TWI701948B - 影像感測裝置及影像感測方法 - Google Patents

影像感測裝置及影像感測方法 Download PDF

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Abstract

一種影像感測裝置及影像感測方法。影像感測裝置包括影像感測陣列、多個類比數位轉換器、多工器、寫入控制器、記憶體以及讀取控制器。影像感測陣列中的每個像素擷取區域同時地依序獲取多個類比像素資料。每個類比數位轉換器將這些類比像素資料轉換為多個數位像素資料。寫入控制器從多工器接收由類比數位轉換器產生的數位像素資料，並依據相關於這些數位像素資料的第一像素排列將這些數位像素資料寫入記憶體。讀取控制器依據符合視訊格式的第二像素排列以讀取記憶體中的這些數位像素資料，從而產生符合視訊格式的視訊信號。

Description

影像感測裝置及影像感測方法
本發明是有關於一種影像感測技術，且特別是有關於一種實現高畫質影像感測及視訊編碼的影像感測裝置及影像感測方法。
由於影像感測技術持續進步，當今影像感測系統所擷取的影像畫質亦逐步提升，使得影像感測元件（如，CMOS像素陣列）上的像素數目急遽增加。
然而，為了追求高解析度，影像感測元件將需要感測更多數目的像素。當像素數目愈多，能夠分配給影像感測元件上每個像素的工作時間便會愈短。使得類比設計線路難度大幅增加，操作頻率越高雜訊也相對提高，對於影像品質影響甚巨，若以每秒30個影格（frame）的影格率來實現影像感測系統的話，雖然每一列（row）掃描線上的像素可以同時進行感測及擷取，但因高畫質影像的需求而使得影像感測元件的列數目持續增加，導致在感測像素時的工作時間愈發不足。例如，在解析度為具備525條掃描線的美國國家電視系統委員會（NTSC）標準影像的情況下，每條掃描線的工作時間約略為 (1/30)/525 秒；而在解析度為具備2000條的影像的情況下，每條掃描線的工作時間約略為 (1/30)/2000 秒。為此，許多廠商皆在尋找如何在高解析度的情況下，增加影像感測元件在感測每條掃描線的工作時間的方式。
本發明提供一種影像感測裝置及影像感測方法，係利用多個像素擷取區域以及對應的多個類比數位轉換器同時進行信號轉換，並在從記憶體讀取數位像素資料時直接按照符合視訊格式的像素排列進行，即可迅速地產生特定視訊格式的視訊信號，不需進行繁雜的類比-數位信號轉換。
本發明的影像感測裝置包括影像感測陣列、多個類比數位轉換器、多工器、寫入控制器、記憶體以及讀取控制器。影像感測陣列區分為多個像素擷取區域。每個像素擷取區域的掃描線長度皆為相同，且每個像素擷取區域同時地依序獲取多個類比像素資料。每個類比數位轉換器耦接至對應的每個像素擷取區域，以將從對應的像素擷取區域所感測到的類比像素資料轉換為多個數位像素資料。多工器耦接這些類比數位轉換器的輸出端，寫入控制器耦接多工器，記憶體耦接寫入控制器，且讀取控制器耦接記憶體。記憶體用以暫存及緩衝數位像素資料。寫入控制器從多工器接收由類比數位轉換器產生的數位像素資料，並依據相關於數位像素資料的第一像素排列將數位像素資料寫入記憶體。讀取控制器依據符合視訊格式的第二像素排列以讀取記憶體中的數位像素資料，從而產生符合視訊格式的視訊信號。
本發明的影像感測方法包括下列步驟。通過影像感測陣列來擷取影像，此影像感測陣列區分為多個像素擷取區域，每個像素擷取區域的掃描線長度皆為相同，且每個像素擷取區域同時地依序獲取多個類比像素資料。通過多個類比數位轉換器以將與類比數位轉換器對應的像素擷取區域所感測到的類比像素資料轉換為多個數位像素資料。接收由類比數位轉換器產生的數位像素資料，並依據相關於數位像素資料的第一像素排列將數位像素資料寫入記憶體。以及，依據符合視訊格式的第二像素排列以讀取記憶體中的數位像素資料，從而產生符合視訊格式的視訊信號。
本發明的影像感測裝置包括影像感測陣列、多個類比數位轉換器、多工器、寫入控制器、記憶體以及讀取控制器。影像感測陣列區分為多個像素擷取區域。每個像素擷取區域的掃描線長度皆為相同，且每個像素擷取區域同時地依序獲取多個類比像素資料。每個類比數位轉換器耦接至對應的每個像素擷取區域，以將從對應的像素擷取區域所感測到的類比像素資料轉換為多個數位像素資料。多工器耦接類比數位轉換器的輸出端。寫入控制器耦接多工器，寫入控制器用以控制多工器以接收數位像素資料。記憶體耦接寫入控制器。寫入控制器透過記憶體以暫存及緩衝數位像素資料。讀取控制器耦接記憶體。讀取控制器用以將記憶體中的數位像素資料整合為視訊信號。相鄰的像素擷取區域對於類比像素資料的獲取順序互不相同。
基於上述，本發明實施例所述的影像感測裝置及影像感測方法係利用多個像素擷取區域以及對應的多個類比數位轉換器同時進行信號轉換以使像素資料成為數位形式，從而增加工作效率，且使影像感測陣列中的每個像素感測單元獲得更多的掃描線工作時間。並且，在從記憶體讀取數位像素資料時，本實施例直接採用符合視訊格式的像素排列。如此一來，在這些數位像素資料已按照符合視訊格式的像素排列的情況下，即可迅速地產生特定視訊格式的視訊信號，不需進行繁雜的類比-數位信號轉換，例如，不需利用諸如『像素順序重新排列』、『視訊編碼』等設備再次調整數位像素資料。再者，本實施例在每個像素感測單元所佔的佈局區域中設計有數量等同於像素擷取區域的數目的資料線，這些資料線中雖然僅有其中一條會連接到對應的像素感測單元，但會使每個像素感測單元在經佈局後的物理特性（如，電容耦合特性）上相近似，不會因為不同像素感測單元所佔的佈局區域上經過不同數量的資料線而產生更均勻的物理特性。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1是依照本發明一實施例的一種影像感測裝置100的方塊圖。影像感測裝置100主要包括影像感測陣列110、多個類比數位轉換器（ADC） ADC1~ADC4、多工器120、寫入控制器130、記憶體140以及讀取控制器150。本實施例的影像感測裝置100可應用於高解析度之監視設備、保全系統、車用、手機、AI影像辨識…等與影像擷取相關的資訊系統或電子設備中。記憶體140亦可稱為畫面緩衝器（frame buffer），可由動態隨機存取記憶體、快取記憶體等實現。
影像感測陣列110可用CMOS像素陣列實現。影像感測陣列110包括排列成列（row）與行（column）的多個像素感測單元。像素感測單元可由光二極體多個電晶體構成。應用本實施例者可依其需求設定影像感測陣列110的解析度與像素排列的數量。影像感測陣列110的解析度可與目前經常使用的視訊格式相當，亦可使用上述視訊格式的掃瞄時序，例如循序掃瞄（Progressive Scan）/交錯式掃描(Interlanced Scan)等，來擷取影像。本實施例的影像感測陣列110亦可由使用者自行定義其解析度，例如，本實施例以4000×2000像素呈現的視訊格式來作為影像感測裝置100的影像感測陣列110中的解析度。也就是說，影像感測陣列110具備2000條掃描線（依序標示為掃描線Y1至掃描線Y2000）。每條掃描線具備4000個像素感測單元，這些像素感測單元偵測到的像素值依序標示為像素X1至像素X4000。
影像感測裝置100中的各個元件（影像感測陣列110、類比數位轉換器ADC1~ADC4、多工器120、寫入控制器130、記憶體140以及讀取控制器150）依需求可利用背照（back side illumination；BSI）製程整合在同一個或多個積體電路中，更為節省電路板的佈線面積且增加這些元件的工作效率。
另一方面，為增加影像感測陣列110在擷取影像的工作效率，且使影像感測陣列中的每個像素感測單元獲得更多的掃描線工作時間，本實施例的影像感測陣列110區分為多個像素擷取區域。像素擷取區域是將影像感測陣列110的掃描線Y1~Y200除以N而產生，N為正整數。在此假設N為4，因此像素擷取區域的數目等於4，例如是圖1呈現的4個像素擷取區域VD1~VD4。像素擷取區域VD1~VD4的掃描線長度皆為相同，也就是，掃描線長度皆為4000個像素。每個像素擷取區域VD1~VD4中掃描線數目為2000除以4後的數值（亦即，”500”）。換句話說，像素擷取區域VD1由掃描線Y1~Y500組成；像素擷取區域VD2由掃描線Y501~Y1000組成；像素擷取區域VD3由掃描線Y1001~Y1500組成；像素擷取區域VD4由掃描線Y1501~Y2000組成。於符合本發明實施例的其他實施例中，像素擷取區域的數目N可以是任意正整數2、3、4、5…等。於符合本發明實施例的其他實施例中，每個像素擷取區域的掃描線數量也不一定皆為相同，例如，當上述N為3且影像感測陣列110具備2000條掃描線時，前兩個像素擷取區域可具備667條掃描線，最後一個像素擷取區域則具備666條掃描線。本實施例的所述多個像素擷取區域是從同一個影像感測陣列中進行區分，並不是將不同的影像感測陣列整合在一起，因此這些像素擷取區域之間並沒有邊界效應，不需另外處理如『影像拼接』等情形。
當影像感測陣列110在擷取影像時，像素擷取區域VD1~VD4將會同時地依序獲取多個類比像素資料。為方便說明，以下將各個像素資料表示為（Xa，Yb），亦即，像素資料（Xa，Yb）表示在掃描線Yb上像素Xa的像素資料，其中a為1到4000之間的自然數，b為1到2000之間的自然數。像素擷取區域VD1~VD4中對應像素擷取單元的多個資料線分別以資料線組LVD1、LVD2、LVD3以及LVD4標示。本發明實施例以每個類比像素資料為10位元（10-bit）作為舉例，因此類比數位轉換器ADC1~ADC4每次可轉換10位元的信號，且多工器120從類比數位轉換器ADC1~ADC4分別獲得10位元的信號並且受到寫入控制器130的控制而將這四個10位元信號依序排列。於其他實施例中，每個類比像素資料也可以為8位元來實現，應用本發明者不限制於此。
在此舉例說明像素擷取區域VD1~VD4如何同時地依序獲取多個類比像素資料。在擷取此畫面的第一時間點時，像素擷取區域VD1獲得其最左上角的類比像素資料（X1，Y1），與此同時，像素擷取區域VD2獲得其最左上角的類比像素資料（X1，Y501），像素擷取區域VD3獲得其最左上角的類比像素資料（X1，Y1001），且像素擷取區域VD4獲得其最左上角的類比像素資料（X1，Y1501）。在擷取此畫面的第二時間點時，像素擷取區域VD1獲得其最左上角的類比像素資料（X2，Y1），與此同時，像素擷取區域VD2獲得其最左上角的類比像素資料（X2，Y501），像素擷取區域VD3獲得其最左上角的類比像素資料（X2，Y1001），且像素擷取區域VD4獲得其最左上角的類比像素資料（X2，Y1501），並依此類推，直至掃描線Y1、Y501、Y1001以及Y1501上所有的像素皆獲取類比像素資料後，像素擷取區域VD1~VD4同時地轉向下一條掃描線Y2、Y502、Y1002以及Y1502以獲取這些掃描線上的類比像素資料，直至像素擷取區域VD1~VD4中所有的類比像素資料皆被獲取。。在獲取完像素擷取區域VD1~VD4上某些像素擷取單元中的類比像素資料後，這些像素擷取單元會進行重置操作，並接續地進行下個畫面的像素感測。也就是說，像素擷取區域VD1~VD4是從第一條掃描線（如，像素擷取區域VD1的掃描線Y1、像素擷取區域VD2的掃描線Y501、像素擷取區域VD3的掃描線Y1001、像素擷取區域VD4的掃描線Y1501）正序排列地至最後一條掃描線（如，像素擷取區域VD1的掃描線Y500、像素擷取區域VD2的掃描線Y1000、像素擷取區域VD3的掃描線Y1500、像素擷取區域VD4的掃描線Y2000）以獲取這些掃描線上想素感測單元的類比像素資料。此種掃描時序亦可稱為是Z型循序掃描。
類比數位轉換器ADC1、ADC2、ADC3以及ADC4分別耦接至對應的像素擷取區域VD1、VD2、VD3以及VD4以接收資料線組LVD1、LVD2、LVD3以及LVD4，並且將對應的像素擷取區域VD1、VD2、VD3以及VD4所感測到的類比像素資料轉換為多個數位像素資料。例如，在上述第一時間點時，類比數位轉換器ADC1、ADC2、ADC3以及ADC4分別地且同時地接收類比像素資料（X1，Y1）、（X1，Y501）、（X1，Y1001）及（X1，Y1501）並將這些類比像素資料轉換為數位像素資料（X1，Y1）、（X1，Y501）、（X1，Y1001）及（X1，Y1501），之後依此類推。例如，在上述第二時間點時，類比數位轉換器ADC1、ADC2、ADC3以及ADC4分別地且同時地接收類比像素資料（X2，Y1）、（X2，Y501）、（X2，Y1001）及（X2，Y1501）並將這些類比像素資料轉換為數位像素資料（X2，Y1）、（X2，Y501）、（X2，Y1001）及（X2，Y1501）。
多工器120耦接類比數位轉換器ADC1~ADC4的輸出端。多工器120的每個輸入端為10位元，且其輸出端亦為10位元。寫入控制器130耦接多工器120，記憶體140耦接寫入控制器130，且讀取控制器150耦接記憶體140。
寫入控制器130可控制多工器120以接收數位像素資料。詳細來說，寫入控制器130控制多工器120以調整同一時間點從類比數位轉換器ADC1、ADC2、ADC3以及ADC4所獲得的數位像素資料的順序，以從多工器120接收由類比數位轉換器ADC1~ADC4產生的數位像素資料，並依據相關於數位像素資料的第一像素排列將這些數位像素資料寫入記憶體140。例如，在上述第一時間點時，多工器120的四個輸入端分別接收數位像素資料（X1，Y1）、（X1，Y501）、（X1，Y1001）及（X1，Y1501），寫入控制器130便控制多工器120來依序地從類比數位轉換器ADC1、ADC2、ADC3以及ADC4接收數位像素資料（X1，Y1）、（X1，Y501）、（X1，Y1001）及（X1，Y1501）。在此將數位像素資料（X1，Y1）、（X1，Y501）、（X1，Y1001）及（X1，Y1501）的像素排列稱為是第一像素排列的一部分。並且，寫入控制器130將以此第一像素排列而形成的這些數位像素資料依序地、以記憶體140的連續性位址寫入到記憶體140的對應位置。藉此來實現寫入控制器130利用數位像素資料的第一像素排列以將數位像素資料寫入記憶體140。
在此以本實施例上述描述來舉例數位像素資料的『第一像素排列』。『第一像素排列』依序為：像素擷取區域VD1~VD4中第一條掃描線上同時獲取的數位像素資料（X1，Y1）、（X1，Y501）、（X1，Y1001）、（X1，Y1501）、數位像素資料（X2，Y1）、（X2，Y501）、（X2，Y1001）、（X2，Y1501）…，並類推至數位像素資料（X4000，Y1）、（X4000，Y501）、（X4000，Y1001）、（X4000，Y1501），然後類推至像素擷取區域VD1~VD4中下一個掃描線上同時獲取的數位像素資料，即數位像素資料（X1，Y2）、（X1，Y502）、（X1，Y1002）、（X1，Y1502）…數位像素資料（X4000，Y2）、（X4000，Y502）、（X4000，Y1002）、（X4000，Y1502）…，直至像素擷取區域VD1~VD4中最後一個掃描線上同時獲取的數位像素資料，即數位像素資料（X1，Y500）、（X1，Y1000）、（X1，Y1500）、（X1，Y2000）…數位像素資料（X4000，Y500）、（X4000，Y1000）、（X4000，Y1500）、（X4000，Y2000）。
讀取控制器150依據符合視訊格式的第二像素排列以讀取記憶體140中的數位像素資料，整合這些數位像素資料，從而從而產生符合此視訊格式的視訊信號。詳細來說，讀取控制器150利用第一像素排列作為數位像素資料的位置索引，然後依據符合所需視訊格式的第二像素排列來依序地排列這些數位像素資料。然後，只要將已排列成所需視訊格式的這些數位像素資料略為整理，例如，增加視訊信號的標頭、系統參數…等資訊，便可即時地產生所需視訊格式的視訊信號。
本實施例以4000×2000像素呈現的視訊格式作為所需視訊格式，且符合此所需視訊格式的第二像素排列是以依序對掃描線進行掃描的方式進行像素排列。在此以本實施例上述描述來舉例符合此所需視訊格式的『第二像素排列』。『第一像素排列』依序為：位於掃描線Y1上的數位像素資料（X1，Y1）、（X2，Y1）…（X4000，Y1）、位於掃描線Y2上的數位像素資料（X1，Y2）、（X2，Y2）…（X4000，Y2）…直至位於掃描線Y2000上的數位像素資料（X1，Y2000）、（X2，Y2000）…（X4000，Y2000）。
換句話說，寫入控制器130所採用的第一像素排列與讀取控制器150所採用的第二像素排列並不相同。第一像素排列係以像素擷取區域VD1~VD4中掃描線上同時獲取的數位像素資料作為像素排列依據；第二像素排列則是以視訊格式所需、依序對掃描線中各個像素進行掃描作為像素排列依據。雖然兩者並不相同，讀取控制器150仍然可利用寫入控制器130所採用的第一像素排列作為數位像素資料的位置索引，透過列表查表的方式將所需數位像素資料位於記憶體100中對應的地址找出，從而使讀取控制器150在讀取這些數位像素資料的同時一併地調整這些數位像素資料的排列順序。如此一來，在這些數位像素資料已按照符合視訊格式的像素排列的情況下，即可迅速地產生特定視訊格式的視訊信號，不需進行繁雜的類比-數位信號轉換，例如，不需利用諸如『像素順序重新排列』、『視訊編碼』等設備再次調整數位像素資料。
再者，本實施例在每個像素感測單元所佔的佈局區域中設計有數量等同於像素擷取區域的數目（例如，”4”）的資料線。圖2是圖1中影像感測陣列110部分影像感測單元的佈局示意圖。由圖2可知，影像感測陣列110包括多個像素感測單元以及多個資料線。圖2僅繪示掃描線Y1、Y2、Y500、Y501、Y1000、Y1001、Y1500、Y1501及Y2000上與像素X1對應的像素感測單元的佈局區域作為舉例，應用本實施例者可依此描述而延伸實施例的應用。掃描線Y1、Y2~Y500位於像素擷取區域VD1；掃描線Y501~Y1000位於像素擷取區域VD2；掃描線Y1001~Y1500位於像素擷取區域VD3；掃描線Y1501~Y2000位於像素擷取區域VD4。每個像素感測單元所佔的佈局區域中包括N個資料線，例如，4條資料線。
在以往的技術中，因每條掃描線中相同位置的像素不會同時讀取資料，因此這些像素會電性耦接到同一條資料線，從而藉由此資料線獲得這些像素的類比像素資料。本發明實施例能夠讓像素擷取區域VD1~VD4同時讀取每條掃描線中相同位置的像素，因此每個像素感測單元所佔的佈局區域中便會包括等同於像素擷取區域的數目（”4”）的資料線。
例如，圖2中與掃描線Y1、Y2~Y500、Y501~Y1000、Y1001~Y1500、Y1501~Y2000上與像素X1對應的像素感測單元的佈局區域分別標記為A1、A2~A500、A501~A1000、A1001~A1500、A1501~A2000。位在這些佈局區域上的資料線有4條，分別為DL1、DL2、DL3及DL4。資料線DL1、DL2、DL3及DL4分別耦接資料線組LVD1中的資料線LVD1-1、資料線組LVD2中的資料線LVD2-1、資料線組LVD3中的資料線LVD3-1、及資料線組LVD4中的資料線LVD4-1。資料線DL1~DL4所在的佈局層可與像素感測單元所在的佈局層位於不同層。
資料線DL1~DL4中的資料線DL1電性耦接到佈局區域A1、A2~A500中像素感測單元的資料端；資料線DL2電性耦接到佈局區域A501~A1000中像素感測單元的資料端；資料線DL3電性耦接到佈局區域A1001~A1500中像素感測單元的資料端；資料線DL4電性耦接到佈局區域A1501~A2000中像素感測單元的資料端。相對地，資料線DL2~DL4不電性耦接到佈局區域A1、A2~A500中像素感測單元的資料端；資料線DL1、DL3~DL4不電性耦接到佈局區域A501~A1000中像素感測單元的資料端；資料線DL1~DL2、DL4不電性耦接到佈局區域A1001~A1500中像素感測單元的資料端；且，資料線DL1~DL3不電性耦接到佈局區域A1501~A2000中像素感測單元的資料端。
換句話說，資料線DL1~DL4雖然僅有其中一條會連接到對應像素感測單元的佈局區域，未連接到像素感測單元的資料線則是浮空於像素感測單元的佈局區域。如此一來，每個像素感測單元在經佈局後的物理特性（如，電容耦合特性）上相近似，不會因為不同像素感測單元所佔的佈局區域上經過不同數量的資料線而產生不同的物理特性。
於本發明的另一實施例中，影像感測裝置100中的影像感測陣列110被區分為多個像素擷取區域（如，圖1中的VD1~VD4）。由於本發明實施例會讓每個像素擷取區域VD1~VD4同時地依序獲取多個類比像素資料，因此當影像感測裝置100所擷取到的畫面是移動速度較快的動態畫面時，將因為同時地讓每個像素擷取區域VD1~VD4擷取類比像素資料而使畫面有斷裂感。換句話說，畫面中的物體可能會在相鄰像素擷取區域VD1~VD4的接縫位置發生錯位、斷裂等情形，導致在觀看視訊信號的感受上不佳。為了避免上述情形，本發明實施例可將相鄰的像素擷取區域（如，圖1的像素擷取區域VD1~VD4）對於這些類比像素資料的獲取順序互不相同，並利用下圖3來進行說明。
圖3是依照本發明另一實施例的影像感測陣列110中多個像素擷取區域VD1~VD4及其採用的類比像素資料的獲取順序的示意圖。於本實施例中，相鄰的像素擷取區域（如，圖1的像素擷取區域VD1~VD4）對於這些類比像素資料的獲取順序互不相同，也就是，像素擷取區域中VD1~VD4的基數個像素擷取區域VD1、VD3是從第一條掃描線（如，像素擷取區域VD1中的掃描線Y1、像素擷取區域VD3中的掃描線Y1001）以正序（對應第一順序）排列地至最後一條掃描線（如，像素擷取區域VD1中的掃描線Y500、像素擷取區域VD3中的掃描線Y1500）上獲取對應像素感測單元的類比像素資料；像素擷取區域中VD1~VD4的偶數個像素擷取區域VD2、VD4是從最後一條掃描線（如，像素擷取區域VD2中的掃描線Y1000、像素擷取區域VD4中的掃描線Y2000）以反序（對應第二順序）排列地至第一條掃描線（如，像素擷取區域VD2中的掃描線Y501、像素擷取區域VD4中的掃描線Y1501）上獲取對應像素感測單元的類比像素資料。從另一角度來看，基數個像素擷取區域VD1、VD3採用Z型循序掃描，而偶數個像素擷取區域VD2、VD4則採用反Z型循序掃描。在此以分別以正序、反序作為第一順序、第二順序的舉例，第一順序與第二順序互為反相，應用本實施例者應可依其需求調整，例如將反序作為第一順序、將正序作為第二順序。
像素擷取區域VD1採用Z型循序掃描（如圖3中的箭頭D1所示）以從掃描線Y1、Y2、…Y500以依序獲取類比像素資料；像素擷取區域VD2採用反Z型循序掃描（如圖3中的箭頭D2所示）以從掃描線Y1000、Y999、…Y502、Y501以依序獲取類比像素資料；像素擷取區域VD3採用Z型循序掃描（如圖3中的箭頭D3所示）以從掃描線Y1001、Y1002、…Y1499、Y1500以依序獲取類比像素資料；像素擷取區域VD4採用反Z型循序掃描（如圖3中的箭頭D4所示）以從掃描線Y2000、Y1999、…Y1502、Y1501以依序獲取類比像素資料。
如此一來，由於像素擷取區域VD2中的掃描線Y1000以及像素擷取區域VD3中的掃描線Y1001將會同時地擷取類比像素資料，從而消除像素擷取區域VD2與VD3接縫處的影像感測元件在像素的工作時間差，使接縫處的畫面因掃描順序的配置而更為滑順，進而減少畫面的斷裂感。
圖4是依照本發明一實施例的一種影像感測方法的流程圖。此影像感測方法適用於圖1的影像感測裝置100。請參見圖4，於步驟S410中，通過圖1的影像感測陣列110來擷取影像。影像感測陣列110區分為多個像素擷取區域VD1~VD4，每個像素擷取區域VD1~VD4的掃描線長度皆為相同，且每個像素擷取區域VD1~VD4同時地依序獲取多個類比像素資料。於步驟S420中，通過多個類比數位轉換器ADC1~ADC4以將與類比數位轉換器ADC1~ADC4對應的像素擷取區域VD1~VD4所感測到的類比像素資料轉換為多個數位像素資料。於步驟S430中，接收由類比數位轉換器ADC1~ADC4產生的數位像素資料，並依據相關於這些數位像素資料的第一像素排列將這些數位像素資料寫入記憶體140。記憶體140暫存及緩衝這些數位像素資料。於步驟S440中，依據符合視訊格式的第二像素排列以讀取記憶體140中的數位像素資料，從而產生符合此視訊格式的視訊信號。影像感測方法的其他詳細描述請參見上述實施例。
綜上所述，本發明實施例所述的影像感測裝置及影像感測方法係利用多個像素擷取區域以及對應的多個類比數位轉換器同時進行信號轉換以使像素資料成為數位形式，從而增加工作效率，且使影像感測陣列中的每個像素感測單元獲得更多的工作時間。並且，在從記憶體讀取數位像素資料時，本實施例直接採用符合視訊格式的像素排列。如此一來，在這些數位像素資料已按照符合視訊格式的像素排列的情況下，即可迅速地產生特定視訊格式的視訊信號，不需進行繁雜的類比-數位信號轉換，例如，不需利用諸如『像素順序重新排列』、『視訊編碼』等設備再次調整數位像素資料。再者，本實施例在每個像素感測單元所佔的佈局區域中設計有數量等同於像素擷取區域的數目的資料線，這些資料線中雖然僅有其中一條會連接到對應的像素感測單元，但會使每個像素感測單元在經佈局後的物理特性（如，電容耦合特性）上相近似，不會因為不同像素感測單元所佔的佈局區域上經過不同數量的資料線而產生不同的物理特性。並且，藉由調整相鄰的像素擷取區域的類比像素資料的獲取順序，可使像素擷取區域之間接縫處的畫面因掃描順序的配置而更為滑順，進而減少畫面的斷裂感。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100:影像感測裝置 110:影像感測陣列 120:多工器 130:寫入控制器 140:記憶體 150:讀取控制器 S410~S440:步驟 Y1~Y2000:掃描線 X1~X4000:像素 VD1~VD4:像素擷取區域 LVD1~LVD4:資料線組 DL1~DL4、LVD1-1、LVD2-1、LVD3-1、LVD4-1:資料線 ADC1~ADC4:類比數位轉換器 A1~A2000:像素感測單元的佈局區域 D1~D4:箭頭
圖1是依照本發明一實施例的一種影像感測裝置的方塊圖。 圖2是依照本發明的一實施例的一種影像感測方法的流程圖。 圖3是依照本發明另一實施例的影像感測陣列中多個像素擷取區域及其採用的類比像素資料的獲取順序的示意圖。 圖4是依照本發明一實施例的一種影像感測方法的流程圖。
100:影像感測裝置
110:影像感測陣列
120:多工器
130:寫入控制器
140:記憶體
150:讀取控制器
Y1~Y2000:掃描線
X1~X4000:像素
VD1~VD4:像素擷取區域
LVD1~LVD4:資料線組
ADC1~ADC4:類比數位轉換器

Claims (12)

  1. 一種影像感測裝置，包括： 影像感測陣列，所述影像感測陣列區分為多個像素擷取區域，每個像素擷取區域的掃描線長度皆為相同，且每個像素擷取區域同時地依序獲取多個類比像素資料； 多個類比數位轉換器，每個類比數位轉換器耦接至對應的每個像素擷取區域，以將從對應的所述像素擷取區域所感測到的所述類比像素資料轉換為多個數位像素資料； 多工器，耦接所述類比數位轉換器的輸出端； 寫入控制器，耦接所述多工器； 記憶體，耦接所述寫入控制器，用以暫存及緩衝所述數位像素資料；以及 讀取控制器，耦接所述記憶體， 其中，所述寫入控制器從所述多工器接收由所述類比數位轉換器產生的所述數位像素資料，並依據相關於所述數位像素資料的第一像素排列將所述數位像素資料寫入所述記憶體，並且， 所述讀取控制器依據符合視訊格式的第二像素排列以讀取所述記憶體中的所述數位像素資料，從而產生符合所述視訊格式的視訊信號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的影像感測裝置，其中所述讀取控制器利用所述第一像素排列作為所述數位像素資料的位置索引，並依據符合所述視訊格式的所述第二像素排列來依序地排列所述數位像素資料以產生所述視訊格式的所述視訊信號。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的影像感測裝置，其中所述影像感測陣列、所述類比數位轉換器、所述多工器、所述寫入控制器、所述記憶體以及所述讀取控制器利用背照（BSI）製程整合在同一個或多個積體電路中。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的影像感測裝置，其中所述像素擷取區域是將所述影像感測陣列的掃描線除以N而產生，所述像素擷取區域的數目等於N，N為正整數。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的影像感測裝置，其中所述視訊格式是以4000×2000像素呈現的視訊格式，且每個像素擷取區域中掃描線數目為2000除以N後的數值。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的影像感測裝置，其中所述影像感測陣列包括多個像素感測單元以及多個資料線， 每個像素感測單元所佔的佈局區域中包括N個資料線，N個所述資料線中的一個資料線耦接至所述像素感測單元，且N個所述資料線中的其他個資料線不耦接至所述像素感測單元。
  7. 一種影像感測方法，包括： 通過影像感測陣列來擷取影像，其中所述影像感測陣列區分為多個像素擷取區域，每個像素擷取區域的掃描線長度皆為相同，且每個像素擷取區域同時地依序獲取多個類比像素資料； 通過多個類比數位轉換器以將與所述類比數位轉換器對應的所述像素擷取區域所感測到的所述類比像素資料轉換為多個數位像素資料； 接收由所述類比數位轉換器產生的所述數位像素資料，並依據相關於所述數位像素資料的第一像素排列將所述數位像素資料寫入記憶體；以及 依據符合視訊格式的第二像素排列以讀取所述記憶體中的所述數位像素資料，從而產生符合所述視訊格式的視訊信號。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的影像感測方法，產生符合所述視訊格式的所述視訊信號包括下列步驟： 利用所述第一像素排列作為所述數位像素資料的位置索引，並依據符合所述視訊格式的所述第二像素排列來依序地排列所述數位像素資料，以產生所述視訊格式的所述視訊信號。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的影像感測方法，其中所述像素擷取區域是將所述影像感測陣列的掃描線除以N而產生，所述像素擷取區域的數目等於N，N為正整數。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的影像感測方法，其中所述影像感測陣列包括多個像素感測單元以及多個資料線， 每個像素感測單元所佔的佈局區域中包括N個資料線，N個所述資料線中的一個資料線耦接至所述像素感測單元，且N個所述資料線中的其他個資料線不耦接至所述像素感測單元。
  11. 一種影像感測裝置，包括： 影像感測陣列，所述影像感測陣列區分為多個像素擷取區域，每個像素擷取區域的掃描線長度皆為相同，且每個像素擷取區域同時地依序獲取多個類比像素資料； 多個類比數位轉換器，每個類比數位轉換器耦接至對應的每個像素擷取區域，以將從對應的所述像素擷取區域所感測到的所述類比像素資料轉換為多個數位像素資料； 多工器，耦接所述類比數位轉換器的輸出端； 寫入控制器，耦接所述多工器，用以控制所述多工器以接收所述數位像素資料； 記憶體，耦接所述寫入控制器，其中所述寫入控制器透過所述記憶體以暫存及緩衝所述數位像素資料；以及 讀取控制器，耦接所述記憶體，用以將所述記憶體中的所述數位像素資料整合為視訊信號， 其中，相鄰的所述像素擷取區域對於所述類比像素資料的獲取順序互不相同。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的影像感測裝置，其中所述像素擷取區域的每個包括多個掃描線，每個掃描線包括多個像素感測單元， 所述像素擷取區域中的基數個像素擷取區域是從第一條掃描線以第一順序排列地至最後一條掃描線上獲取所述類比像素資料，以及， 所述像素擷取區域中的偶數個像素擷取區域是從所述最後一條掃描線以第二順序排列地至第一條條掃描線上獲取所述類比像素資料，其中所述第一順序與所述第二順序互為反相。
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