於該致能信號而數位計數之步驟；以及 接收數位計數之該信號，以及回應於該比較信號之 轉態而栓鎖該信號之步驟。 7 1 .如申請專利範圍第6 9項所述之偏差調整方法，其 中輸出該數位信號之步驟包括： 回應於該致能信號而數位計數之步驟；以及

   第48頁 595208 六、申請專利範圍 接收數位計數之該信號，以及如果該斜坡信號之該 電位等於該第一電性信號之該電位，栓鎖該信號之步 驟。 7 2 . —種一信號轉換電路之偏差調整方法，包括下列 步驟： 回應於入射光而產生一第一電性信號之步驟； 回應於入射光而產生一第二電性信號之步驟； 接收該第一電性信號，執行相關雙倍取樣，並輸出 一第一取樣信號之步驟； 接收與比較一斜坡信號與該第一取樣信號，並產生 一第一比較結果之步驟； 根據該第一比較結果而輸出有關於該第一電性信號 之一數位信號之步驟； 接收該第二電性信號，執行相關雙倍取樣，並輸出 一第二取樣信號之步驟； 接收與比較該斜坡信號與該第二取樣信號，並產生 一第二比較結果之步驟；以及 輸出有關於該第二比較結果之一致能信號之步驟， 其中在輸出該數位信號之該步驟中，該數位信號係回應 於該致能信號之致能而輸出。 7 3.如申請專利範圍第7 2項所述之偏差調整方法，其 中輸出該數位信號之步驟包括： 接收並比較該斜坡信號與該第一電性信號，並輸出 具相關於該比較結果之一邏輯”高π態或一邏輯π低”態之

   第49頁 595208 六、申請專利範圍 一比較信號之步驟； 回應於該致能信號而數位計數之步驟；以及 接收數位計數之該信號，以及回應於該比較信號之 轉態而栓鎖該信號之步驟。 7 4. —種信號轉換電路，包括： 一轉換電路，接收與比較一斜坡信號與有關於一感 測影像之一電性信號，且如果該斜坡信號之該電位等於 該電性信號之該電位，輸出有關於該電性信號之一數位 信號；以及 一偏差調整電路，比較一參考信號與該斜坡信號並 產生有關於該比較結果之一致能信號，其中回應於該致 能信號，該轉換電路將該電性信號轉換成一數位信號。 7 5.如申請專利範圍第7 4項所述之信號轉換電路，其 中該轉換電路包括： 一比較器，接收並比較該斜坡信號與該電性信號， 並根據該比較結果而輸出為一邏輯π高”態或一邏輯”低” 態之一比較信號； 一計數器，回應於該致能信號而開始計數；以及 一栓鎖器，連接至該計數器之該輸出端，接收該計 數器之該輸出信號，並回應於該比較信號之轉態而栓鎖 該計數器之該輸出信號。 7 6.如申請專利範圍第7 5項所述之信號轉換電路，其 中如果該斜坡信號之該電位等於該電性信號之該電位， 該比較信號係轉態。

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