TWI539817B - 超低讀出雜訊架構 - Google Patents

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TWI539817B TW102140306A TW102140306A TWI539817B TW I539817 B TWI539817 B TW I539817B TW 102140306 A TW102140306 A TW 102140306A TW 102140306 A TW102140306 A TW 102140306A TW I539817 B TWI539817 B TW I539817B
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金廣郭
米須拉 山達 納蘭雅
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Description

超低讀出雜訊架構
本發明大體上關於互補式金屬氧化物半導體(CMOS，Complementary Metal-Oxide Semiconductor)影像感測器。
除非本文中另外表明，否則，本段落中所述方式並非本申請案中申請專利範圍的先前技術，而且不可當成先前技術併入本段落中。
第一圖為影像感測器100的方塊圖。影像感測器100包括一主動像素感測器(APS，Active Pixel Sensor)像素102、一被耦合至該APS像素的相關雙重取樣(CDS，Correlated Double Sampling)電路104以及一被耦合至該CDS電路的類比至數位轉換器(ADC，Analog-to-Digital Converter)電路106。
APS像素102包括一釘扎光偵測器(pinned photodetector)108。光偵測器108包括一P型本體110、一N型植入物112以及一分開該N型植入物與表面的淺釘扎P型植入物114。傳輸閘極116控制從光偵測器108至浮動擴散(FD，Floating Diffusion)節點118的電荷傳輸。重置電晶體120被耦合至FD節點118，用以在電荷被積分前後重置光偵測器108。源極隨動器(SF，Source Follower)電晶體122被耦合至FD節點118，用以將電荷轉換成輸出電壓。
CDS電路104包括一取樣與保留重置(SHR，Sample and Hold Reset)電晶體124，其被耦合至SF電晶體122的源極，用以將一重置訊號傳輸至SHR電容器126進行儲存。取樣與保留訊號(SHS，Sample and Hold Signal)電晶體128被耦合至SF電晶體122的源極，用以將一充電訊號傳輸至SHS電容器130進行儲存。放大器132的負輸入與正輸入分別被耦合至SHR電容器126與SHS電容器130。放大器132會輸出一訊號，其為 該充電訊號與該重置訊號之間的差異，用以移除重置雜訊。
ADC電路106包括一比較器134，其具有一被耦合至斜坡產生器136的負輸入以及一被耦合至放大器132之輸出的正輸入。比較器134的輸出會被耦合至鎖存器138，因此，該鎖存器會在來自斜坡產生器136的訊號變為大於來自放大器132之訊號時儲存計數器140的數值。
於本發明的一或多個具體實施例中說明一種用以讀出像素的方法，包括讀取第一像素，其包括重置第一光偵測器；在重置該第一光偵測器之後，積分該第一光偵測器；重置被耦合至該第一光偵測器的第一浮動擴散節點以及被耦合至第二光偵測器的第二浮動擴散節點；將電荷從該第一光偵測器處傳輸至該第一浮動擴散節點；比較該第一浮動擴散節點處的第一訊號和該第二浮動擴散節點處的第二訊號，並且當該第二訊號小於該第一訊號時，產生一第一訊號用以鎖存一第一計數器數值；遞增該第一訊號並遞減該第二訊號；以及比較該第一訊號和該第二訊號，當該第二訊號大於該第一訊號時，產生一第二訊號用以鎖存一第二計數器數值，其中，該第二計數器數值與該第一計數器數值之間的差異表示第一像素位準。
前面的摘要說明僅為例示性，沒有任何限制意義。除了上述的例示性態樣、具體實施例以及特徵之外，參考圖式和以下詳細說明便會明白進一步態樣、具體實施例以及特徵。
100‧‧‧影像感測器
102‧‧‧主動像素感測器(APS)像素
104‧‧‧相關雙重取樣(CDS)電路
106‧‧‧類比至數位轉換器(ADC)電路
108‧‧‧釘扎光偵測器
110‧‧‧P型本體
112‧‧‧N型植入物
114‧‧‧淺釘扎P型植入物
116‧‧‧傳輸閘極
118‧‧‧浮動擴散(FD)節點
120‧‧‧重置電晶體
122‧‧‧源極隨動器(SF)電晶體
124‧‧‧取樣與保留重置(SHR)電晶體
126‧‧‧SHR電容器
128‧‧‧取樣與保留訊號(SHS)電晶體
130‧‧‧SHS電容器
132‧‧‧放大器
134‧‧‧比較器
136‧‧‧斜坡產生器
138‧‧‧鎖存器
140‧‧‧計數器
200‧‧‧影像感測器
202‧‧‧主動像素感測器(APS)像素
204‧‧‧主動像素感測器像素
206‧‧‧第一浮動擴散(FD)節點
208‧‧‧第一光偵測器
210‧‧‧第一傳輸電晶體
214‧‧‧第一重置電晶體
216‧‧‧第二FD節點
218‧‧‧第二光偵測器
220‧‧‧第二傳輸電晶體
224‧‧‧第二重置電晶體
228‧‧‧讀出電路
230‧‧‧第一比較器
232‧‧‧負輸入
234‧‧‧正輸入
236‧‧‧第二比較器
238‧‧‧負輸入
240‧‧‧電容器
242‧‧‧負輸出
244‧‧‧正輸入
246‧‧‧電容器
248‧‧‧正輸出
250‧‧‧鎖存器
252‧‧‧控制輸入
254‧‧‧輸出
256‧‧‧資料輸入
258‧‧‧計數器
260‧‧‧電容器
262‧‧‧電容器
263‧‧‧極性反向切換器
264‧‧‧正斜坡產生器
266‧‧‧負斜坡產生器
300‧‧‧方法
302~328‧‧‧方塊
500‧‧‧影像感測器
502‧‧‧行
504‧‧‧行
506‧‧‧行
508‧‧‧行
516‧‧‧第一SF電晶體
518‧‧‧第二SF電晶體
520‧‧‧偏壓線路
522‧‧‧主動像素感測器(APS)像素
524‧‧‧主動像素感測器像素
526‧‧‧第三FD節點
528‧‧‧第三光偵測器
530‧‧‧第三傳輸電晶體
534‧‧‧第三重置電晶體
535‧‧‧第三SF電晶體
536‧‧‧第四FD節點
538‧‧‧第四光偵測器
540‧‧‧第四傳輸電晶體
544‧‧‧第四重置電晶體
545‧‧‧第四SF電晶體
560‧‧‧電容器
562‧‧‧電容器
564‧‧‧偏壓電晶體
從以上說明和隨附申請專利範圍中，配合附圖，會更完整明白本發明之前述與其它特徵。應該瞭解的係，此等圖式僅描繪根據本發明的數個具體實施例，且因此，不應被視為限制本發明的範疇，本發明將使用該等附圖作額外特性和詳細的說明。
圖中：第一圖為一影像感測器的方塊圖；第二圖為具有一對像素之影像感測器的方塊圖；第三圖為用以讀出第二圖之像素感測器中之一對像素的方法流程圖；第四圖為第三圖之方法的時序圖；以及 第五圖與第六圖組合形成一具有多對像素的影像感測器的方塊圖，全部根據本發明至少某些具體實施例來排列。
第二圖為本發明一或更多個具體實施例中的示範性影像感測器200的方塊圖。影像感測器200包括一對主動像素感測器(APS)像素202與204，它們以共用相關雙重取樣(CDS)時序和類比至數位轉換器(ADC)時序的協同方式被讀取。感測器200中雖然僅顯示一對像素；不過，本文中所述一般性概念可套用至構成一像素陣列的多對像素。
第一APS像素202包括：一第一浮動擴散(FD)節點206；一第一光偵測器208；一第一傳輸電晶體210，將該第一光偵測器耦合至該第一FD節點；一被耦合至該第一FD節點的斜升線路Rup<0>；以及一第一重置電晶體214，將一第一供應線路HVDD<0>耦合至該第一FD節點。明確地說，第一傳輸電晶體210的源極被耦合至第一光偵測器208的陰極，而它的汲極則被耦合至第一FD節點206。第一傳輸電晶體210的閘極被連接至第一傳輸線路TX<0>，其控制從第一光偵測器208至第一FD節點206的電荷傳輸。第一重置電晶體214的汲極被耦合至第一供應線路HVDD<0>，而它的源極則被耦合至第一FD節點206。第一重置電晶體214的閘極被連接至第一重置線路RST<0>，其控制第一光偵測器208及/或第一FD節點206的重置。圖中雖然並未顯示；但是，第一APS像素202包括第一源極隨動器(SF)電晶體，具有接近一的增益(0.9)，用以將第一FD節點206處的電荷轉換成輸出電壓。
斜升線路Rup<0>供應一用以斜升已傳輸電荷訊號的訊號，該已傳輸電荷訊號會與斜降的參考訊號作比較，用以決定APS像素202的數位位準，如稍後所述。斜升線路Rup<0>還供應一用以斜降參考訊號的訊號，該參考訊號會與一斜升的已傳輸電荷訊號作比較，用以決定APS像素204的數位位準，如稍後所述。斜升線路Rup<0>被放置在第一FD節點206旁邊但與其絕緣，因此，該斜升線路會被電容性耦合至該第一FD節點。此電容性耦合由斜升線路Rup<0>和第一FD節點206之間的電容器260來表示。影像感測器200包括一極性反向切換器263，將一正斜坡產生器264耦 合至斜升線路Rup<0>並將一負斜坡產生器266耦合至斜降線路Rdn<0>，反之亦可。
第二APS像素204包括：一第二FD節點216；一第二光偵測器218；一第二傳輸電晶體220，將該第二光偵測器耦合至該第二FD節點；一被耦合至該第二FD節點的斜降線路Rdn<0>；以及一第二重置電晶體224，將一第二供應線路HVDD<1>耦合至該第二FD節點。明確地說，第二傳輸電晶體220的源極被耦合至第二光偵測器218的陰極，而它的汲極則被耦合至第二FD節點216。第二傳輸電晶體220的閘極被耦合至第二傳輸線路TX<1>，其控制從第二光偵測器218至第二FD節點216的電荷傳輸。第二重置電晶體224的汲極被耦合至第二供應線路HVDD<1>，而它的源極則被耦合至第二FD節點216。第二重置電晶體224的閘極被耦合至第二重置線路RST<1>，其控制第二光偵測器218及/或第二FD節點216的重置。圖中雖然並未顯示；但是，第二APS像素204包括第二SF電晶體，具有接近一的增益(0.9)，用以將第二FD節點216處的電荷轉換成輸出電壓。
斜降線路Rdn<0>供應一用以斜降參考訊號的訊號，該參考訊號會與一斜升的已傳輸電荷訊號作比較，用以決定APS像素202的數位位準，如稍後所述。斜降線路Rdn<0>還供應一用以斜升已傳輸電荷訊號的訊號，該已傳輸電荷訊號會與斜降的參考訊號作比較，用以決定APS像素204的數位位準，如稍後所述。斜降線路Rdn<0>被放置在第二FD節點216旁邊但與其絕緣，因此，該斜降線路會被電容性耦合至該第二FD節點。此電容性耦合由斜降線路Rdn<0>和第二FD節點216之間的電容器262來表示。如以上介紹，極性反向切換器263會將正斜坡產生器264耦合至斜升線路Rup<0>並將負斜坡產生器266耦合至斜降線路Rdn<0>，反之亦可。
影像感測器200包括一具有一或多級的讀出電路228。讀出電路228包括一具有第一比較器230的第一級，第一比較器230的負輸入232藉由第一SF電晶體(未顯示)被耦合至第一FD節點206，而它的正輸入234藉由第二SF電晶體(未顯示)被耦合至第二FD節點216。APS像素202與204可利用CDS被協同讀取。當讀取第一APS像素202時，第一FD節 點206處之來自第一光偵測器208的已傳輸電荷訊號會與已被重置之第二FD節點216處的參考訊號作比較。當讀取第二APS像素204時，第二FD節點216處之來自第二光偵測器218的已傳輸電荷訊號會與已被重置之第一FD節點206處的參考訊號作比較。
讀出電路228可能包括一具有第二比較器236的第二級，第二比較器236的負輸入238藉由電容器240被耦合至第一比較器230的負輸出242，而它的正輸入244藉由電容器246被耦合至該第一比較器的正輸出248。
讀出電路228包括一鎖存器250，其控制輸入252被耦合至第二比較器236的輸出254，而它的資料輸入256被耦合至計數器258。
第三圖為本發明一或多個具體實施例中用以讀出影像感測器200(第二圖)中之像素的示範性方法300的流程圖。第四圖為本發明一或多個具體實施例中用以利用方法300來讀出影像感測器200中之像素的時序圖400。方法300可能包括一或多個方塊所示的一或多個操作、功能或動作。圖中雖然以連續的順序來顯示該等方塊；不過，此等方塊亦可平行實施，及/或以和本文中所述不同的順序來實施。另外，該等各種方塊可以依據所需施行方式組合成較少的方塊、分割成額外方塊及/或刪除。方法300可以從方塊302開始。
在方塊302中，第一光偵測器208會藉由在時間t0處驅動線路RST<0>、HVDD<0>以及TX<0>為高位準而在時間t0處被重置。線路TX<0>會保持高位準直到時間t1為止，而線路HVDD<0>會保持高位準直到時間t2(t2>t1)為止，以便確保第一光偵測器208被完全重置。線路RST<0>可能保持高位準直到時間t8為止。請注意，線路RST<1>亦會在t0處被驅動為高位準，直到時間t8為止。方塊302之後可能為方塊304。
在方塊304中，第一光偵測器208會藉由使其曝露在光線中維持一段預設的曝光時間而被積分。方塊304之後可能為方塊306。
在方塊306中，第二光偵測器218會藉由在時間t4處保持線路RST<1>為高位準並且驅動線路HVDD<1>與TX<1>為高位準而在時間t4處被重置。線路TX<1>會保持高位準直到時間t5為止，而線路HVDD<1> 會保持高位準直到時間t6(t6>t5)為止，以便確保第二光偵測器218被完全重置。線路RST<1>可能保持高位準直到時間t8為止。方塊306之後可能為方塊308。
在方塊308中，第二光偵測器218會藉由使其曝露在光線中維持該預設曝光時間而被積分。方塊308之後可能為方塊310。
在方塊310至318中，第一APS像素202會被讀出。在方塊310中，第一FD節點206與第二FD節點216會藉由在時間t7處保持線路RST<0>與RST<1>為高位準並且驅動線路HVDD<0>與HVDD<1>為高位準而在時間t7處被重置。線路RST<0>與RST<1>會在時間t8處返回低位準。線路HVDD<0>與HVDD<1>會在時間t9(t9>t8)處返回低位準，以便確保第一FD節點206與第二FD節點216被完全重置。在時間t7至t9期間，線路TX<0>與TX<1>會保持低位準，以便讓第一FD節點206與第二FD節點216分別和第一光偵測器208與第二光偵測器218隔離。請注意，在第一FD節點206與第二FD節點216的重置期間關閉第一重置電晶體214與第二重置電晶體224會在時間t8處造成電荷注入和時脈饋入。方塊310之後可為方塊312。
在方塊312中，來自第一光偵測器208的電荷會從時間t10至t11藉由驅動線路TX<0>為高位準而被傳輸至第一FD節點206。請注意，在電荷傳輸期間開啟與關閉第一傳輸電晶體210會在時間t10與t11處造成電荷注入和時脈饋入。方塊312之後可為方塊314。
在方塊314中，當負輸入232處的第一訊號(舉例來說，第一電壓)小於正輸入234處的第二訊號(舉例來說，第二電壓)時，第一比較器230會在時間t11處跳閘，其會導致第二比較器236跳閘並產生第一鎖存器訊號，導致鎖存器250捕捉來自計數器258的第一計數器數值。方塊314之後可為方塊316。
在方塊316中，從時間t12至t13，正斜坡產生器264會斜升線路Rup<0>，用以遞增第一比較器230之負輸入232處的第一電壓；而負斜坡產生器266會斜降線路Rdn<0>，用以遞減該第一比較器之正輸入234處的第二電壓。如上所述，極性切換器263係用來提供產生器264、266以 及線路Rup<0>、Rdn<0>之間的正確連接。方塊316之後可為方塊318。
在方塊318中，當負輸入232處的第一電壓大於正輸入234處的第二電壓時，第一比較器230會再次跳閘(由第四圖中的元件符號402表示)，其會導致第二比較器236再次跳閘並產生第二鎖存器訊號，導致鎖存器250捕捉來自計數器258的第二計數器數值。第二計數器數值與第一計數器數值之間的差異表示第一APS像素202的數位數值。方塊318之後可為方塊320。
在方塊320至328中，第二APS像素204會被讀出。在方塊320中，第一FD節點206與第二FD節點216會藉由驅動線路RST<0>、RST<1>、HVDD<0>、以及HVDD<1>為高位準而在時間t13處被重置。線路RST<0>與RST<1>會在時間t14處返回低位準。線路HVDD<0>與HVDD<1>會在時間t15(t15>t14)處返回低位準，以便確保第一FD節點206與第二FD節點216被完全重置。在時間t13至t15期間，線路TX<0>與TX<1>會保持低位準，以便讓第一FD節點206與第二FD節點216分別和第一光偵測器208與第二光偵測器218隔離。方塊320之後可能為方塊322。
在方塊322中，來自第二光偵測器218的電荷會從時間t16至t17藉由驅動線路TX<1>為高位準而被傳輸至第二FD節點216。方塊322之後可能為方塊324。
在方塊324中，當負輸入232處的第一電壓高於正輸入234處的第二電壓時，第一比較器230會跳閘，其會導致第二比較器236跳閘並產生第三鎖存器訊號，導致鎖存器250捕捉來自計數器258的第三計數器數值。方塊324之後可能為方塊326。
在方塊326中，從時間t18至t19，正斜坡產生器264會斜升線路Rup<0>，用以遞增第一比較器230之正輸入234處的第二電壓；而負斜坡產生器266會斜降線路Rdn<0>，用以遞減該第一比較器之負輸入232處的第一電壓。如上所述，極性切換器263係用來提供產生器264、266以及線路Rup<0>、Rdn<0>之間的正確連接。方塊326之後可能為方塊328。
在方塊328中，當負輸入232處的第一電壓低於正輸入234處的第二電壓時，第一比較器230會再次跳閘，其會導致第二比較器236 再次跳閘並產生第四鎖存器訊號，導致鎖存器250捕捉來自計數器258的第四計數器數值。第四計數器數值與第三計數器數值之間的差異表示第二APS像素204的數位數值。
如上所述，相較於影像感測器100(第一圖)，本發明的影像感測器200(第二圖)提供低讀出雜訊。影像感測器200沒有運用任何取樣與保留電路及操作，從而消除kTC重置雜訊源。影像感測器200亦沒有利用運算放大器或源極隨動器電晶體來放大訊號，從而消除另一雜訊源。
第五圖與第六圖組合形成本發明一或多個具體實施例中的示範性影像感測器500的方塊圖。影像感測器500將影像感測器200(第二圖)的概念套用至排列在四乘四像素陣列中的四對APS像素。
影像感測器500中的像素被排列在四行502、504、506、以及508中。每一個行有兩對像素，而且每一對會以上面針對影像感測器200中之APS像素202與204(第二圖)所述的方式被協同讀出。
行502包括第一對APS像素202與204。圖中更詳細顯示，第一APS像素202包括第一SF電晶體516，將第一FD節點206耦合至比較器230的負輸入232；而第二APS像素204包括第二SF電晶體518，將第二FD節點216耦合至比較器230的正輸入234。SF電晶體516與518形成比較器230的一輸入對。明確地說，第一SF電晶體516的閘極被耦合至第一FD節點206，它的源極被耦合至比較器230的負輸入232，而它的汲極被耦合至偏壓線路520。第二SF電晶體518的閘極被耦合至第二FD節點216，它的源極被耦合至比較器230的正輸入244，而它的汲極被耦合至偏壓線路520。
行502進一步包括第二對APS像素522與524，它們會以針對第一對APS像素202與204所述相同的方式被讀取。
第三APS像素522包括：一第三FD節點526；一第三光偵測器528；一第三傳輸電晶體530，將該第三光偵測器耦合至該第三FD節點；一被耦合至該第三FD節點的斜升線路Rup<1>；一第三重置電晶體534，將一第三供應線路HVDD<2>耦合至該第三FD節點；以及一第三SF電晶體535，將該第三FD節點耦合至比較器230的負輸入232。明確地說， 第三傳輸電晶體530的源極被耦合至第三光偵測器528的陰極，而它的汲極則被耦合至第三FD節點526。第三傳輸電晶體530的閘極被連接至第三傳輸線路TX<2>，其控制從第三光偵測器528至第三FD節點526的電荷傳輸。第三重置電晶體534的汲極被耦合至第三供應線路HVDD<2>，而它的源極則被耦合至第三FD節點526。第三重置電晶體534的閘極被連接至第三重置線路RST<2>，其控制第三光偵測器528及/或第三FD節點526的重置。第三SF電晶體535的閘極被耦合至第三FD節點526，它的源極被耦合至比較器230的負輸入232，而它的汲極則被耦合至偏壓線路520。
斜升線路Rup<1>被放置在第三FD節點526旁邊但與其絕緣，因此，該斜升線路會被電容性耦合至該第三FD節點。此電容性耦合由斜升線路Rup<1>和第三FD節點526之間的電容器560來表示。斜升線路Rup<1>會從正斜坡產生器264(第二圖)處接收一斜升訊號。
第四APS像素524包括：一第四FD節點536；一第四光偵測器538；一第四傳輸電晶體540，將該第四光偵測器耦合至該第四FD節點；一被耦合至該第四FD節點的斜降線路Rdn<1>；一第四重置電晶體544，將一第四供應線路HVDD<3>耦合至該第四FD節點；以及一第四SF電晶體545，將該第四FD節點耦合至比較器230的正輸入234。明確地說，第四傳輸電晶體540的源極被耦合至第四光偵測器538的陰極，而它的汲極則被耦合至第四FD節點536。第四傳輸電晶體540的閘極被耦合至第四傳輸線路TX<3>，其控制從第四光偵測器538至第四FD節點536的電荷傳輸。第四重置電晶體544的汲極被耦合至第四供應線路HVDD<3>，而它的源極則被耦合至第四FD節點536。第四重置電晶體544的閘極被耦合至第四重置線路RST<3>，其控制第四光偵測器538及/或第四FD節點536的重置。第四SF電晶體545的閘極被耦合至第四FD節點536，它的源極被耦合至比較器230的正輸入234，而它的汲極則被耦合至偏壓線路520。
斜降線路Rdn<1>被放置在第四FD節點536旁邊但與其絕緣，因此，該斜降線路會被電容性耦合至該第四FD節點。此電容性耦合由斜降線路Rdn<1>和第四FD節點536之間的電容器562來表示。斜降線路Rdn<1>會從負斜坡產生器266(第二圖)處接收一斜降訊號。
行502包括一偏壓電晶體564，其會偏壓SF電晶體516、518、535以及545。偏壓電晶體564的閘極被耦合至線路SF_BIAS，它的汲極被耦合至偏壓線路520，而它的源極被耦合至負電源供應線路。
行504、506以及508的排列雷同於行502。行502、504、506以及508共用運行在各列中的線路SF_BIAS、RST<0>、HVDD<0>、TX<0>、Rup<0>、RST<1>、HVDD<1>、TX<1>、Rdn<0>、RST<2>、HVDD<2>、TX<2>、Rup<1>、RST<3>、HVDD<3>、TX<3>以及Rdn<1>。明確地說，斜升線路Rup<0>係一水平線路，其被放置跨越第一列像素並在該第一列中的該等FD節點旁邊但與它們絕緣，因此，該斜升線路會被電容性耦合至此等FD節點。斜降線路Rdn<0>係一水平線路，其被放置跨越第二列像素並在該第二列中的該等FD節點旁邊但與它們絕緣，因此，該斜降線路會被電容性耦合至此等FD節點。斜升線路Rup<1>係一水平線路，其被放置跨越第三列像素並在該第三列中的該等FD節點旁邊但與它們絕緣，因此，該斜升線路會被電容性耦合至此等FD節點。斜降線路Rdn<1>係一水平線路，其被放置跨越第四列像素並在該第四列中的該等FD節點旁邊但與它們絕緣，因此，該斜降線路會被電容性耦合至此等FD節點。
從前文可明白，本文中已針對解釋之目的說明過本發明的各種具體實施例，而且可以進行各種修正而不會脫離本發明的範疇與精神。據此，本文中所揭各種具體實施例沒有限制的意圖，真實範疇與精神係由以下申請專利範圍來表明。

Claims (8)

  1. 一種讀出像素的方法，包含：讀取第一像素，包含：重置第一光偵測器；在重置該第一光偵測器之後積分該第一光偵測器；重置第一浮動擴散節點與第二浮動擴散節點，該第一擴散節點被耦合至該第一光偵測器而該第二擴散節點被耦合至第二光偵測器；將電荷從該第一光偵測器處傳輸至該第一浮動擴散節點；比較該第一浮動擴散節點處的第一訊號和該第二浮動擴散節點處的第二訊號，並且產生一第一訊號用以鎖存該第一訊號小於該第二訊號時的第一計數器數值；遞增該第一訊號並遞減該第二訊號；以及比較該第一訊號和該第二訊號，並且產生一第二訊號用以鎖存該第一訊號大於該第二訊號時的第二計數器數值，其中，該第二計數器數值與該第一計數器數值之間的差異表示第一像素位準。
  2. 如申請專利範圍第1項的方法，進一步包含：讀取第二像素，包含：重置第二光偵測器；在重置該第二光偵測器之後積分該第二光偵測器；重置該第一浮動擴散節點與該第二浮動擴散節點；將電荷從該第二光偵測器處傳輸至該第二浮動擴散節點；比較該第一訊號和該第二訊號，並且產生一第三訊號用以鎖存該第一訊號大於該第二訊號時的第三計數器數值；遞增該第一訊號並遞減該第二訊號；以及比較該第一訊號和該第二訊號，並且產生一第四訊號用以鎖存該第一訊號小於該第二訊號時的第四計數器數值，其中，該第四計數器數值與該第三計數器數值之間的差異表示第二像素位準。
  3. 一種像素感測器，包含： 一第一主動像素感測器像素，包含：一第一浮動擴散節點；一第一光偵測器，被耦合至該第一擴散節點；以及一第一斜坡線路，被耦合至該第一浮動擴散節點；一第二主動像素感測器像素，包含：一第二浮動擴散節點；一第二光偵測器，被耦合至該第二擴散節點；以及一第二斜坡線路，被耦合至該第二浮動擴散節點；以及一讀出電路，包含：一比較器，第一輸入被連接至該第一浮動擴散節點且第二輸入被連接至該第二浮動擴散節點；以及一鎖存器，被耦合至該比較器。
  4. 如申請專利範圍第3項的像素感測器，其中，該讀出電路進一步包含：另一比較器，第一輸入被連接至該比較器的第一輸出，第二輸入被連接至該比較器的第二輸出，而且一輸出被耦合至該鎖存器。
  5. 如申請專利範圍第3項的像素感測器，進一步包含一計數器，被耦合至該鎖存器。
  6. 如申請專利範圍第3項的像素感測器，進一步包含一正斜坡產生器與一負斜坡產生器，選擇性地被耦合至該等第一與第二斜坡線路。
  7. 如申請專利範圍第3項的像素感測器，其中，該第一斜坡線路係一沿著包括該第一主動像素感測器像素之第一列主動像素感測器像素前進的水平線路，而該第二斜坡線路係一沿著包括該第二主動像素感測器像素之第二列主動像素感測器像素前進的第二水平線路。
  8. 如申請專利範圍第3項的像素感測器，其中：該第一主動像素感測器像素進一步包含：一第一傳輸閘極，用以將該第一光偵測器耦合至該第一浮動擴散節點，以及一第一重置閘極，用以將該第一浮動擴散節點耦合至第一供應軌；以及該第二主動像素感測器像素進一步包含：一第二傳輸閘極，用以將該第二光偵測器耦合至該第二浮動擴散節點，以及一第二重置 閘極，用以將該第二浮動擴散節點耦合至第二供應軌。
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