影像傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及影像感測，尤其涉及一種在輸出級使用比較器而非運算放大器的影像傳感器，以針對被動像素結構提供低讀出噪聲的信號。
【背景技術】
[0002]參考圖1，圖1為應用于被動像素傳感器陣列(passive pixel sensor array)10的現有讀出電路100的示意圖。如圖1所示，讀出電路100包括多個列電路(columncircuit) 110、120，且列電路110、120各包括運算放大器及電容，例如，列電路110包括運算放大器112及電容114，而列電路120包括運算放大器122及電容124。像素傳感器陣列10包括多個像素傳感器Pll?P24，且像素傳感器Pll?P24中每一像素傳感器通過信號線116、126耦接于讀出電路100。信號線116及信號線126皆包括一個小的寄生電容。對于每一列電路來說，耦合的寄生電容可用等效電容值Cp來表示。
[0003]由于高分辨率影像傳感器的需求，像素會被設計得更小，因此電容114的電容值必須與電容值Cp —樣小，以產生足夠的輸出擺幅來克服運算放大器112所造成的讀出噪聲(readout noise),然而,這樣的作法將會提高生產成本,且讀出噪聲依然存在。
[0004]因此，有需要提供一種用在被動像素傳感器并能提供低讀出噪聲的信號的讀出電路。
【發明內容】
[0005]為了解決上述問題，本發明實施例提供一種用于被動像素結構的讀出電路，其輸出級使用比較器以提供低讀出噪聲的信號。
[0006]本發明的實施例提供了一種影像傳感器。影像傳感器包括被動像素傳感器陣列以及讀出電路。被動像素傳感器陣列具有多個像素列，所述多個像素列中的每一像素列具有至少一列線。所述讀出電路包括斜波信號產生電路、斜波信號線及比較電路。所述斜波信號產生電路用以產生斜波信號，所述斜波信號線用以接收所述斜波信號，其中所述斜波信號線以非電連接的方式與所述列線交錯，以在所述斜波信號與所述列線之間形成寄生電容。所述比較電路對應于所述列線，在所述讀出電路的所述操作循環期間，所述被動像素傳感器陣列的像素傳感器輸出充電信號至所述列線，以及所述比較電路用以根據所述斜波信號及所述充電信號來產生所述像素傳感器的輸出信號。
[0007]針對被動像素架構，本發明通過在輸出級采用比較器而非采用運算放大器，因而可提供具有低讀出噪聲的信號。
【附圖說明】
[0008]圖1為應用在被動像素傳感器陣列的現有讀出電路的示意圖。
[0009]圖2為本發明影像傳感器的第一實施例的示意圖。
[0010]圖3為本發明影像傳感器的第二實施例的示意圖。
[0011]圖4為圖2所示的影像傳感器的操作時序圖。
[0012]圖5為圖3所示的影像傳感器的操作時序圖。
[0013]【符號說明】
[0014]10、240、340被動像素傳感器陣列
[0015]100、210 讀出電路
[0016]110、120 列電路
[0017]112、122 運算放大器
[0018]114U24 電容
[0019]116、126 信號線
[0020]200、300 影像傳感器
[0021]212斜波信號產生電路
[0022]214斜波信號線
[0023]220_1 ?220_M、320_1 ?320_M 比較電路
[0024]230_1 ?230_M 計數器
[0025]324_1 ?324_M 開關
[0026]Pll?P匪像素傳感器
[0027]Cp等效電容值
[0028]Cr寄生電容
[0029]Cl?CM 像素列
[0030]LI ?LM 列線
[0031]S_TX1 ?S_TXN 控制信號
[0032]S_CHG 充電信號
[0033]S_RAMP 斜波信號
[0034]S_0UT 輸出信號
[0035]S_RST 重置信號
[0036]S_SWT 選擇信號
[0037]V_0UT 讀出值
[0038]T 時間
【具體實施方式】
[0039]在說明書及權利要求書中使用了某些詞匯來指稱特定的元件。所屬領域中普通技術人員應可理解，硬件制造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及權利要求書并不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及權利要求書的權項中所提及的「包括」為開放式的用語，應解釋成「包括但不限定于」。另外，「耦接」一詞在此包括任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述第一裝置耦接于第二裝置，則代表第一裝置可直接電氣連接于第二裝置，或通過其它裝置或連接手段間接地電氣連接至第二裝置。
[0040]參閱圖2，圖2為本發明影像傳感器的第一實施例的示意圖。影像傳感器200包括被動像素傳感器陣列240以及讀出電路210。在本實施例中，被動像素傳感器陣列240為MXN像素傳感器矩陣(matrix),其具有多條列線(column line) LI?LM,且列線LI?LM中每一條列線耦接于多個像素傳感器，也就是說，像素傳感器陣列240中的每一像素傳感器通過其浮動擴散(floating diffus1n)而稱接于列線,且每一像素傳感器的浮動擴散形成寄生電容。舉例來說，像素傳感器Pll?PlN通過浮動擴散而耦接于列線LI，且在列線LI上的像素傳感器Pll?P14的浮動擴散所造成的寄生電容可經累加后以等效電容值Cp來表示。在被動像素傳感器陣列240的同一像素行(pixel row)中的每一像素傳感器(例如像素傳感器Pll?PMl)藉由同一控制信號來控制，譬如像素傳感器P11、P21、-,PMl的柵極端通過控制信號(例如S_TX1)來控制。此外，當控制信號S_TX1開啟像素傳感器Pll的傳輸柵(transfer gate)時,像素傳感器Pll會傳送充電信號S_CHG至像素傳感器Pll的浮動擴散。
[0041]讀出電路210可包括(但不局限于)斜波信號(ramp signal)產生電路212、斜波信號線214、多個比較電路220_1?220_M，以及多個計數器(counter)230_1?230_M。斜波信號產生電路212用以在讀取電路210的操作循環(operating cycle)的期間產生斜波信號S_RAMP。斜波信號線214用以接收斜波信號S_RAMP，并以非電連接的方式與列線交錯(intersect),以在斜波信號線214與列線LI?LM之間形成寄生電容。斜波信號產生電路212通過斜波信號線214來傳送斜波信號S_RAMP，以列線LI為例，斜波信號線214覆蓋/交錯于列線LI，但不與列線LI電連接，并在斜波信號線214與列線LI的交錯處形成寄生電容Cr。
[0042]比較電路220_1?220_11分別耦接于列線LI?LM，比較電路220_1?220_M通過寄生電容Cr而接收來自斜波信號產生電路212的斜波信號S_RAMP，且在讀出電路210的操作循環的期間，被動像素傳感器陣列240的像素傳感器會輸出充電信號S_CHG至列線LI?LM中的一條列線，且比較電路220_1?220_M中的每一比較電路用以根據斜波信號S_RAMP及相對應列線的充電信號S_CHG，來產生像素傳感器的輸出信號S_0UT。舉例而言，在讀出電路210的操作循環期間，比較電路220_1負責根據列線LI的充電信號S_CHG以及斜波信號5_狀1^，來將對應像素傳感器？11的輸出信號S_0UT輸出至列線LI。更明確來說，一旦斜波信號S_RAMP超過列線LI的充電信號S_CHG，則輸出信號S_0UT的狀態便會改變。此外，多個計數器230_1?230_M分別耦接于比較電路220_1?220_M，且計數器230_1?230_M中的每一計數器用以計數輸出信號S_0UT改變其狀態所需的時間T，并據以產生讀出值V_OUT。