TWI843064B - 影像感測器 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種影像感測器，包括光敏像素陣列、儲存元件以及位移處理元件。光敏像素陣列包括光敏像素。儲存元件用以儲存光敏像素在第一時點的第一感測結果。位移處理元件耦接至儲存元件，以接收第一感測結果。位移處理元件用以產生位移資訊，其中帶有位移資訊的影像幀被傳送至影像感測器外部。

Description

影像感測器

本發明是有關於一種積體電路，且特別是有關於一種影像感測器。

影像感測器能夠感測場景，以產生影像幀給影像處理器。影像感測器須歷經一個幀期間（包含一段曝光期間與一段讀取期間）才能將一個完整影像幀提供給下一級積體電路（例如影像處理器）。影像處理器在不同時間從影像感測器獲取不同影像幀，以及使用不同影像幀去進行運動（motion）偵測操作以產生位移資訊。術語「運動」是指在場景中移動物體的運動，或是場景與影像感測器之間的相對運動。影像處理器須歷經多個幀期間才能產生一個運動幀（位移資訊）。此外，影像感測器與影像處理器之間的資料傳輸頻寬有限。影像感測器須傳送出多個影像幀給影像處理器以便進行運動偵測操作。為了傳輸大量影像幀，習知電路需要付出成本來提升影像感測器與影像處理器之間的資料傳輸頻寬。

本發明提供一種影像感測器，以產生帶有位移資訊的影像幀。

在本發明的一實施例中，上述的影像感測器包括光敏像素陣列、第一儲存元件以及位移處理元件。光敏像素陣列包括光敏像素。第一儲存元件用以儲存光敏像素在第一時點的第一感測結果。位移處理元件耦接至第一儲存元件，以接收第一感測結果。位移處理元件用以產生位移資訊，其中帶有位移資訊的影像幀被傳送至影像感測器外部。

在本發明的一實施例中，上述的影像感測器包括至少一個光敏像素陣列以及位移處理元件。光敏像素陣列包括光敏像素。位移處理元件用以接收來自光敏像素陣列的至少兩個感測結果，並產生位移資訊，其中位移資訊包括位移大小、方向、速度和加速度其中至少一者。帶有位移資訊的影像幀被傳送至影像感測器外部。

基於上述，本發明諸實施例所述影像感測器（積體電路）配置有光敏像素陣列、第一儲存元件以及位移處理元件，其中第一儲存元件可以儲存光敏像素在第一時點的第一感測結果。基於光敏像素在第二時點的第二感測結果，以及/或是基於第一儲存元件所提供的第一感測結果，位移處理元件可以產生帶有位移資訊的影像幀給影像感測器外部的電路（例如影像處理器）。在一些操作實例中，所述第一時點與所述第二時點可以是在同一個幀期間中的不同時間點，因此影像感測器可以在每一個幀期間傳送出位移資訊給外部電路（例如影像處理器）。

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。

在本案說明書全文（包括申請專利範圍）中所使用的「耦接（或連接）」一詞可指任何直接或間接的連接手段。舉例而言，若文中描述第一裝置耦接（或連接）於第二裝置，則應該被解釋成該第一裝置可以直接連接於該第二裝置，或者該第一裝置可以透過其他裝置或某種連接手段而間接地連接至該第二裝置。本案說明書全文（包括申請專利範圍）中提及的「第一」、「第二」等用語是用以命名元件（element）的名稱，或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量的上限或下限，亦非用來限制元件的次序。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/步驟代表相同或類似部分。不同實施例中使用相同標號或使用相同用語的元件/構件/步驟可以相互參照相關說明。

圖1是依照本發明的一實施例的一種影像感測裝置100的電路方塊（circuit block）示意圖。圖1所示影像感測裝置100包括影像感測器110以及影像處理器120。影像感測器110與影像處理器120是不同積體電路。影像感測器110包括光敏像素陣列，例如圖1所示光敏像素P(1,1)、P(1,2)、…、P(1,n)、P(2,1)、P(2,2)、…、P(2,n)、…、P(m,1)、P(m,2)、…、P(m,n)。光敏像素P(1,1)～P(m,n)可以感測場景的照度。在一些操作實例中，影像感測器110可以在每一個幀期間傳送出產生帶有位移資訊的影像幀給外部的電路（例如影像處理器120）。因此，影像處理器120可以省去運動（motion）偵測操作即可獲得位移資訊。

圖2A與圖2B是依照本發明的不同實施例所繪示，圖1的影像感測器110的電路方塊示意圖。圖2A所示影像感測器110包括光敏像素陣列（photosensitive pixel array）210以及位移處理元件（displacement processing element）220。在影像感測器110的封裝中，位移處理元件220可以被實施在下晶片，而光敏像素陣列210可以被實施在上晶片。下晶片堆疊於上晶片下，而且位移處理元件220可以通過直焊互連（Direct-Bond Interconnection，DBI）堆疊結構電性連接至光敏像素陣列210。

圖2B所示影像感測器110包括光敏像素陣列210、位移處理元件220以及儲存元件230。在影像感測器110的封裝中，位移處理元件220以及儲存元件230可以被實施在下晶片，而光敏像素陣列210可以被實施在上晶片。下晶片堆疊於上晶片下，而且位移處理元件220以及儲存元件230可以通過DBI堆疊結構電性連接至光敏像素陣列210。

依照不同的設計需求，上述影像處理器120以及（或是）位移處理元件220的實現方式可以是硬體（hardware）、韌體（firmware）、軟體（software，即程式）或是前述三者中的多者的組合形式。上述影像處理器120以及（或是）位移處理元件220可以實現於積體電路（integrated circuit）上的邏輯電路。上述影像處理器120以及（或是）位移處理元件220的相關功能可以利用硬體描述語言（hardware description languages，例如Verilog HDL或VHDL）或其他合適的編程語言來實現為硬體。舉例來說，上述影像處理器120以及（或是）位移處理元件220的相關功能可以被實現於一或多個控制器、微控制器、微處理器、特殊應用積體電路（Application-specific integrated circuit, ASIC）、數位訊號處理器（digital signal processor, DSP）、場可程式邏輯閘陣列（Field Programmable Gate Array, FPGA）及/或其他處理單元中的各種邏輯區塊、模組和電路。以軟體形式及/或韌體形式而言，上述影像處理器120以及（或是）位移處理元件220的相關功能可以被實現為編程碼（programming codes）。例如，利用一般的編程語言（programming languages，例如C、C++或組合語言）或其他合適的編程語言來實現上述影像處理器120以及（或是）位移處理元件220。中央處理器（Central Processing Unit，CPU）、控制器、微控制器或微處理器可以從非臨時的電腦可讀取媒體（non-transitory computer readable medium）中讀取並執行所述編程碼，從而實現上述影像處理器120以及（或是）位移處理元件220的相關功能。

光敏像素陣列210的光敏像素P(1,1)～P(m,n)的具體實現可以依照實際設計來決定。舉例來說，圖3是依照本發明的一實施例所繪示，光敏像素P(1,1)的電路示意圖。其他光敏像素P(1,2)～P(m,n)可以參照光敏像素P(1,1)的相關說明加以類推，故不再贅述。在圖3所示實施例中，儲存元件P(1,1)包括光敏元件LE31、傳送開關SW31、重置開關SW32、電晶體M31以及讀取開關SW33。依照實際設計，光敏元件LE31可為光敏二極體、光敏電晶體或是其他光敏元件。

傳送開關SW31的第一端耦接至光敏元件LE31的第一端。光敏元件LE31的第二端耦接至參考電壓（例如接地電壓或是其他固定電壓）。傳送開關SW31的控制端受控於傳送訊號TX。重置開關SW32的第一端耦接至第一電壓（例如電源電壓VDD）。重置開關SW32的第二端耦接至傳送開關SW31的第二端。重置開關SW32的控制端受控於重置訊號RST。電晶體M31的控制端（例如閘極）耦接至傳送開關SW31的第二端。電晶體M31的第一端（例如汲極）耦接至第二電壓（例如電源電壓VDD）。讀取開關SW33的控制端受控於讀取訊號SEL。讀取開關SW33的第一端耦接至電晶體M31的第二端（例如源極）。讀取開關SW33的第二端作為光敏像素P(1,1)的輸出端，以輸出光敏像素P(1,1)的感測結果V _pix。

圖4是依照本發明的一實施例所繪示，圖3所示讀取訊號SEL、重置訊號RST與傳送訊號TX的時序示意圖。請參照圖3與圖4。在重置期間T _reset，基於讀取訊號SEL、重置訊號RST與傳送訊號TX的控制，讀取開關SW33為截止（turn off）而重置開關SW32與傳送開關SW31為導通（turn on）。此時，光敏元件LE31的電壓可以被重置至接近電源電壓VDD的準位。在重置期間T _reset結束後進入曝光期間T _exposure。

請參照圖2B。儲存元件230可以儲存光敏像素（例如光敏像素P(1,1)）在第一時點的第一感測結果，以及/或是儲存光敏像素（例如光敏像素P(1,1)）在第二時點的第二感測結果。位移處理元件220耦接至儲存元件230，以接收光敏像素（例如光敏像素P(1,1)）的感測結果。位移處理元件220可以使用在第一時點的第一感測結果與/或在第二時點的第二感測結果去產生位移資訊。位移處理元件220可以將帶有位移資訊的影像幀傳送至影像感測器110外部的電路（例如影像處理器120）。

基於上述，影像感測器110配置有光敏像素陣列210、位移處理元件220以及儲存元件230。儲存元件230可以儲存光敏像素（例如光敏像素P(1,1)）在第一時點的第一感測結果。基於光敏像素在第二時點的第二感測結果以及/或是基於儲存元件230所提供的第一感測結果，位移處理元件220可以產生帶有位移資訊的影像幀給影像感測器110外部的電路（例如影像處理器120）。在一些操作實例中，所述第一時點與所述第二時點可以是在同一個幀期間中的不同時間點，因此影像感測器110可以在每一個幀期間傳送出位移資訊給影像處理器120。

圖5是依照本發明的一實施例所繪示，影像感測器110提取光敏像素在不同時間點的感測結果的時序示意圖。圖5所示橫軸表示時間。圖5繪示了兩個幀期間T _frame1與T _frame2。在幀期間T _frame1中，儲存元件230可以經過曝光期間Δt後在第一時點t51向光敏像素陣列210提取並儲存影像幀IF51，然後再經過曝光期間Δt後在第二時點t52向光敏像素陣列210提取影像幀IF52。基於影像幀IF51（第一感測結果）以及影像幀IF52（第二感測結果），位移處理元件220可以產生帶有位移資訊的位移幀DF51。因此，影像感測器110外部的影像處理器120可以在幀期間T _frame1的讀取期間T _read從影像感測器110讀取位移幀DF51。以此類推，位移處理元件220可以通過儲存元件230取得在幀期間T _frame2的不同時間點的影像幀IF53（第一感測結果）以及影像幀IF54（第二感測結果），以及基於影像幀IF53與IF54產生帶有位移資訊的位移幀DF52。因此，影像處理器120可以在幀期間T _frame2的讀取期間T _read從影像感測器110讀取位移幀DF52。影像處理器120可以省去運動偵測操作即可獲得位移資訊（位移幀DF51與DF52）。

圖2B所示儲存元件230的具體實現可以依照實際設計來決定。舉例來說，圖6A與圖6B是依照本發明的不同實施例所繪示，儲存元件230的電路示意圖。圖6A所示儲存元件230包括取樣開關SMP61以及取樣電容C _ST61。取樣開關SMP61的第一端耦接至光敏像素（例如光敏像素P(1,1)）的感測結果輸出端，以接收感測結果V _pix。取樣電容C _ST61的第一端耦接至取樣開關SMP61的第二端。取樣電容C _ST61的第二端耦接至參考電壓（例如接地電壓或是其他固定電壓）。在第一時點取樣開關SMP61為導通，因此取樣電容C _ST61可以通過取樣開關SMP61接收並儲存光敏像素P(1,1)在第一時點的第一感測結果。取樣電容C _ST61可以將第一感測結果提供給位移處理元件220。位移處理元件220可以使用取樣電容C _ST61的第一感測結果去產生位移資訊。

請參照圖6B。圖6B所示儲存元件230包括取樣開關SMP61、取樣電容C _ST61、取樣開關SMP62以及取樣電容C _ST62。圖6B所示儲存元件230、取樣開關SMP61以及取樣電容C _ST61可以參照圖6A所示儲存元件230、取樣開關SMP61以及取樣電容C _ST61的相關說明並且加以類推，故不再贅述。在圖6B所示實施例中，取樣開關SMP62的第一端耦接至光敏像素（例如光敏像素P(1,1)）的感測結果輸出端，以接收感測結果V _pix。取樣電容C _ST62的第一端耦接至取樣開關SMP62的第二端。取樣電容C _ST62的第二端耦接至參考電壓（例如接地電壓或是其他固定電壓）。在第二時點取樣開關SMP62為導通，因此取樣電容C _ST62可以通過取樣開關SMP62接收並儲存光敏像素P(1,1)在第二時點的第二感測結果。取樣電容C _ST62可以將第二感測結果提供給位移處理元件220。位移處理元件220可以使用取樣電容C _ST61的第一感測結果與取樣電容C _ST62的第二感測結果去產生位移資訊。

圖7A與圖7B是依照本發明的不同實施例所繪示，儲存元件230的電路方塊示意圖。圖7A所示儲存元件230包括類比數位轉換器（Analog-to-digital converter，A/D）ADC71以及儲存電路ST71。依照實際設計，在一些實施例中，儲存電路ST71可以由數位暫存器、靜態隨機存取記憶體（static random access memory，SRAM）和動態隨機存取記憶體（dynamic random access memory，DRAM）中的一個或其組合來實現。類比數位轉換器ADC71的輸入端耦接至光敏像素（例如光敏像素P(1,1)）的感測結果輸出端，以接收感測結果V _pix。類比數位轉換器ADC71在第一時點將光敏像素P(1,1)的第一感測結果轉換為第一感測資料。儲存電路ST71的輸入端耦接至類比數位轉換器ADC71的輸出端。儲存電路ST71在第一時點儲存所述第一感測資料，以及將所述第一感測資料提供給位移處理元件220。位移處理元件220可以使用儲存電路ST71所提供的所述第一感測資料去產生位移資訊。

請參照圖7B。圖7B所示儲存元件230包括類比數位轉換器（Analog-to-digital converter，A/D）ADC71以及儲存電路ST71。圖7B所示儲存元件230、類比數位轉換器ADC71以及儲存電路ST71可以參照圖7A所示儲存元件230、類比數位轉換器ADC71以及儲存電路ST71的相關說明並且加以類推，故不再贅述。在圖7B所示實施例中，類比數位轉換器ADC71還在第二時點將光敏像素P(1,1)的第二感測結果轉換為第二感測資料。類比數位轉換器ADC71可以在第二時點將所述第二感測資料提供給位移處理元件220。位移處理元件220可以使用儲存電路ST71所提供的所述第一感測資料與類比數位轉換器ADC71所提供的第二感測資料去產生位移資訊。

圖8是依照本發明的另一實施例所繪示，圖1的影像感測器110的電路方塊示意圖。圖8所示影像感測器110包括光敏像素陣列810、位移處理元件820以及儲存元件830。在圖8所示實施例中，儲存元件830可以被整合在光敏像素陣列810中。舉例來說，儲存元件830可以被堆疊於光敏像素陣列810下，而且儲存元件830可以通過直焊互連（DBI）堆疊結構電性連接至光敏像素陣列810。圖8所示光敏像素陣列810可以參照圖2A或圖2B所示光敏像素陣列210的相關說明並加以類推。圖8所示位移處理元件820以及儲存元件830可以參照圖2B所示位移處理元件220以及儲存元件230的相關說明並加以類推，以及（或是）參照圖6A、圖6B、圖7A或圖7B所示位移處理元件220以及儲存元件230的相關說明並加以類推，故不再贅述。

圖9是依照本發明的又一實施例所繪示，圖1的影像感測器110的電路方塊示意圖。圖9所示影像感測器110包括光敏像素陣列910以及位移處理元件920。在圖9所示實施例中，儲存元件230可以被整合在每一個光敏像素中。舉例來說，儲存元件SE91可以被整合在光敏像素P(1,1)中。其他光敏像素P(1,2)～P(m,n)可以參照光敏像素P(1,1)的相關說明加以類推，故不再贅述。圖9所示光敏像素陣列910以及位移處理元件920可以參照圖2A或圖2B所示光敏像素陣列210以及位移處理元件220的相關說明並加以類推，故不再贅述。

在圖9所示實施例中，光敏像素P(1,1)包括光敏電路PC91以及儲存元件SE91。儲存元件SE91耦接至光敏電路PC91。儲存元件SE91可以儲存光敏像素P(1,1)的光敏電路PC91在第一時點的第一感測結果。位移處理元件920耦接至儲存元件SE91，以接收所述第一感測結果。位移處理元件920可以儲存元件SE91所提供的第一感測結果去產生位移資訊。位移處理元件920可以將帶有位移資訊的影像幀傳送至影像感測器110外部的電路（例如影像處理器120）。影像處理器120可以省去運動偵測操作即可獲得位移資訊（例如圖5所示位移幀DF51與DF52）。

圖9所示儲存元件SE91的具體實現可以依照實際設計來決定。舉例來說，圖10A與圖10B是依照本發明的不同實施例所繪示，圖9所示儲存元件SE91的電路方塊示意圖。圖10A所示儲存元件SE91包括類比數位轉換器（A/D）ADC101以及儲存電路ST101。依照實際設計，在一些實施例中，儲存電路ST101可以由數位暫存器、SRAM和DRAM中的一個或其組合來實現。類比數位轉換器ADC101的輸入端耦接至光敏電路PC91的一輸出端。類比數位轉換器ADC101將光敏電路PC91在第一時點的第一感測結果轉換為第一感測資料。儲存電路ST101的輸入端耦接至類比數位轉換器ADC101的輸出端，以接收所述第一感測資料。儲存電路ST101在第一時點儲存所述第一感測資料，以及將所述第一感測資料提供給位移處理元件920。位移處理元件920可以使用儲存電路ST101所提供的所述第一感測資料去產生所述位移資訊。

請參考圖10B。圖10B所示儲存元件SE91包括類比數位轉換器（A/D）ADC101以及儲存電路ST101。圖10B所示儲存元件SE91、類比數位轉換器ADC101以及儲存電路ST101可以參照圖10A所示儲存元件SE91、類比數位轉換器ADC101以及儲存電路ST101的相關說明並且加以類推，故不再贅述。在圖10B所示實施例中，類比數位轉換器ADC101還將光敏電路PC91在第二時點的第二感測結果轉換為第二感測資料。類比數位轉換器ADC101可以在第二時點將所述第二感測資料提供給位移處理元件920。位移處理元件920可以使用儲存電路ST101所提供的所述第一感測資料與類比數位轉換器ADC101所提供的第二感測資料去產生所述位移資訊。

圖9所示光敏電路PC91的具體實現可以依照實際設計來決定。舉例來說，圖11是依照本發明的一實施例所繪示，圖9所示光敏電路PC91的電路示意圖。在圖11所示實施例中，光敏電路PC91包括光敏元件LE111、傳送開關SW111、重置開關SW112、電晶體M111以及讀取開關SW113。圖11所示光敏元件LE111、傳送開關SW111、重置開關SW112、電晶體M111以及讀取開關SW113可以參照圖3所示光敏元件LE11、傳送開關SW31、重置開關SW32、電晶體M31以及讀取開關SW33的相關說明加以類推，故不再贅述。在圖11所示實施例中，讀取開關SW113的第二端作為光敏電路PC91的輸出端，以輸出光敏電路PC91的感測結果給儲存元件SE91。

圖12A與圖12B是依照本發明的不同實施例所繪示，圖9所示儲存元件SE91的電路示意圖。圖12A與圖12B所示光敏電路PC91可以參照圖9、圖10A或圖10B所示光敏電路PC91的相關說明加以類推，故不再贅述。圖12A所示儲存元件SE91包括取樣開關SMP121以及取樣電容C _ST121。取樣開關SMP121的第一端耦接至光敏電路PC91的輸出端，以接收感測結果。取樣開關SMP121的第二端耦接至位移處理元件920。取樣電容C _ST121的第一端耦接至取樣開關SMP121的第二端。取樣電容C _ST121的第二端耦接至參考電壓（例如接地電壓或是其他固定電壓）。在第一時點取樣開關SMP121為導通，因此取樣電容C _ST121可以通過取樣開關SMP121接收並儲存光敏電路PC91在第一時點的第一感測結果。取樣電容C _ST121可以將第一感測結果提供給位移處理元件920。位移處理元件920可以使用來自取樣電容C _ST121的第一感測結果去產生位移資訊。

請參照圖12B。圖12B所示儲存元件SE91包括取樣開關SMP121、取樣電容C _ST121以及取樣開關SMP122。圖12B所示儲存元件SE91、取樣開關SMP121以及取樣電容C _ST121可以參照圖12A所示儲存元件SE91、取樣開關SMP121以及取樣電容C _ST121的相關說明並且加以類推，故不再贅述。在圖12B所示實施例中，取樣開關SMP122的第一端耦接至光敏電路PC91的輸出端，以接收感測結果。取樣開關SMP122的第二端耦接至位移處理元件920。在第二時點取樣開關SMP122為導通，以將光敏電路PC91在第二時點的第二感測結果提供給位移處理元件920。位移處理元件920可以使用來自取樣電容C _ST121的第一感測結果與來自取樣開關SMP122的第二感測結果去產生位移資訊。

圖13是依照本發明的再一實施例所繪示，圖1的影像感測器110的電路方塊示意圖。圖13所示影像感測器110包括光敏像素陣列1310、位移處理元件1320以及儲存元件1330。圖13所示光敏像素陣列1310、位移處理元件1320以及儲存元件1330可以參照圖2B所示光敏像素陣列210、位移處理元件220以及儲存元件230的相關說明並加以類推。圖13所示光敏像素陣列1310以及位移處理元件1320可以參照圖9所示光敏像素陣列910以及位移處理元件920的相關說明並加以類推，故不再贅述。

在圖13所示實施例中，每一個光敏像素包括光敏電路以及儲存元件。舉例來說，光敏像素P(1,1)包括光敏電路PC131以及儲存元件SE131。每一個光敏像素的儲存元件可以儲存所屬像素在第一時點的第一感測結果。例如，儲存元件SE131可以儲存光敏像素P(1,1)在第一時點的第一感測結果。儲存元件1330可以儲存所有光敏像素P(1,1)～P(m,n)在第二時點的第二感測結果。位移處理元件1320可以使用光敏像素P(1,1)～P(m,n)的儲存元件（例如儲存元件SE131）所提供的第一感測資料與儲存元件1330所提供的第二感測資料去產生所述位移資訊。

圖14A與圖14B是依照本發明的不同實施例所繪示，圖13所示光敏像素P(1,1)與儲存元件1330的電路方塊示意圖。圖14A所示光敏像素P(1,1)包括光敏電路PC131以及儲存元件SE131。圖14A所示儲存元件SE131包括取樣電容C _ST141，而光敏電路PC131包括光敏元件LE141、傳送開關SW141、重置開關SW142、電晶體M141以及讀取開關SW143。圖14A所示光敏元件LE141、傳送開關SW141、重置開關SW142、電晶體M141以及讀取開關SW143可以參照圖11所示光敏元件LE111、傳送開關SW111、重置開關SW112、電晶體M111以及讀取開關SW113的相關說明並加以類推，故不再贅述。在圖14A所示實施例中，取樣電容C _ST141（儲存元件SE131）的第一端耦接至傳送開關SW141的第二端，以及取樣電容C _ST141的第二端耦接至參考電壓（例如接地電壓或是其他固定電壓）。

在圖14A所示實施例中，儲存元件1330包括取樣開關SMP141以及取樣電容C _ST142。取樣開關SMP141的第一端耦接至光敏像素P(1,1)的輸出端，亦即耦接至讀取開關SW143的第二端。取樣開關SMP141的第二端耦接至位移處理元件1320。取樣電容C _ST142的第一端耦接至取樣開關SMP141的第二端。取樣電容C _ST142的第二端耦接至參考電壓（例如接地電壓或是其他固定電壓）。位移處理元件1320可以使用來自取樣電容C _ST142的感測結果去產生位移資訊。

在圖14B所示實施例中，儲存元件1330包括取樣開關SMP141、取樣電容C _ST142以及取樣開關SMP142。圖14B所示光敏像素P(1,1)、儲存元件1330、取樣開關SMP141、取樣電容C _ST142以及位移處理元件1320可以參照圖14A所示光敏像素P(1,1)、儲存元件1330、取樣開關SMP141、取樣電容C _ST142以及位移處理元件1320的相關說明並且加以類推，故不再贅述。在圖14B所示實施例中，取樣開關SMP142的第一端耦接至光敏像素P(1,1)的輸出端。取樣開關SMP142的第二端耦接至位移處理元件1320。位移處理元件1320可以使用來自取樣電容C _ST141的第一感測結果與來自取樣電容C _ST142的第二感測結果去產生位移資訊。

圖15A與圖15B是依照本發明的不同實施例所繪示，圖13所示光敏像素P(1,1)與儲存元件1330的電路方塊示意圖。圖15A所示光敏像素P(1,1)包括光敏電路PC131以及儲存元件SE131。圖15A所示光敏電路PC131以及儲存元件SE131可以參照圖14A或圖14B所示光敏電路PC131以及儲存元件SE131的相關說明並加以類推，故不再贅述。在圖15A所示實施例中，儲存元件1330包括類比數位轉換器（A/D）ADC151以及儲存電路ST151。依照實際設計，在一些實施例中，儲存電路ST151可以由數位暫存器、SRAM和DRAM中的一個或其組合來實現。類比數位轉換器ADC151的輸入端耦接至光敏像素P(1,1)的輸出端。儲存電路ST151的輸入端耦接至類比數位轉換器ADC151的輸出端。儲存電路ST151的輸出端耦接至位移處理元件1320。位移處理元件1320可以使用來自儲存電路ST151的感測結果去產生位移資訊。

在圖15B所示實施例中，儲存元件1330包括類比數位轉換器（A/D）ADC151以及儲存電路ST151。圖15B所示光敏像素P(1,1)、類比數位轉換器ADC151、儲存電路ST151以及位移處理元件1320可以參照圖15A所示光敏像素P(1,1)、類比數位轉換器ADC151、儲存電路ST151以及位移處理元件1320的相關說明並且加以類推，故不再贅述。在圖15B所示實施例中，類比數位轉換器ADC151的輸出端耦接至位移處理元件1320。類比數位轉換器ADC151還將光敏電路PC131在第二時間點的第二感測結果轉換為第二感測資料。類比數位轉換器ADC151可以在第二時間點將第二感測資料提供給位移處理元件1320。位移處理元件1320可以使用儲存電路ST151提供的第一感測資料和類比數位轉換器ADC151提供的第二感測資料來產生位移資訊。

圖16A與圖16B是依照本發明的不同實施例所繪示，圖1的影像感測器110的電路方塊示意圖。圖16A所示影像感測器110包括光敏像素陣列1610以及位移處理元件1620。圖16A所示光敏像素陣列1610以及位移處理元件1620可以參照圖2A或圖2B所示光敏像素陣列210以及位移處理元件220的相關說明並加以類推，故不再贅述。在圖16A所示實施例中，儲存元件230可以被整合在每一個光敏像素中。舉例來說，儲存元件SE161與儲存元件SE162可以被整合在光敏像素P(1,1)中。其他光敏像素P(1,2)～P(m,n)可以參照光敏像素P(1,1)的相關說明加以類推，故不再贅述。

在圖16A所示實施例中，光敏像素P(1,1)包括光敏電路PC161、儲存元件SE161以及儲存元件SE162。儲存元件SE161耦接至光敏電路PC161，以及儲存元件SE162耦接至儲存元件SE161。在第一時點，儲存元件SE161可以儲存光敏像素P(1,1)的光敏電路PC161的第一感測結果。在第二時點，儲存元件SE162可以儲存由儲存元件SE161所提供的第一感測結果，以及儲存元件SE161可以儲存光敏電路PC161的第二感測結果。位移處理元件1620耦接至儲存元件SE161以及儲存元件SE162，以接收所述第一感測結果與所述第二感測結果。位移處理元件1620可以使用所述第一感測結果與所述第二感測結果去產生位移資訊。位移處理元件1620可以將帶有位移資訊的影像幀傳送至影像感測器110外部的電路（例如影像處理器120）。影像處理器120可以省去運動偵測操作即可獲得位移資訊（例如圖5所示位移幀DF51與DF52）。

圖16B所示影像感測器110包括光敏像素陣列1610以及位移處理元件1620。圖16B所示光敏像素陣列1610以及位移處理元件1620可以參照圖2A或圖2B所示光敏像素陣列210以及位移處理元件220的相關說明並加以類推，故不再贅述。在圖16B所示實施例中，儲存元件230可以被整合在每一個光敏像素中。舉例來說，儲存元件SE161與儲存元件SE162可以被整合在光敏像素P(1,1)中。其他光敏像素P(1,2)～P(m,n)可以參照光敏像素P(1,1)的相關說明加以類推，故不再贅述。

在圖16B所示實施例中，光敏像素P(1,1)包括光敏電路PC161、儲存元件SE161以及儲存元件SE162。儲存元件SE161以及儲存元件SE162耦接至光敏電路PC161。儲存元件SE161可以儲存光敏像素P(1,1)的光敏電路PC161在第一時點的第一感測結果。儲存元件SE162可以儲存光敏電路PC161在第二時點的第二感測結果。位移處理元件1620耦接至儲存元件SE161以及儲存元件SE162，以接收所述第一感測結果與所述第二感測結果。位移處理元件1620可以使用所述第一感測結果與所述第二感測結果去產生位移資訊。位移處理元件1620可以將帶有位移資訊的影像幀傳送至影像感測器110外部的電路（例如影像處理器120）。影像處理器120可以省去運動偵測操作即可獲得位移資訊（例如圖5所示位移幀DF51與DF52）。

圖16B所示光敏電路PC161、儲存元件SE161以及儲存元件SE162的具體實現可以依照實際設計來決定。舉例來說，圖17A與圖17B是依照本發明的不同實施例所繪示，圖16A或圖16B所示光敏電路PC161、儲存元件SE161以及儲存元件SE162的電路方塊示意圖。其他光敏像素P(1,2)～P(m,n)可以參照圖17A所示光敏像素P(1,1)的相關說明加以類推，故不再贅述。在圖17A所示實施例中，儲存元件SE161包括圖17A所示一個取樣電容，儲存元件SE162包括圖17A所示另一個取樣電容，而圖17A所示光敏電路PC161包括光敏元件LE161、傳送開關SW161、傳送開關SW162、重置開關SW165、電晶體M161以及讀取開關SW167。依照實際設計，光敏元件LE161可為光敏二極體、光敏電晶體或是其他光敏元件。

傳送開關SW161的第一端耦接至光敏元件LE161的第一端。光敏元件LE161的第二端耦接至參考電壓（例如接地電壓或是其他固定電壓）。傳送開關SW161的控制端受控於傳送訊號TX1。儲存元件SE161的第一端耦接至傳送開關SW161的第二端。儲存元件SE161的第二端耦接至參考電壓（例如接地電壓或是其他固定電壓）。傳送開關SW162的第一端耦接至傳送開關SW161的第二端。傳送開關SW162的控制端受控於傳送訊號TS1。重置開關SW165的第一端耦接至第一電壓（例如電源電壓VDD）。重置開關SW165的第二端耦接至傳送開關SW162的第二端。重置開關SW165的控制端受控於重置訊號RST1。儲存元件SE162的第一端耦接傳送開關SW162的第二端。儲存元件SE162的第二端耦接至參考電壓(例如接地電壓或其他固定電壓)。

電晶體M161的控制端（例如閘極）耦接至傳送開關SW162的第二端。電晶體M161的第一端（例如汲極）耦接至第二電壓（例如電源電壓VDD）。讀取開關SW167的控制端受控於讀取訊號SEL。讀取開關SW167的第一端耦接至電晶體M161的第二端（例如源極）。讀取開關SW167的第二端作為光敏電路PC161的輸出端，以輸出光敏像素P(1,1)的感測結果V _pix給位移處理元件1620。

其他光敏像素P(1,2)～P(m,n)可以參照圖17B所示光敏像素P(1,1)的相關說明加以類推，故不再贅述。在圖17B所示實施例中，儲存元件SE161包括圖17B所示一個取樣電容，儲存元件SE162包括圖17B所示另一個取樣電容，而圖17B所示光敏電路PC161包括光敏元件LE161、傳送開關SW161、傳送開關SW162、傳送開關SW163、傳送開關SW164、重置開關SW165、重置開關SW166、電晶體M161以及讀取開關SW167。依照實際設計，光敏元件LE161可為光敏二極體、光敏電晶體或是其他光敏元件。

傳送開關SW161的第一端耦接至光敏元件LE161的第一端。光敏元件LE161的第二端耦接至參考電壓（例如接地電壓或是其他固定電壓）。傳送開關SW161的控制端受控於傳送訊號TX1。儲存元件SE161的第一端耦接至傳送開關SW161的第二端。儲存元件SE161的第二端耦接至參考電壓（例如接地電壓或是其他固定電壓）。傳送開關SW162的第一端耦接至傳送開關SW161的第二端。傳送開關SW162的控制端受控於傳送訊號TS1。重置開關SW165的第一端耦接至第一電壓（例如電源電壓VDD）。重置開關SW165的第二端耦接至傳送開關SW162的第二端。重置開關SW165的控制端受控於重置訊號RST1。

傳送開關SW163的第一端耦接至光敏元件LE161的第一端。傳送開關SW163的控制端受控於傳送訊號TX2。儲存元件SE162的第一端耦接至傳送開關SW163的第二端。儲存元件SE162的第二端耦接至參考電壓（例如接地電壓或是其他固定電壓）。傳送開關SW164的第一端耦接至傳送開關SW163的第二端。傳送開關SW164的控制端受控於傳送訊號TS2。重置開關SW166的第一端耦接至重置開關SW165的第二端。重置開關SW166的第二端耦接至傳送開關SW164的第二端。重置開關SW166的控制端受控於重置訊號RST2。

電晶體M161的控制端（例如閘極）耦接至傳送開關SW162的第二端。電晶體M161的第一端（例如汲極）耦接至第二電壓（例如電源電壓VDD）。讀取開關SW167的控制端受控於讀取訊號SEL。讀取開關SW167的第一端耦接至電晶體M161的第二端（例如源極）。讀取開關SW167的第二端作為光敏電路PC161的輸出端，以輸出光敏像素P(1,1)的感測結果V _pix給位移處理元件1620。

圖18是依照本發明的另一實施例所繪示，圖16B所示儲存元件SE161以及儲存元件SE162的電路方塊示意圖。圖18所示光敏電路PC161可以參照圖11所示光敏電路PC91的相關說明加以類推，故不再贅述。圖18所示儲存元件SE161包括取樣開關SMP161以及取樣電容C _ST161。圖18所示儲存元件SE162包括取樣開關SMP162以及取樣電容C _ST162。取樣開關SMP161的第一端耦接至光敏電路PC161的輸出端。取樣開關SMP161的第二端耦接至位移處理元件1620。取樣電容C _ST161的第一端耦接至取樣開關SMP161的第二端。取樣電容C _ST161的第二端耦接至參考電壓（例如接地電壓或是其他固定電壓）。在第一時點取樣開關SMP161為導通，因此取樣電容C _ST161可以通過取樣開關SMP161接收並儲存光敏電路PC161在第一時點的第一感測結果。取樣電容C _ST161可以將第一感測結果提供給位移處理元件1620。

取樣開關SMP162的第一端耦接至光敏電路PC161的輸出端。取樣開關SMP162的第二端耦接至位移處理元件1620。取樣電容C _ST162的第一端耦接至取樣開關SMP162的第二端。取樣電容C _ST162的第二端耦接至參考電壓（例如接地電壓或是其他固定電壓）。在第二時點取樣開關SMP162為導通，因此取樣電容C _ST162可以通過取樣開關SMP162接收並儲存光敏電路PC161在第二時點的第二感測結果。取樣電容C _ST162可以將第二感測結果提供給位移處理元件1620。

圖19是依照本發明的又一實施例所繪示，圖16B所示儲存元件SE161以及儲存元件SE162的電路方塊示意圖。在圖19所示實施例中，光敏像素P(1,1)包括光敏電路PC161、類比數位轉換器（A/D）ADC191、儲存元件SE161以及儲存元件SE162。圖19所示光敏電路PC161可以參照圖11所示光敏電路PC91的相關說明加以類推，故不再贅述。圖19所示儲存元件SE161包括一個儲存電路，而圖19所示儲存元件SE162包括另一個儲存電路。類比數位轉換器ADC191的輸入端耦接至光敏電路PC161的輸出端。儲存元件SE161的輸入端耦接至類比數位轉換器ADC191的輸出端。儲存元件SE161的輸出端耦接至位移處理元件1620。儲存元件SE162的輸入端耦接至類比數位轉換器ADC191的輸出端。儲存元件SE162的輸出端耦接至位移處理元件1620。

圖20A與圖20B是依照本發明的不同實施例所繪示，圖1的影像感測器110的電路方塊示意圖。圖20A所示影像感測器110包括光敏像素陣列2010。圖20A所示光敏像素陣列2010可以參照圖2A或圖2B所示光敏像素陣列210的相關說明並加以類推，故不再贅述。在圖20A所示實施例中，位移處理元件220可以被整合在每一個光敏像素中。舉例來說，位移處理元件DPE201可以被整合在光敏像素P(1,1)中，以及位移處理元件DPE202可以被整合在光敏像素P(m,n)中。其他光敏像素可以參照光敏像素P(1,1)與P(m,n)的相關說明加以類推，故不再贅述。依照實際設計，在一些實施例中，圖20A所示位移處理元件DPE201與DPE202可以參照圖23或圖27所示位移處理元件DPE231的相關說明並加以類推，故不再贅述。

在圖20A所示實施例中，光敏像素P(1,1)包括光敏電路PC201以及位移處理元件DPE201。光敏電路PC201耦接至位移處理元件DPE201。位移處理元件DPE201可以接收光敏像素P(1,1)的光敏電路PC201在第一時點的第一感測結果，以及接收光敏像素P(1,1)的光敏電路PC201在第二時點的第二感測結果。或者，位移處理元件DPE201可以接收光敏像素P(1,1)的光敏電路PC201的第一感測結果，以及接收來自另一個光敏電路（例如光敏像素P(1,2)的光敏電路）的第二感測結果。位移處理元件DPE201可以使用第一感測結果以及第二感測結果去產生位移資訊。

圖20B所示影像感測器110包括光敏像素陣列2010。圖20B所示光敏像素陣列2010可以參照圖2A或圖2B所示光敏像素陣列210的相關說明並加以類推，故不再贅述。在圖20B所示實施例中，儲存元件230與位移處理元件220可以被整合在每一個光敏像素中。舉例來說，儲存元件SE201與位移處理元件DPE201可以被整合在光敏像素P(1,1)中。其他光敏像素P(1,2)～P(m,n)可以參照光敏像素P(1,1)的相關說明加以類推，故不再贅述。依照實際設計，在一些實施例中，圖20B所示位移處理元件DPE201可以參照圖23或圖27所示位移處理元件DPE231的相關說明並加以類推，故不再贅述。

在圖20B所示實施例中，光敏像素P(1,1)包括光敏電路PC201、儲存元件SE201以及位移處理元件DPE201。儲存元件SE201耦接至光敏電路PC201以及位移處理元件DPE201。儲存元件SE201可以儲存光敏像素P(1,1)的光敏電路PC201在第一時點的第一感測結果。位移處理元件DPE201可以使用光敏電路PC201在第二時點的第二感測結果以及儲存元件SE201所提供的所述第一感測結果去產生位移資訊。

圖21A與圖21B是依照本發明的不同實施例所繪示，圖20B所示光敏像素P(1,1)的電路方塊示意圖。在圖21A所示實施例中，光敏像素P(1,1)包括光敏電路PC201、類比數位轉換器（A/D）ADC211、儲存元件SE201以及位移處理元件DPE201。圖21A所示光敏電路PC201可以參照圖11所示光敏電路PC91的相關說明加以類推，故不再贅述。圖21A所示儲存元件SE201包括一個儲存電路。類比數位轉換器ADC211的輸入端耦接至光敏電路PC201的輸出端。儲存元件SE201的輸入端耦接至類比數位轉換器ADC211的輸出端。儲存元件SE201的輸出端耦接至位移處理元件DPE201。位移處理元件DPE201可以使用來自儲存元件SE201的感測結果去產生位移資訊。

在圖21B所示實施例中，光敏像素P(1,1)包括光敏電路PC201、類比數位轉換器（A/D）ADC211、儲存元件SE201以及位移處理元件DPE201。圖21B所示光敏像素P(1,1)、光敏電路PC201、類比數位轉換器ADC211、儲存元件SE201以及位移處理元件DPE201可以參照圖21A所示光敏像素P(1,1)、光敏電路PC201、類比數位轉換器ADC211、儲存元件SE201以及位移處理元件DPE201的相關說明加以類推，故不再贅述。在圖21B所示實施例中，類比數位轉換器ADC211的輸出端耦接至位移處理元件DPE201。類比數位轉換器ADC211還將光敏電路PC201在第二時間點的第二感測結果轉換為第二感測資料。類比數位轉換器ADC211可以在第二時間點將第二感測資料提供給位移處理元件DPE201。位移處理元件DPE201可以使用儲存元件SE201提供的第一感測資料和類比數位轉換器ADC211提供的第二感測資料來產生位移資訊。

圖22A與圖22B是依照本發明的不同實施例所繪示，圖20B所示光敏像素P(1,1)的電路方塊示意圖。圖22A所示光敏電路PC201可以參照圖11所示光敏電路PC91的相關說明加以類推，故不再贅述。圖22A所示儲存元件SE201包括取樣開關SMP221以及取樣電容C _ST221。取樣開關SMP221的第一端耦接至光敏電路PC201的輸出端。取樣開關SMP221的第二端耦接至位移處理元件DPE201。取樣電容C _ST221的第一端耦接至取樣開關SMP221的第二端。取樣電容C _ST221的第二端耦接至參考電壓（例如接地電壓或是其他固定電壓）。在第一時點取樣開關SMP221為導通，因此取樣電容C _ST221可以通過取樣開關SMP221接收並儲存光敏電路PC201在第一時點的第一感測結果。取樣電容C _ST221可以將第一感測結果提供給位移處理元件DPE201。位移處理元件DPE201可以使用來自取樣電容C _ST221的感測結果去產生位移資訊。

在圖22B所示實施例中，儲存元件SE201包括取樣開關SMP221、取樣開關SMP222以及取樣電容C _ST221。圖22B所示光敏像素P(1,1)、光敏電路PC201、儲存元件SE201、取樣開關SMP221、取樣電容C _ST221以及位移處理元件DPE201可以參照圖22A所示光敏像素P(1,1)、光敏電路PC201、儲存元件SE201、取樣開關SMP221、取樣電容C _ST221以及位移處理元件DPE201的相關說明加以類推，故不再贅述。在圖22B所示實施例中，取樣開關SMP222的第一端耦接至光敏電路PC201的輸出端。取樣開關SMP222的第二端耦接至位移處理元件DPE201。在第二時點取樣開關SMP222為導通，因此光敏電路PC201在第二時點的第二感測結果可以通過取樣開關SMP222被傳輸給位移處理元件DPE201。位移處理元件DPE201可以使用取樣電容C _ST221所提供的第一感測結果與取樣開關SMP222所提供的第二感測結果去產生位移資訊。

圖23是依照本發明的又一實施例所繪示，圖1的影像感測器110的電路方塊示意圖。圖23所示影像感測器110包括光敏像素陣列2310。圖23所示光敏像素陣列2310可以參照圖2A或圖2B所示光敏像素陣列210的相關說明並加以類推，故不再贅述。在圖23所示實施例中，儲存元件230與位移處理元件220可以被整合在每一個光敏像素中。舉例來說，儲存元件SE231、儲存元件SE232與位移處理元件DPE231可以被整合在光敏像素P(1,1)中。其他光敏像素P(1,2)～P(m,n)可以參照光敏像素P(1,1)的相關說明加以類推，故不再贅述。

在圖23所示實施例中，光敏像素P(1,1)包括光敏電路PC231、儲存元件SE231、儲存元件SE232以及位移處理元件DPE231。儲存元件SE231與SE232耦接至光敏電路PC231以及位移處理元件DPE231。儲存元件SE231可以儲存光敏像素P(1,1)的光敏電路PC231在第一時點的第一感測結果。儲存元件SE232可以儲存光敏像素P(1,1)的光敏電路PC231在第二時點的第二感測結果。位移處理元件DPE231可以使用儲存元件SE231所提供的所述第一感測結果以及儲存元件SE232所提供的所述第二感測結果去產生位移資訊。

圖24A與圖24B是依照本發明的不同實施例所繪示，圖23所示光敏像素P(1,1)的電路方塊示意圖。其他光敏像素P(1,2)～P(m,n)可以參照圖24A與圖24B所示光敏像素P(1,1)的相關說明加以類推，故不再贅述。在圖24A所示實施例中，儲存元件SE231包括圖24A所示一個取樣電容，儲存元件SE232包括圖24A所示另一個取樣電容，而圖24A所示光敏電路PC231包括光敏元件LE241、傳送開關SW241、傳送開關SW242、重置開關SW245、電晶體M241以及讀取開關SW247。圖24A所示儲存元件SE231、儲存元件SE232、光敏電路PC231、光敏元件LE241、傳送開關SW241、傳送開關SW242、重置開關SW245、電晶體M241以及讀取開關SW247可以參照圖17A所示儲存元件SE161、儲存元件SE162、光敏元件LE161、傳送開關SW161、傳送開關SW162、重置開關SW165、電晶體M161以及讀取開關SW167的相關說明並加以類推，故在此不予贅述。

在圖24B所示實施例中，儲存元件SE231包括圖24B所示一個取樣電容，儲存元件SE232包括圖24B所示另一個取樣電容，而圖24B所示光敏電路PC231包括光敏元件LE241、傳送開關SW241、傳送開關SW242、傳送開關SW243、傳送開關SW244、重置開關SW245、重置開關SW246、電晶體M241以及讀取開關SW247。圖24B所示儲存元件SE231、儲存元件SE232、光敏電路PC231、光敏元件LE241、傳送開關SW241、傳送開關SW242、傳送開關SW243、傳送開關SW244、重置開關SW245、重置開關SW246、電晶體M241以及讀取開關SW247可以參照圖17B所示儲存元件SE161、儲存元件SE162、光敏元件LE161、傳送開關SW161、傳送開關SW162、傳送開關SW163、傳送開關SW164、重置開關SW165、重置開關SW166、電晶體M161以及讀取開關SW167的相關說明並加以類推，故在此不予贅述。

圖25是依照本發明的再一實施例所繪示，圖23所示光敏像素P(1,1)的電路方塊示意圖。其他光敏像素P(1,2)～P(m,n)可以參照圖25所示光敏像素P(1,1)的相關說明加以類推，故不再贅述。在圖25所示實施例中，儲存元件SE231包括取樣開關SMP251以及取樣電容C _ST251。儲存元件SE232包括取樣開關SMP252以及取樣電容C _ST252。圖25所示光敏電路PC231、取樣開關SMP251、取樣電容C _ST251、取樣開關SMP252以及取樣電容C _ST252可以參照圖18所示光敏電路PC161、取樣開關SMP161、取樣電容C _ST161、取樣開關SMP162以及取樣電容C _ST162的相關說明並加以類推，故在此不予贅述。

圖26是依照本發明的又一實施例所繪示，圖23所示光敏像素P(1,1)的電路方塊示意圖。其他光敏像素P(1,2)～P(m,n)可以參照圖26所示光敏像素P(1,1)的相關說明加以類推，故不再贅述。在圖26所示實施例中，儲存元件SE231包括一個儲存電路，而儲存元件SE232包括另一個儲存電路，以及光敏像素P(1,1)更包括類比數位轉換器（A/D）ADC261。圖26所示光敏電路PC231、類比數位轉換器ADC261、儲存元件SE231以及儲存元件SE232可以參照圖19所示光敏電路PC161、類比數位轉換器ADC191、儲存元件SE161以及儲存元件SE162的相關說明並加以類推，故在此不予贅述。

圖27是依照本發明的一實施例所繪示，圖23所示多個光敏像素的位移處理元件進行位移處理的運算示意圖。圖27繪示了光敏像素P(1,1)、光敏像素P(1,2)與光敏像素P(1,3)的運算範例。其他光敏像素可以參照圖27所示光敏像素P(1,1)、P(1,2)與P(1,3)的相關說明加以類推，故不再贅述。在圖27所示實施例中，位移處理元件DPE231、DPE232與DPE233分別被整合在光敏像素P(1,1)、P(1,2)與P(1,3)中。

光敏像素P(1,1)的位移處理元件DPE231可以使用光敏像素P(1,1)在第一時點的第一感測結果與光敏像素P(1,2)在第二時點的第二感測結果去進行乘法運算，以產生乘積2711。位移處理元件DPE231還可以使用光敏像素P(1,2)在第一時點的第一感測結果與光敏像素P(1,1)在第二時點的第二感測結果去進行乘法運算，以產生乘積2712。位移處理元件DPE231可以將乘積2711減去乘積2712，以產生差值2713。位移處理元件DPE231可以累加不同時點的多筆差值2713，以產生累加值2714。其他光敏像素的位移處理元件的運算可以參照位移處理元件DPE231的相關說明加以類推，故不再贅述。

綜上所述，上述諸實施例所述影像感測器110能夠感測場景照度和運動位移資訊（位移大小、方向、速度和加速度）。影像感測器110可以通過單個影像幀（image frame）輸出帶有照度資料（illuminance data）的二維位移資訊。影像感測器110可以在第一時點從光敏像素陣列210中獲取第一感測結果（照度資料），以及將第一感測結果儲存在儲存元件中。影像感測器110還可以在第二時點從光敏像素陣列210中獲取第二感測結果（照度資料）。影像感測器110包括位移處理元件。位移處理元件可以根據第一感測結果和第二感測結果計算運動的位移大小、方向、速度和加速度。在不同實施例中，第一感測結果和第二感測結果可以是電荷、電流、電壓或通過類比數位轉換後的數位位元。影像感測器110可以通過單個影像幀輸出二維位移資訊以及（或是）第一感測結果與第二感測結果的線性或非線性組合。

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:影像感測器 120:影像處理器 210、810、910、1310、1610、2010、2310:光敏像素陣列 220、820、920、1320、1620、DPE201、DPE202、DPE231、DPE232、DPE233:位移處理元件 230、830、1330、SE91、SE131、SE161、SE162、SE201、SE231、SE232:儲存元件 2711、2712:乘積 2713:差值 2714:累加值 Δt:曝光期間 ADC71、ADC101、ADC151、ADC191、ADC211、ADC261:類比數位轉換器 C _ST61、C _ST62、C _ST121、C _ST141、C _ST142、C _ST161、C _ST162、C _ST221、C _ST251、C _ST252:取樣電容 DF51、DF52:位移幀 IF51、IF52、IF53、IF54:影像幀 LE31、LE111、LE141、LE161、LE241:光敏元件 M31、M111、M141、M161、M241:電晶體 P(1,1)、P(1,2)、P(1,3)、P(1,n)、P(2,1)、P(2,2)、P(2,n)、P(m,1)、P(m,2)、P(m,n):光敏像素 PC91、PC131、PC161、PC201、PC202、PC231:光敏電路 RST、RST1、RST2:重置訊號 SEL:讀取訊號 SMP61、SMP62、SMP121、SMP122、SMP141、SMP142、SMP161、SMP162、SMP221、SMP222、SMP251、SMP252:取樣開關 ST71、ST101、ST151:儲存電路 SW31、SW111、SW141、SW161、SW162、SW163、SW164、SW241、SW242、SW243、SW244:傳送開關 SW32、SW112、SW142、SW165、SW166、SW245、SW246:重置開關 SW33、SW113、SW143、SW167、SW247:讀取開關 t51:第一時點 t52:第二時點 T _exposure:曝光期間 T _frame1、T _frame2:幀期間 T _read:讀取期間 T _reset:重置期間 TS1、TS2、TX、TX1、TX2:傳送訊號 VDD:電源電壓 V _pix:感測結果

圖1是依照本發明的一實施例的一種影像感測裝置的電路方塊（circuit block）示意圖。 圖2A與圖2B是依照本發明的不同實施例所繪示，圖1的影像感測器的電路方塊示意圖。 圖3是依照本發明的一實施例所繪示，光敏像素的電路示意圖。 圖4是依照本發明的一實施例所繪示，圖3所示讀取訊號、重置訊號與傳送訊號的時序示意圖。 圖5是依照本發明的一實施例所繪示，影像感測器提取光敏像素在不同時間點的感測結果的時序示意圖。 圖6A與圖6B是依照本發明的不同實施例所繪示，儲存元件的電路示意圖。 圖7A與圖7B是依照本發明的不同實施例所繪示，儲存元件的電路方塊示意圖。 圖8是依照本發明的另一實施例所繪示，圖1的影像感測器的電路方塊示意圖。 圖9是依照本發明的又一實施例所繪示，圖1的影像感測器的電路方塊示意圖。 圖10A與圖10B是依照本發明的不同實施例所繪示，圖9所示儲存元件的電路方塊示意圖。 圖11是依照本發明的一實施例所繪示，圖9所示光敏電路的電路示意圖。 圖12A與圖12B是依照本發明的不同實施例所繪示，圖9所示儲存元件的電路示意圖。 圖13是依照本發明的再一實施例所繪示，圖1的影像感測器的電路方塊示意圖。 圖14A與圖14B是依照本發明的不同實施例所繪示，圖13所示光敏像素與儲存元件的電路方塊示意圖。 圖15A與圖15B是依照本發明的不同實施例所繪示，圖13所示光敏像素與儲存元件的電路方塊示意圖。 圖16A與圖16B是依照本發明的不同實施例所繪示，圖1的影像感測器的電路方塊示意圖。 圖17A與圖17B是依照本發明的不同實施例所繪示，圖16A或圖16B所示光敏電路以及儲存元件的電路方塊示意圖。 圖18是依照本發明的另一實施例所繪示，圖16B所示儲存元件的電路方塊示意圖。 圖19是依照本發明的又一實施例所繪示，圖16B所示儲存元件的電路方塊示意圖。 圖20A與圖20B是依照本發明的不同實施例所繪示，圖1的影像感測器的電路方塊示意圖。 圖21A與圖21B是依照本發明的不同實施例所繪示，圖20B所示光敏像素的電路方塊示意圖。 圖22A與圖22B是依照本發明的不同實施例所繪示，圖20B所示光敏像素的電路方塊示意圖。 圖23是依照本發明的又一實施例所繪示，圖1的影像感測器的電路方塊示意圖。 圖24A與圖24B是依照本發明的不同實施例所繪示，圖23所示光敏像素的電路方塊示意圖。 圖25是依照本發明的再一實施例所繪示，圖23所示光敏像素的電路方塊示意圖。 圖26是依照本發明的又一實施例所繪示，圖23所示光敏像素的電路方塊示意圖。 圖27是依照本發明的一實施例所繪示，圖23所示多個光敏像素的位移處理元件進行位移處理的運算示意圖。

110:影像感測器

120:影像處理器

910:光敏像素陣列

920:位移處理元件

P(1,1)、P(1,2)、P(1,n)、P(2,1)、P(2,2)、P(2,n)、P(m,1)、P(m,2)、P(m,n):光敏像素

PC91:光敏電路

SE91:儲存元件

Claims (22)

1. 一種影像感測器，包括：一光敏像素陣列，包括一光敏像素；一第一儲存元件，用以儲存該光敏像素在一第一時點的一第一感測結果；以及一位移處理元件，耦接至該第一儲存元件以接收該第一感測結果，用以產生運動偵測操作的一位移資訊，其中帶有該位移資訊的一影像幀被傳送至該影像感測器外部，其中該第一儲存元件堆疊於該光敏像素陣列下。
2. 如請求項1所述的影像感測器，其中該位移處理元件更用以接收該光敏像素在一第二時點的一第二感測結果。
3. 如請求項2所述的影像感測器，其中該第一儲存元件包括：一第一取樣開關，具有一第一端耦接至該光敏像素的一感測結果輸出端；一第一取樣電容，具有一第一端耦接至該第一取樣開關的一第二端，其中該第一取樣電容的一第二端耦接至一參考電壓，該第一取樣電容在該第一時點通過該第一取樣開關接收並儲存該光敏像素的該第一感測結果，以及該第一取樣電容將該第一感測結果提供給該位移處理元件；一第二取樣開關，具有一第一端耦接至該光敏像素的該感測結果輸出端；以及 一第二取樣電容，具有一第一端耦接至該第二取樣開關的一第二端，其中該第二取樣電容的一第二端耦接至該參考電壓，該第二取樣電容在該第二時點通過該第二取樣開關接收並儲存該光敏像素的該第二感測結果，以及該第二取樣電容將該第二感測結果提供給該位移處理元件。
4. 如請求項2所述的影像感測器，其中該第一儲存元件包括：一類比數位轉換器，具有一輸入端耦接至該光敏像素的一感測結果輸出端，其中該類比數位轉換器在該第一時點將該光敏像素的該第一感測結果轉換為一第一感測資料，以及該類比數位轉換器在該第二時點將該光敏像素的該第二感測結果轉換為一第二感測資料；以及一儲存電路，具有一輸入端耦接至該類比數位轉換器的一輸出端，其中該儲存電路在該第一時點儲存該第一感測資料，以及該儲存電路將該第一感測資料提供給該位移處理元件；其中該類比數位轉換器在該第二時點將該第二感測資料提供給該位移處理元件。
5. 如請求項1所述的影像感測器，其中該位移資訊包括一位移大小、一方向、一速度和一加速度其中至少一者。
6. 如請求項1所述的影像感測器，其中該光敏像素包括：一光敏電路；以及 該第一儲存元件，耦接至該光敏電路。
7. 一種影像感測器，包括：一光敏像素陣列，包括一光敏像素，其中該光敏像素包括一光敏電路以及一第一儲存元件，該第一儲存元件耦接至該光敏電路，該第一儲存元件用以儲存該光敏像素在一第一時點的一第一感測結果；以及一位移處理元件，耦接至該第一儲存元件以接收該第一感測結果，用以產生運動偵測操作的一位移資訊，其中帶有該位移資訊的一影像幀被傳送至該影像感測器外部。
8. 如請求項7所述的影像感測器，其中該位移處理元件更用以接收該光敏像素在一第二時點的一第二感測結果，以及該第一儲存元件包括：一類比數位轉換器，具有一輸入端耦接至該光敏電路的一輸出端，其中該類比數位轉換器在該第一時點將該光敏電路的該第一感測結果轉換為一第一感測資料，以及該類比數位轉換器在該第二時點將該光敏電路的該第二感測結果轉換為一第二感測資料；以及一儲存電路，具有一輸入端耦接至該類比數位轉換器的一輸出端，其中該儲存電路在該第一時點儲存該第一感測資料，以及該儲存電路將該第一感測資料提供給該位移處理元件；其中該類比數位轉換器在該第二時點將該第二感測資料提供給該位移處理元件。
9. 如請求項7所述的影像感測器，其中該位移處理元件更用以接收該光敏像素在一第二時點的一第二感測結果，以及該第一儲存元件包括：一第一取樣開關，具有一第一端耦接至該光敏電路的一輸出端；一取樣電容，具有一第一端耦接至該第一取樣開關的一第二端，其中該取樣電容的一第二端耦接至一參考電壓，該取樣電容在該第一時點通過該第一取樣開關接收並儲存該光敏電路的該第一感測結果，以及該取樣電容將該第一感測結果提供給該位移處理元件；以及一第二取樣開關，具有一第一端耦接至該光敏電路的該輸出端，其中該第二取樣開關的一第二端耦接至該位移處理元件，用以在該第二時點將該光敏電路的該第二感測結果提供給該位移處理元件。
10. 如請求項7所述的影像感測器，更包括：一第二儲存元件，耦接至該光敏像素。
11. 如請求項10所述的影像感測器，其中該第二儲存元件包括：一第一取樣開關，具有一第一端耦接至該光敏像素的一輸出端，其中該第一取樣開關的一第二端耦接至該位移處理元件；一取樣電容，具有一第一端耦接至該第一取樣開關的該第二端，其中該取樣電容的一第二端耦接至一參考電壓；以及 一第二取樣開關，具有一第一端耦接至該光敏像素的該輸出端，其中該第二取樣開關的一第二端耦接至該位移處理元件。
12. 如請求項10所述的影像感測器，其中該第二儲存元件包括：一類比數位轉換器，具有一輸入端耦接至該光敏像素的一輸出端，其中該類比數位轉換器的一輸出端耦接至該位移處理元件；以及一儲存電路，具有一輸入端耦接至該類比數位轉換器的該輸出端，其中該儲存電路的一輸出端耦接至該位移處理元件。
13. 如請求項10所述的影像感測器，其中該光敏電路包括：一光敏元件；一傳送開關，具有一第一端耦接至該光敏元件，其中該第一儲存元件的一第一端耦接至該傳送開關的一第二端，以及該第一儲存元件的一第二端耦接至一參考電壓；一重置開關，具有一第一端耦接至一第一電壓，其中該重置開關的一第二端耦接至該傳送開關的該第二端；一電晶體，具有一控制端耦接至該傳送開關的該第二端，其中該電晶體的一第一端耦接至一第二電壓；以及一讀取開關，具有一第一端耦接至該電晶體的一第二端，其中該讀取開關的一第二端作為該光敏電路的一輸出端。
14. 如請求項7所述的影像感測器，其中該光敏像素更包括：一第二儲存元件，耦接至該光敏電路。
15. 如請求項14所述的影像感測器，其中該光敏電路包括：一光敏元件；一第一傳送開關，具有一第一端耦接至該光敏元件，其中該第一儲存元件的一第一端耦接至該第一傳送開關的一第二端，以及該第一儲存元件的一第二端耦接至一參考電壓；一第二傳送開關，具有一第一端耦接至該第一傳送開關的該第二端；一第三傳送開關，具有一第一端耦接至該光敏元件，其中該第二儲存元件的一第一端耦接至該三傳送開關的一第二端，以及該第二儲存元件的一第二端耦接至該參考電壓；一第四傳送開關，具有一第一端耦接至該第三傳送開關的該第二端；一第一重置開關，具有一第一端耦接至一第一電壓，其中該第一重置開關的一第二端耦接至該第二傳送開關的一第二端；一第二重置開關，具有一第一端耦接至該第一重置開關的該第二端，其中該第二重置開關的一第二端耦接至該第四傳送開關的一第二端；一電晶體，具有一控制端耦接至該第二傳送開關的該第二端， 其中該電晶體的一第一端耦接至一第二電壓；以及一讀取開關，具有一第一端耦接至該電晶體的一第二端，其中該讀取開關的一第二端作為該光敏電路的一輸出端。
16. 如請求項15所述的影像感測器，其中該光敏像素更包括該位移處理元件。
17. 如請求項14所述的影像感測器，其中該第一儲存元件包括一第一取樣開關以及一第一取樣電容，該第二儲存元件包括一第二取樣開關以及一第二取樣電容，該第一取樣開關的一第一端耦接至該光敏電路的一輸出端，該第一取樣開關的一第二端耦接至該位移處理元件；該第一取樣電容的一第一端耦接至該第一取樣開關的該第二端，該第一取樣電容的一第二端耦接至一參考電壓；該第二取樣開關的一第一端耦接至該光敏電路的該輸出端，該第二取樣開關的一第二端耦接至該位移處理元件；以及該第二取樣電容的一第一端耦接至該第二取樣開關的該第二端，該第二取樣電容的一第二端耦接至該參考電壓。
18. 如請求項17所述的影像感測器，其中該光敏像素更包括該位移處理元件。
19. 如請求項14所述的影像感測器，其中該光敏像素更包括一類比數位轉換器，該類比數位轉換器的一輸入端耦接至該光敏電路的一輸出端； 該第一儲存元件的一輸入端耦接至該類比數位轉換器的一輸出端，以及該第一儲存元件的一輸出端耦接至該位移處理元件；以及該第二儲存元件的一輸入端耦接至該類比數位轉換器的該輸出端，以及該第二儲存元件的一輸出端耦接至該位移處理元件。
20. 如請求項19所述的影像感測器，其中該光敏像素更包括該位移處理元件。
21. 如請求項7所述的影像感測器，其中該光敏像素更包括該位移處理元件。
22. 如請求項21所述的影像感測器，其中該光敏像素更包括一類比數位轉換器，該類比數位轉換器的一輸入端耦接至該光敏電路的一輸出端，該類比數位轉換器的一輸出端耦接至該位移處理元件，該第一儲存元件的一輸入端耦接至該類比數位轉換器的一輸出端，以及該第一儲存元件的一輸出端耦接至該位移處理元件。

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