TWI545951B - 感測器以及感測方法 - Google Patents

Description

感測器以及感測方法

本發明係有關於一種感測器，特別是有關於一種用於感測器的感測方法，其在不同的狀態下可使用不同數量的次像素來執行感測操作，藉以獲得不同的感光度。

在習知的影像感測技術中，為了能獲得品質較佳的影像，提高了感測像素的感光度。較高的感光度表示在相同的環境光條件下，感測像素在操作時的積分時間較短。當此積分時間短於光源的二分之一工作週期時，將會導致感測獲得的影像閃爍。現今提出了多個能依據不同環境光強度而改變感光度的方法，並能避免影像閃爍的發生。然而，採用這些方法的影像感測器中的感測陣列佔用了較大面積。此外，感測像素的顏色配置不對稱，使得所產生的影像品質降低。

本發明提供一種感測器，用以感測目標物的影像。感測器包括複數感測像素。這些感測像素配置在以第一方向延伸的複數第一感測線以及以第二方向延伸的複數第二感測線，以形成感測陣列。第一方向與第二方向交錯。每一感測像素具有複數次像素。在每一感測像素中至少兩個次像素相鄰。當感測器處於一第一模式時，每一感測像素中的第一部份 的次像素執行感測操作以感測目標物的影像。當感測器處於第二模式時，每一感測像素中的第二部分的次像素執行感測操作以感測目標物的影像。

本發明提供一種感測方法，用於感測器以感測一目標物的影像。此感測方法包括：在以第一方向延伸的複數第一感測線以及以第二方向延伸的複數第二感測線上配置複數感測像素，以形成感測陣列。第一方向與第二方向交錯。此感測方法更包括：將每一感測像素劃分為複數次像素。在每一感測像素中至少兩個次像素相鄰。此感測方法還包括當感測器處於第一模式時，由每一感測像素中的第一部份的次像素來執行感測操作以感測目標物的影像；以及當感測器處於第二模式時，由每一感測像素中的第二部分的次像素來執行感測操作以感測目標物的影像。

1‧‧‧感測器

10‧‧‧感測陣列

11‧‧‧濾光片

12‧‧‧讀出裝置

20_1,1…20_8,6‧‧‧感測像素

31、41、51、61、71‧‧‧表單

50_1,1、50_2,1、50_3,1、50_4,1、50_1,2、50_2,2、50_3,2、50_4,2‧‧‧感測像素

211A…211D、221A…221D‧‧‧次像素

511A…511D、521A…521D、531A…531D、541A…541D、512A…512D、 522A…522D、532A…532D、542A…542D‧‧‧次像素

LH21A、LH21B、LV21A、LV21B、LV22A、LV22B‧‧‧配置線

LH51A、LH51B、LV51A、LV51A、LV52A、LV52B、LV53A、LV53B、LV54A、LV54B‧‧‧配置線

SR21…SR26、SC21…SC28‧‧‧感測線

SR51…SR56、SC51…SC58‧‧‧感測線

第1圖表示根據本發明一實施例的感測器。

第2A與2B圖表示根據本發明第一實施例的感測陣列。

第3圖表示根據本發明第二實施例的感測陣列。

第4圖表示根據本發明第三實施例的感測陣列圖。

第5A~5C圖係表示根據本發明第四實施例的感測陣列。

第6圖係表示根據本發明第五實施例的感測陣列。

第7A與7B圖係表示根據本發明第六實施例的感測陣列。

為使本發明之上述目的、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。

第1圖係表示根據本發明一實施例的感測器。參閱第1圖，感測器1包括感測陣列10、濾光片11、以及讀出裝置12。濾光片11配置在感測陣列10的上方。為了能同時呈現感測陣列10以及濾光片11，在第1圖中以立體顯示方式來繪製感測陣列10以及濾光片11的配置。讀出裝置12耦接感測陣列10。當感測器1對一目標物進行影像感測時，感測器1在複數連續的感測期間下操作。感測陣列10包括複數個感測像素。感測陣列10根據來自目標物且透過濾光片11的光線而產生複數感測信號。讀出裝置12接收來自感測陣列10的感測信號，並根據接收的感測信號產生表示目標物影像的影像信號。由於來自目標物的光線係透過濾光片11來傳送至感測陣列10，因此，感測陣列10中的感測像素所產生的感測信號表示不同的顏色資訊，例如三原色之紅色(R)、綠色(G)、或藍色(B)資訊，或是灰階程度。以下說明書，將以三原色之紅色(R)、綠色(G)、或藍色(B)資訊為例來說。

第2A與2B圖係表示根據本發明第一實施例的感測陣列10。參閱第2A圖，感測陣列10包括複數感測像素20_1,1~20_8,6。感測像素20_1,1~20_8,6配置在以第一方向延伸的六條感測線SR21~SR26以及以第二方向延伸的八條感測線SC21~SC28。上述感測線的數量僅為一示範例，不以此為限。在此實施例中，第一方向是指水平方向，而第二方向是指垂直方向。參閱第2B圖，每一感測像素劃分成四個次像素。在此實施例 中，每一感測像素的內四個次像素彼此相鄰且配置在以水平方向(即第一方向)延伸的兩條配置線以及以垂直方向(即第二方向)延伸的兩條配置線上。舉例來說，感測像素20_1,1劃分成四個次像素211A~211D，且此四個次像素211A~211D配置在水平方向的配置線LH21A與LH21B以及垂直方向的配置線LV21A與LV21B上。感測像素20_2,1劃分成四個次像素221A~221D，且此四個次像素221A~221D配置在水平方向的配置線LH21A與LH21B以及垂直方向的配置線LV22A與LV22B上。其餘感測像素內的次像素配置方式如同感測像素20_1,1與20_2,1。在第2B圖中，若一感測像素所產生的感測信號係表示一顏色資訊時，其內的四個次像素則標上相應的顏色符號。例如，感測像素20_1,1所產生的感測信號係表示紅色資訊時，由其劃分出來的四個次像素200A~211D則標上相應的顏色符號“R”；感測像素20_2,1所產生的感測信號係表示綠色資訊時，由其劃分出來的四個次像素221A~221D則標上相應的顏色符號“G”；感測像素20_2,2所產生的感測信號係表示藍色資訊時，且其內的四個次像素則標上相應的顏色符號“B”。

本發明實施例的感測器1可操作在多個模式下。在 第2A與2B圖的實施例中，感測器1可操作在一般模式或高動態範圍模式下。參閱第2B圖，當感測器1操作在一般模式時，每一感測像素中的一部份次像素合併來執行感測操作，而剩下的次像素不執行感測操作。對於每一次像素而言，此處所述的感測操作包括次像素內感光元件的曝光(曝光的期間長短稱為曝光時間或積分時間)以及因為曝光操作所產生的電荷信號由感 光元件至浮接節點的轉移。此外，次像素的合併係透過共用一浮接節點以及共用耦接該浮接節點的一維持電容器來完成。多個次像素共用一浮接節點以及一維持電容器可透過各種電路的設計來實現，在此不詳述。在以下的敘述中，除非特別說明，當複數次畫素合併來執行感測操作時，來自每一次畫素的信號強度相同，舉例來說，對於兩個次畫素的合併，來自此兩次畫素的信號強度為1：1。

舉例來說，當感測器1操作在一般模式時，感測像 素20_1,1中在配置線LH21A上的次像素211A與211B合併(水平合併)來執行感測操作以產生紅色感測信號，而此時，在配置線LH21B上的次像素211C與211D不執行感測操作。為了能清楚地表示次像素的操作，在第2B圖繪製表單21。在此需說明，表單21並非為感測裝置1內的元件或裝置，其是一個說明表單，用來幫助說明各個感測像素在不同模式線的感測操作。在表單21中，項目“一般”表示一般模式。在項目“一般”下，“V”對應在一般模式下執行感測操作的配置線(例如配置線LH21A)，而“X”對應在一般模式下不執行感測操作的配置線(例如配置線LH21B)。再舉例來說，當感測器1操作在一般模式時，感測像素20_2,1中在配置線LH21A上的次像素221A與221B(水平合併)合併來執行感測操作以產生綠色感測信號，而此時，在配置線LH21B上的次像素221C與221D不執行感測操作。 由於上述的兩次像素合併，在一般模式時，每一感測像素的水平方向的轉換增益(conversion gain)為兩倍的單位轉換增益(unit conversion gain)。此技術領域中具有通常知識者已知， 感測像素的轉換增益與感光度成正比。此處所述的單元轉換增益是指在沒有合併次像素的情況下，單一次像素的轉移增益。

參閱第2B圖，當感測器1操作在高動態範圍模式 時，每一感測像素中的所有次像素執行感測操作。此外，在高動態模式範圍下，每一感測像素的一部份次像素具有較長的曝光時間，另一部份次像素具有較短的曝光時間。舉例來說，在高動態範圍模式下，感測像素20_1,1中的所有次像素211A~211D執行感測操作以產生紅色感測信號。此外，在配置線LH21A上的次像素211A與211B具有較長的曝光時間，而在配置線LH21B上的次像素211C與211D具有較短的曝光時間。參閱第2B圖，在表單21中，項目“高動態”表示高動態範圍模式。在項目“高動態”下，“L”對應在高動態範圍下具有長曝光時間的配置線(例如配置線LH21A)，而“S”對應在高動態範圍下具有短曝光時間的配置線(例如配置線LH21B)。再舉例子來說，在高動態範圍模式下，感測像素20_2,1中的所有次像素221A~221D執行感測操作以產生綠色感測信號。此外，在配置線LH21A上的次像素221A與221B具有較長的曝光時間，而在配置線LH21B上的次像素221C與221D具有較短的曝光時間。根據上述可得知，對於同一個感測像素而言，在一般模式下執行感測操作的次像素的數量(二個)小於在高動態範圍模式下執行感測操作的次像素的數量(四個)。

第3圖係表示根據本發明第二實施例的感測陣列 10。第3圖的像素配置以及每一像素中的次像素配置相同於第2A與2B圖的第一實施例。第一與第二實施例的相異之處在於 一般模式下的次像素合併方向以及高動態範圍模式下的曝光時間分配。舉例來說，當感測器1操作在一般模式時，感測像素20_1,1中在配置線LV21A上的次像素211A與211C合併(垂直合併)來執行感測操作，而此時，在配置線LV21B上的次像素211B與211D不執行感測操作。在高動態範圍模式下，感測像素20_1,1中的所有次像素211A~211D執行感測操作。此外，在配置線LV21A上的次像素211A與211C具有較長的曝光時間，而在配置線LV21B上的次像素211B與211D具有較短的曝光時間。為了能清楚地表示次像素的操作，在第3圖繪製表單31。在此需說明，表單31並非為感測裝置1內的元件或裝置，其是一個說明表單，用來幫助說明各個感測像素在不同模式線的感測操作。在表單31中，項目“一般”表示一般模式。在項目“一般”下，“V”對應在一般模式下執行感測操作的配置線(例如配置線LVH21A)，而“X”對應在一般模式下不執行感測操作的配置線(例如配置線LV21B)。在表單31中，項目“高動態”表示高動態範圍模式。在項目“高動態”下，“L”對應在高動態範圍下具有長曝光時間的配置線(例如配置線LV21A)，而“S”對應在高動態範圍下具有短曝光時間的配置線(例如配置線LV21B)。

第4圖係表示根據本發明第三實施例的感測陣列 10。第4圖的像素配置以及每一像素中的次像素配置相同於第2A與2B圖的第一實施例。第一與第三實施例的相異之處將於下文說明。在第4圖的第三實施例中，感測器1根據不同的環境光強度而在不同的模式下操作。以下將以具有不同大小的第一 強度、第二強度、以及第三強度的環境光為例來說明，其中，第一強度大於第二強度，且第二強度大於第三強度。當感測器1的環境光具有第一強度時，感測器1處於第一模式。在第一模式下，每一感測像素中的單一個次像素執行感測操作。舉例來說，在第一模式下，感測像素20_1,1中的次像素211A執行感測操作以產生紅色感測信號。感測像素20_1,1中其餘次像素211B~211C則不執行感測操作。此時，每一感測像素的轉換增益等於單位轉換增益。為了能清楚地表示次像素的操作，在第4圖繪製表單41。在此需說明，表單41並非為感測裝置1內的元件或裝置，其是一個說明表單，用來幫助說明各個感測像素在不同模式線的感測操作。在表單41中，的項目“第一模式”表示第一模式。在項目“第一模式”下，“合併1”表示每一像素中係單一次像素執行感測操作。

當感測器1的環境光具有第二強度時，感測器1處 於第二模式。在第二模式下，每一感測像素中的兩個次像素執行感測。舉例來說，在第二模式下，感測像素20_1,1的次像素211A與211B合併來執行感測操作以產生紅色感測信號。感測像素20_1,1中其餘次像素211C~211D則不執行感測操作。此時，每一感測像素的轉換增益為兩倍的單位轉換增益。在表單41中，項目“第二模式”表示第二模式。在項目“第二模式”下，“合併2”表示每一像素中係兩個次像素合併來執行感測操作。

當感測器1的環境光具有第三強度時，感測器1處 於第三模式。在第三模式下，每一感測像素中的所有次像素執行感測。舉例來說，在第三模式下，感測像素20_1,1的所有次像 素211A~211D合併來執行感測操作以產生紅色感測信號。此時，每一感測像素的轉換增益為四倍的單位轉換增益。在表單41中，項目“第三模式”表示第三模式。在項目“第三模式”下，“合併4”表示每一像素中係四個次像素合併來執行感測操作。根據上述可得知，對於同一個感測像素來說，在不同的模式下，當環境光的強度越大，執行感測操作的次像素數量越少，且轉換增益越小，使得感光度越低。相反地，對於同一個感測像素來說，在不同的模式下，當環境光的強度越小，執行感測操作的次像素數量越多，且轉換增益越大，使得感光度越高。

第5A圖係表示根據本發明第四實施例的感測陣列 10。第5A圖的像素配置以及每一像素中的次像素配置不相同於第2A與2B圖的第一實施例，將於下文說明。參閱第5A圖，感測陣列10包括複數個感測像素。這些感測像素配置在以第一方向延伸的六條感測線SR51~SR56以及以第二方向延伸的八條感測線SC51~SC58。上述感測線的數量僅為一示範例，不以此為限。在此實施例中，第一方向是指水平方向，而第二方向是指垂直方向。參閱第5A圖，每一感測像素劃分成四個次像素。在此實施例中，每一感測像素內四個次像素中的兩個次像素彼此相鄰且配置在以水平方向延伸的兩條配置線上，而另外兩個次像素彼此相鄰且配置在上述以水平方向延伸的兩條配置線上。以下將透過感測像素50_1,1與50_2,1來說明感測像素的配置。在此實施例中，假設感測像素50_1,1所產生的感測信號係表示紅色資訊，且感測像素50_2,1所產生的感測信號係表示綠色資 訊。參閱第5A圖，配置在感測線SR51上的感測像素50_1,1劃分成四個次像素511A~511D。次像素511A~511D被表示顏色符號“R”。在此四個次像素511A~511D中，次像素511A與511C位在同一配置線LV51A上，且分別位在配置線LH51A與LH51B上。因此可得知，次像素511A與511C彼此相鄰。此外，在此四個次像素511A~511D中，次像素511B與511D位在同一配置線LV51B上，且分別位在配置線LH51A與LH51B上。因此可得知，次像素511B與511D彼此相鄰。

參閱第5A圖，配置在感測線SR51上的感測像素 50_2,1劃分成四個次像素521A~521D。次像素521A~521D被表示顏色符號“G”。在此四個次像素521A~521D中，次像素521A與521C位在同一配置線LV52A上，且分別位在配置線LH51A與LH51B上。因此可得知，次像素521A與521C彼此相鄰。此外，在此四個次像素521A~521D中，次像素521B與521D位在同一配置線LV52B上，且分別位在配置線LH51A與LH51B上。因此可得知，次像素521B與521D彼此相鄰。根據上述的感測像素與次像素的配置可得知，感測像素50_1,1與50_2,1配置在同一感測線SR51且彼此相鄰。感測像素50_1,1所對應的配置線LV51A與LV51B與感測像素50_2,1所對應的配置線LV52A與LV52B交錯配置。換句話說，在水平方向上，配置線LV51A、LV52A、LV51B、與LV52B依序地由左而右配置。如此一來，感測像素50_1,1與50_2,1的次像素係交錯配置，如第5A圖所示。

在第5A圖的實施例中，感測器1可操作在一般模式 或高動態範圍模式下。參閱第5A圖，當感測器1操作在一般模 式時，每一感測像素中的一部份次像素合併來執行感測操作，而剩下的次像素不執行感測操作。在一實施例中，當感測器1操作在一般模式時，感測像素50_1,1中在配置線LH51A上的次像素，即次像素511A與511B，來執行感測操作以產生紅色感測信號，而此時，在配置線LH51B上的次像素511C與511D不執行感測操作。同樣地，在一般模式時，感測像素50_2,1中在配置線LH51A上的次像素，即次像素521A與521B，來執行感測操作以產生綠色感測信號，而此時，在配置線LH51B上的次像素521C與521D不執行感測操作。在此情況下，舉例來說，同一感測像素(例如感測像素50_1,1)中，執行感測操作的次像素511A與511B是個別的產生一對應的信號成分。在經由讀出裝置12的影像處理後，將其中一個次像素(511A或511B)所產生的信號成分忽略而不使用，以獲得對應的紅色感測信號。因此，可獲得每一感測像素的轉換增益等於單位轉換增益，並具有兩倍的水平解析度。為了能清楚地表示次像素的操作，在第5A圖繪製表單51。在此需說明，表單51並非為感測裝置1內的元件或裝置，其是一個說明表單，用來幫助說明各個感測像素在不同模式線的感測操作。在表單51的項目“一般操作”下，“V”對應執行感測操作的配置線(例如配置線LH51A)，而“X”對應不執行感測操作的配置線(例如配置線LH51B)。

參閱第5A圖，當感測器1操作在高動態範圍模式 時，每一感測像素中的所有次像素合併來執行感測操作。此外，在高動態模式範圍下，每一感測像素的一部份次像素具有較長的曝光時間，另一部份次像素具有較短的曝光時間。舉例 來說，在高動態範圍模式下，感測像素50_1,1中的所有次像素511A~511D執行感測操作以產生紅色感測信號。此外，配置線LH51A上的次像素511A與511B具有較長的曝光時間，而在配置線LH51B上的次像素511C與511D具有較短的曝光時間。參閱第5A圖，在表單51的項目“高動態”表示高動態範圍模式。在項目“高動態”下，“L”對應執行具有長曝光時間的配置線(例如配置線LH51A)，而“S”對應具有短曝光時間的配置線(例如配置線LH51B)。再舉一例子，舉例來說，在高動態範圍模式下，感測像素50_2,1中的所有次像素521A~521D執行感測操作以產生綠色感測信號。此外，在配置線LH51A上的次像素521A與521B具有較長的曝光時間，而在配置線LH51B上的次像素521C與521D具有較短的曝光時間。上述第5A圖的實施例中，一般模式的感測操作僅為一示範例。以下將敘述在一般模式下的感測操作的其他實施例。在另一實施例中，當感測器1操作在一般模式時，感測像素50_1,1中的次像素511A與511C合併(垂直合併)來執行感測操作以產生紅色感測信號，且次像素511B與511D合併(垂直合併)來執行感測操作紅色感測信號。同樣地，在一般模式時，感測像素50_2,1中的次像素521A與521C合併(垂直合併)來執行感測操作以產生綠色感測信號，而此時，次像素521B與521D來執行感測操作以產生綠色感測信號。在此情況下，每一感測像素50的轉換增益等於兩倍的單位轉換增益。

在又一實施例中，參閱第5B圖，對於感測線SR51而言，當感測器1操作在一般模式時，感測像素50_1,1中的次像 素511A~511D合併來執行感測操作以產生紅色感測信號(簡單示意為：511A+511B+511C+511D)。此外，在一般模式時，感測像素50_2,1中的次像素521A~521D和感測像素50_4,1中的次像素541A與541C合併來執行感測操作以產生綠色感測信號。在此情況下，在關於綠色感測信號的合併中，來自次像素521B與521D的信號強度比例為其他次像素521A、521C、541A、與541C的兩倍(簡單示意為：521A+521C+2*521B+2*521D+541A+541C)。再者，由於關於綠色感測信號的合併的總信號強度為關於紅色感測信號的合併的總信號強度的2倍，因此在後端信號處理時，需將上述關於綠色感測信號的合併所獲得的率素感測信號的強度除以二(簡單示意為：(521A+521C+2*521B+2*521D+541A+541C)/2)。 同樣地，當感測器1操作在一般模式時，感測像素50_3,1中的次像素531A~531D合併來執行感測操作以產生紅色感測信號(簡單示意為：531A+531B+531C+531D)。此外，在一般模式時，感測像素50_4,1中的次像素541A~541D和感測像素50_6,1中的次像素561A與561C合併來執行感測操作以產生綠色感測信號(以上述相同比例來合併，簡單示意為：541A+541C+2*541B+2*541D+561A+561C)。在後端信號處理時，需將合併後所獲得的綠色感測信號的強度除以二(簡單示意為：(541A+541C+2*541B+2*541D+561A+561C)/2)。

參閱第5C圖，對於感測線SR52而言，當感測器1操作在一般模式時，感測像素50_1,2中的次像素512A~512D合併來執行感測操作以產生綠色感測信號(簡單示意為： 512A+512B+512C+512D)。此外，在一般模式時，感測像素50_2,2中的次像素522A~522D和感測像素50_4,2中的次像素542A與542C合併來執行感測操作以產生藍色感測信號。在此情況下，在關於藍色感測信號的合併中，來自次像素522B與522D的信號強度比例為其他次像素522A、522C、542A、與542C的兩倍(簡單示意為：522A+522C+2*522B+2*522D+542A+542C)。再者，由於關於藍色感測信號的合併的總信號強度為關於綠色感測信號的合併的總信號強度的2倍，因此在後端信號處理時，需將合併後所獲得的藍色感測信號的強度除以二(簡單示意為：(522A+522C+2*522B+2*522D+542A+542C)/2)。同樣地，當感測器1操作在一般模式時，感測像素50_3,2中的次像素532A~532D合併來執行感測操作以產生綠色感測信號(簡單示意為：532A+532B+532C+532D)。此外，在一般模式時，感測像素50_4,2中的次像素542A~542D和感測像素50_6,2中的次像素562A與562C合併來執行感測操作以產生綠色感測信號(以上述相同比例來合併，簡單示意為：542A+542C+2*542B+2*542D+562A+562C)。在後端信號處理時，需將合併後所獲得的藍色感測信號的強度除以二(簡單示意為：(542A+542C+2*542B+2*542D+562A+562C)/2)。

上述第5A圖的實施例中，高動態模式的感測操作僅為一示範例。以下將敘述在高動態模式下的感測操作的其他實施例。參閱第5B圖，將以感測線SR51上的次畫素為例來說明。當感測器1操作在高動態模式時，配置在線LH51A上的次像素具有較長的曝光時間。舉例來說，在高動態模式時，感測 像素50_1,1中配置在線LH51A上的次像素511A與511B合併並以較長的曝光時間來執行感測操作以產生紅色感測信號(簡單示意為：511A+511B)。此外，在高動態模式時，配置在線LH51A上感測像素50_2,1中的次像素521A與521B和感測像素50_4,1中的次像素541A合併並以較長的曝光時間來執行感測操作以產生綠色感測信號。在此情況下，在關於綠色感測信號的合併中，來自次像素521B的信號強度比例為其他次像素521A與541A的兩倍(簡單示意為：521A+2*521B+541A)。再者，由於關於綠色感測信號的合併的總信號強度為關於紅色感測信號的合併的總信號強度的2倍，因此在後端信號處理時，需將上述關於綠色感測信號的合併所獲得的綠色感測信號的強度除以二(簡單示意為：(521A+2*521B+541A)/2)。同樣地，當感測器1操作在高動態模式時，配置在線LH51A上感測像素50_3,1中的次像素531A與531B合併並以較長的曝光時間來執行感測操作以產生紅色感測信號(簡單示意為：531A+531B)。此外，在高動態時，配置在線LH51A上感測像素50_4,1中的次像素541A與541B和感測像素50_6,1中的次像素561A合併並以較長的曝光時間來執行感測操作以產生綠色感測信號(以上述相同比例來合併，簡單示意為：541A+2*541B+561A)。在後端信號處理時，需將合併後所獲得的綠色感測信號的強度除以二(簡單示意為：(541A+2*541B+561A)/2)。

同時，當感測器1操作在高動態模式時，配置在線LH51B上的次像素具有較短的曝光時間。舉例來說，在高動態模式時，感測像素50_1,1中配置在線LH51A上的次像素511C與 511D合併並以較短的曝光時間來執行感測操作以產生紅色感測信號(簡單示意為：511C+511D)。此外，在高動態模式時，配置在線LH51B上感測像素50_2,1中的次像素521C與521D和感測像素50_4,1中的次像素541C合併並以較短的曝光時間來執行感測操作以產生綠色感測信號。在此情況下，在關於綠色感測信號的合併中，來自次像素521D的信號強度比例為其他次像素521C與541D的兩倍(簡單示意為：521C+2*521D+541C)。再者，由於關於綠色感測信號的合併的總信號強度為關於紅色感測信號的合併的總信號強度的2倍，因此在後端信號處理時，需將上述關於綠色感測信號的合併所獲得的率素感測信號的強度除以二(簡單示意為：(521C+2*521D+541C)/2)。同樣地，當感測器1操作在高動態模式時，配置在線LH51B上感測像素50_3,1中的次像素531C與531D合併並以較短長的曝光時間來執行感測操作以產生紅色感測信號(簡單示意為：531C+531D)。此外，在高動態時，配置在線LH51B上感測像素50_4,1中的次像素541C與541D和感測像素50_6,1中的次像素561C合併並以較短的曝光時間來執行感測操作以產生綠色感測信號(以上述相同比例來合併，簡單示意為：541C+2*541D+561C)。在後端信號處理時，需將合併後所獲得的綠色感測信號的強度除以二(簡單示意為：(541C+2*541D+561C)/2)。其他的感測線SR52~SR56上的次畫素在高動態模式下的感測操作如同上述的感測線SR51的操作，因此相關敘述予以省略。

第6圖係表示根據本發明第五實施例的感測陣列 10。第6圖的像素配置以及每一像素中的次像素配置相同於第5A圖的第四實施例。第五與第四實施例的相異之處將於下文說明。在第6圖的第五實施例中，感測器1根據不同的環境光強度而在不同的模式下操作。以下將以具有不同大小的第一強度、第二強度、以及第三強度的環境光為例來說明，其中，第一強度大於第二強度，且第二強度大於第三強度。當感測器1的環境光具有第一強度時，感測器1處於第一模式。在第一模式下，每一感測像素中的單一個次像素執行感測。舉例來說，在第一模式下，感測像素50_1,1中的次像素511A與511B執行(但非合併執行)感測操作以產生紅色感測信號。感測像素50_1,1中其餘次像素511C~511D則不執行感測操作。經過影像處理後，可將不需要的信號成分(例如次像素511A或511B所產生的信號成分)略過不使用，以產生對應的紅色感測信號。此時，每一感測像素的轉換增益等於單位轉換增益，並具有兩倍的水平解析度。 為了能清楚地表示次像素的操作，在第6圖繪製表單61。在此需說明，表單61並非為感測裝置1內的元件或裝置，其是一個說明表單，用來幫助說明各個感測像素在不同模式線的感測操作。在表單61中，項目“第一模式”表示第一模式。在項目“第一模式”下，“合併1”表示在第一模式下每一像素中係但一個次像素執行感測操作。

當感測器1的環境光具有第二強度時，感測器1處於第二模式。在第二模式下，每一感測像素中配置在一感測線上的兩個次像素執行感測。舉例來說，在第二模式下，感測像素50_1,1中位在配置線LV51A上的次像素511A與511C合併及次 像素511B與511D合併來執行感測操作以產生紅色感測信號。經過影像處理後，可將不需要的信號成分(例如次像素511A與511C合併所產生的信號成分，或者次像素511B與511D合併所產生的信號成分)略過不使用，以產生對應的紅色感測信號。此時，每一感測像素的轉換增益為兩倍的單位轉換增益，並具有兩倍的水平解析度。此時，每一感測像素的轉換增益為兩倍的單位轉換增益。在表單61中，項目“第二模式”表示第二模式。在項目“第二模式”下，“合併2”表示每一像素中係兩個次像素合併來執行感測操作。

當感測器1的環境光具有第三強度時，感測器1處於第三模式。在第三模式下，每一感測像素中的所有次像素執行感測。舉例來說，在第三模式下，感測像素50_1,1的所有次像素511A~511D合併來執行感測操作以產生紅色感測信號。此時，每一感測像素的轉換增益為四倍的單位轉換增益。在表單61中，項目“第三模式”表示第三模式。在項目“第三模式”下，“合併4”表示在第三模式下每一像素中係四個次像素執行感測操作。根據上述可得知，對於同一個感測像素來說，在不同的模式下，當環境光的強度越大，執行感測操作的次像素數量越少。

在第6圖的實施例中，當感測器1處於第三模式時，係將同一感測像素內的次像素合併來執行感測操作以產生對應顏色的感測信號。然而，在其他實施例中，當感測器1處於第三模式時，可合併不同感測像素內的次像素來執行感測操作。第7A圖係表示根據本發明第六實施例的感測陣列10。參閱 第7A圖，感測像素50_1,1、50_2,1、50_3,1、以及50_4,1皆配置在同一感測線SR51，且在水平方向上由左而右地依序配置。感測像素50_1,1與50_3,1所產生的感測信號係表示紅色資訊，而感測像素50_2,1與50_4,1所產生的感測信號係表示綠色資訊。在第三模式下，感測像素50_1,1的所有次像素511A~511D合併來執行感測操作以產生紅色感測信號，且感測像素50_3,1的所有次像素531A~531D合併來執行感測操作以產生紅色感測信號，以表單71中欄位“SR51”的標記“R22”來表示。在此需說明，表單71並非為感測裝置1內的元件或裝置，其是一個說明表單，用來幫助說明各個感測像素在不同模式線的感測操作。然而，在感測線SR51上，關於綠色感測信號的產生，係透過合併兩不同感測像素內的次像素來實現。舉例來說，感測像素50_2,1中位在配置線LV52A上的次像素521A與521C以及在配置線LV52B上的次像素521B與521D，合併感測像素50_4,1中位在配置線LV54A上的次像素541A與541C來執行感測像素以產生綠色感測信號，以表單71中欄位“SR51”的標記“G121”來表示。

感測像素50_1,2、50_2,2、50_3,2、以及50_4,2皆配置在同一感測線SR52，且在水平方向上由左而右地依序配置。為了清楚呈現，配置感測線SR52上的感測像素50_1,2、50_2,2、50_3,2、以及50_4,2的次像素配置顯示於第7B圖。參閱第7B圖，感測像素50_1,2與50_3,2所產生的感測信號係表示綠色資訊，而感測像素50_2,1與50_4,1所產生的感測信號係表示藍色資訊。在第三模式下，感測像素50_1,2的所有次像素512A~512D合併來執行感測操作以產生綠色感測信號，且感測像素50_3,2的所有次像素532A ~532D合併來執行感測操作以產生綠色感測信號，以表單71中欄位“SR52”的標記“G22”來表示。然而，在感測線SR52上，關於藍色感測信號的產生，係透過合併兩不同感測像素內的次像素來實現。舉例來說，感測像素50_2,2中位在配置線LV52A上的次像素522A與522C以及在配置線LV52B上的次像素522B與522D，合併感測像素50_4,2中位在配置線LV54A上的次像素542A與542C來執行感測像素以產生藍色感測信號，以表單71中欄位“SR52”的標記“B121”來表示。

在第7B圖的實施例中，在第三模式下，感測線SR53 以及SR55上感測像素的感測操作如同上述感測線SR51上感測像素的感測操作，而感測線SR54以及SR56上感測像素的感測操作如同上述感測線SR52上感測像素的感測操作，在此省略敘述。

根據上述的實施例可得知，本發明的感測器1可在 不同的模式下操作。對於一感測像素而言，在不同模式下可合併不同數量的次像素，藉此可獲得適當的轉換增益。在本發明實施例中，次像素的合併係透過共用一浮接節點以及共用耦接該浮接節點的一維持電容器來完成。因此，在實現不同轉換增益的同時，感測陣列10的面積不會增加。此外，根據每一感測像素內複數次像素的配置，至少兩次像素彼此相鄰。當感測像素透過合併複數次像素來執行感測操作時，感測陣列上的顏色配置對稱(如第7圖所示)，藉此可提高所產生的影像品質降低。

本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明的範圍，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，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。

10‧‧‧感測陣列

20_1,1‧‧‧感測像素

31‧‧‧表單

211A…211D‧‧‧次像素

LH21A、LH21B、LV21A、LV21B、LV22A、LV22B‧‧‧配置線

SR21…SR26、SC21…SC28‧‧‧感測線

Claims (24)

1. 一種感測器，用以感測一目標物的影像，包括：複數感測像素，配置在以一第一方向延伸的複數第一感測線以及以一第二方向延伸的複數第二感測線，以形成一感測陣列，該第一方向與該第二方向交錯；其中，每一該感測像素具有複數次像素，且在每一該感測像素中至少兩個該等次像素相鄰；其中，當該感測器處於一第一模式時，每一該感測像素中的一第一部份的該等次像素執行一感測操作以感測該目標物的影像；以及其中，當該感測器處於一第二模式時，每一該感測像素中的一第二部分的該等次像素執行該感測操作以感測該目標物的影像。
2. 如申請專利範圍第1項所述之感測器，其中，該第一部份的該等次像素的數量小於該第二部分的該等次像素的數量。
3. 如申請專利範圍第1項所述之感測器，其中，在每一該感測像素中，該等次像素彼此相鄰且配置在以該第一方向延伸的兩條第一配置線上。
4. 如申請專利範圍第3項所述之感測器，其中，對於每一該感測像素而言，在該第一模式時，配置在該等兩條第一配置線中一者上的該等次像素合併來執行該感測操作，以及在該等兩條第一配置線中另一者上的該等次像素不執行該感測操作。
5. 如申請專利範圍第4項所述之感測器， 其中，在該第二模式範圍模式時，每一該感測像素的所有次像素執行該感測操作；以及其中，對於每一該感測像素而言，在該第二模式時，在該等兩條第一配置線中一者上的該等次像素具有一第一曝光時間，以及在該等兩條第一配置線中另一者上的該等次像素具有一第二曝光時間，該第一曝光時間長於該第二曝光時間。
6. 如申請專利範圍第5項所述之感測器，其中，該第一模式為該感測器的正常模式，且該第二模式為該感測器的高動態範圍模式。
7. 如申請專利範圍第3項所述之感測器，其中，當該感測器的環境光具有第一強度時，該感測器處於該第一模式，且在每一該感測像素中，一第一數量的該等次像素合併來執行該感測操作。
8. 如申請專利範圍第7項所述之感測器，其中，當該感測器的環境光具有第二強度時，該感測器處於該第二模式，且在每一該感測像素中，一第二數量的該等次像素合併來執行該感測操作；以及其中，該第一強度高於該第二強度，且該第一數量小於該第二數量。
9. 如申請專利範圍第1項所述之感測器，其中，在每一該感測像素中，該等次像素更配置在以該第一方向延伸的兩條第一配置線以及該第二方向延伸的兩條第二配置線上；以及 其中，在對於配置在同一該第一感測線上，彼此相鄰的兩個該等感測像素所對應的該等第二配置線交錯排列。
10. 如申請專利範圍第9項所述之感測器，其中，對於每一該感測像素而言，在該第一模式時，在該等兩條第一配置線中一者上的至少兩個該次像素執行該感測操作，以及其餘的該等次像素不執行該感測操作。
11. 如申請專利範圍第10項所述之感測器，其中，對於每一該感測像素而言，在該第一模式時，在該等兩條第二配置線中一者上的該等次像素合併來執行該感測操作，以及在該等兩條第二配置線中另一者上的該等次像素不執行該感測操作。
12. 如申請專利範圍第10項所述之感測器，其中，在該第二模式時，每一該感測像素的所有該等次像素執行該感測操作；以及其中，對於每一該感測像素而言，在該第二模式時，在該等兩條第一配置線中一者上的該等次像素具有一第一曝光時間，以及在該等兩條第一配置線中另一者上的該等次像素具有一第二曝光時間，該第一曝光時間長於該第二曝光時間。
13. 如申請專利範圍第12項所述之感測器，其中，該第一模式為該感測器的正常模式，且該第二模式為該感測器的高動態範圍模式。
14. 如申請專利範圍第9項所述之感測器，其中，當該感測器的環境光具有第一強度時，該感測器處於該第一模式，且在 每一該感測像素中，配置該等第二配置線中一者上的該等次像素合併來執行該感測操作，且配置該等第二配置線中另一者上的該等次像素合併來執行該感測操作。
15. 如申請專利範圍第14項所述之感測器，其中，當該感測器的環境光具有第二強度時，該感測器處於該第二模式，且在該等感測像素中的一第一感測像素中，所有的該等次像素合併來執行該感測操作；以及其中，該第一強度高於該第二強度。
16. 如申請專利範圍第14項所述之感測器，其中，在該等感測像素中的一第二感測像素與該第一感測像素配置在相同的該第一感測線上；其中，當該感測器的環境光具有一第二強度時，該感測器處於該第二模式，且該第二感測像素中部分的該等次像素與位於相同的第一感測線上的另一感測像素中至少一該次像素合併來執行該感測操作。
17. 如申請專利範圍第14項所述之感測器，其中，在該等感測像素中的一第二感測像素、一第三感測像素、以及一第四感測像素與該第一感測像素配置在相同的該第一感測線上，且該等第一、第二、第三、以及第四感測像素在相同的該感測線上依序配置；其中，該第一與第三感測像素對應一第一顏色，且該第二與第四感測像素對應一第二顏色；其中，當該感測器的環境光具有一第二強度時，該感測器處於該第二模式，且該第二感測像素中的三個該等次像素 與該第四感測像素中的一個該感測像素合併來執行該感測操作；以及其中，該第一強度高於該第二強度。
18. 一種感測方法，用於感測器以感測一目標物的影像，包括：在以一第一方向延伸的複數第一感測線以及以一第二方向延伸的複數第二感測線上配置複數感測像素，以形成一感測陣列，其中，該第一方向與該第二方向交錯；將每一該感測像素劃分為複數次像素，其中，在每一該感測像素中至少兩個該等次像素相鄰；當該感測器處於一第一模式時，由每一該感測像素中的一第一部份的該等次像素來執行一感測操作以感測該目標物的影像；以及當該感測器處於一第二模式時，由每一該感測像素中的一第二部分的該等次像素來執行該感測操作以感測該目標物的影像。
19. 如申請專利範圍第18項所述之感測方法，其中，該第一部份的該等次像素的數量小於該第二部分的該等次像素的數量。
20. 如申請專利範圍第18項所述之感測方法，其中，當該感測器處於該第一模式時，由每一該感測像素中的該第一部份的該等次像素來執行該感測操作的步驟包括：對於每一該感測像素，一第一數量的該等次像素來執行該感測操作。
21. 如申請專利範圍第20項所述之感測方法，其中，當該感測 器處於該第二模式時，由每一該感測像素中的該第二部份的該等次像素來執行該感測操作的步驟包括：對於每一該感測像素，一第二數量的該等次像素來執行該感測操作。
22. 如申請專利範圍第21項所述之感測方法，其中，該第一數量小於該第二數量。
23. 如申請專利範圍第21項所述之感測方法，其中，該第一模式為該感測器的正常模式，且該第二模式為該感測器的高動態範圍模式。
24. 如申請專利範圍第23項所述之感測方法，其中，當該感測器處於該第二模式時，在每一該感測像素中，被合併的該等次像素中的一部分具有一第一曝光時間且另一部份具有一第二曝光時間，該第一曝光時間長於該第二曝光時間。