[发明专利]矩阵图像传感器以及读取矩阵图像传感器中的像素的方法

权利要求书

1.一种用于读取矩阵图像传感器中的像素的方法，所述像素对列导体提供表示由所述像素接收的光水平的电压电平Vcol，并且读取方法包括借助于斜坡型转换器的模-数转换，所述模-数转换包括借助于比较器将从所述列导体接收的电压电平与线性模拟电压斜坡进行比较，和对在斜坡开始的时刻ti与所述比较器输出触发的时刻tb之间的时钟脉冲进行计数，

其特征在于，所述读取方法包括检测在斜坡开始的时刻ti之后的预定时间td之后比较器输出的触发的阶段，以及

-如果输出未被触发，则表示高光水平HL，根据第一种转换模式来转换电压电平，

-如果输出被触发，则表示低光水平LL，根据第二种转换模式来转换电压电平，其中：

-第一种转换模式包括：借助于标称持续时间d_n的斜坡RMP_n，在标称转换时间窗口F_CONV的过程中由计数器进行单次计数，允许高光水平转换，

-第二种转换模式包括：在标称转换时间窗口的持续时间内建立降低持续时间d_r的n个连续斜坡RMP_r，针对每个斜坡在斜坡的开始与所述比较器的输出触发之间通过所述计数器进行计数，以及将n个计数结果求和，其中n为大于1的整数。

2.根据权利要求1所述的用于读取矩阵图像传感器中的像素的方法，其中，所述检测阶段与在标称转换时间窗口内的电压电平的模-数转换并行执行，并且开始于标称持续时间的电压斜坡，并且其中，在决策阶段结束之前所述比较器的输出触发，标称持续时间d_n的电压斜坡在降低的持续时间d_r之后中断，并且组成n个连续的斜坡中的第一个。

3.根据权利要求2所述的用于读取矩阵图像传感器中的像素的方法，利用特定于矩阵图像传感器的像素的每列的计数器，其特征在于，在第二种转换模式中，利用降低持续时间的n个连续斜坡中的第一个，在复位至零之后开始计数，并且利用降低持续时间的n-1个接下来的斜坡中的每一个重新开始，而不复位至零，所述计数器将提供通过对n次计数累积的求和结果作为输出。

4.根据权利要求3所述的用于读取矩阵图像传感器中的像素的方法，其中，所述像素包括电荷存储节点，其在接收到由光水平产生的电荷之前被重新初始化，所述方法包括重新初始化电平的第一种转换、表示由所述像素接收的光水平的有用电平的第二种转换以及两个转换结果的减法，其特征在于，在有用电平对应于高光水平的情况下，根据第二种转换模式所执行的重新初始化电平的转换结果在与有用电平的转化结果进行减法之前除以n。

5.根据权利要求1所述的用于读取矩阵图像传感器中的像素的方法，其中，所述检测阶段在模-数转换之前执行，并且包括将电压电平与标称电压持续时间斜坡进行比较和检测所述比较器在斜坡开始的时刻t_i之后的预定时刻t_r处的输出状态。

6.根据权利要求5所述的用于读取矩阵图像传感器中的像素的方法，其中，所述像素包括电荷存储节点(ND)，其在接收到由光水平产生的电荷之前被重新初始化，所述方法包括重新初始化电平的第一种转换、表示由所述像素接收到的光水平的有用电平的第二种转换以及两个转换结果的减法，其特征在于，通过如下地控制计数器，直接在特定于矩阵图像传感器的像素的每列的向上计数器/向下计数器中执行所述减法，

-对于重新初始化电平的第一种转换，控制计数器为一个接一个地计数模式，之后

-对于有用电平的第二种转换，控制计数器为向下计数模式，而不复位至零，并且根据相应的决策阶段的结果，一个接一个或者n个接n个地向下计数。

7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的用于读取矩阵图像传感器中的像素的方法，其中，在重新初始化像素的阶段期间，电压斜坡都具有等于所述列导体的电压电平的同一个开始电平Vref_RMP。

8.一种矩阵图像传感器，其包括被组织成行和列的像素矩阵，同一列的像素连接至列导体，所述列导体连接至读取电路，用于读取而选择的像素对所述列导体提供表示由所述像素接收到的光水平的电压电平Vcol，并且所述读取电路包括斜坡型模-数转换器，所述斜坡型模-数转换器包括比较器和计数器，所述比较器用于将从所述列导体接收的电压电平与线性模拟电压斜坡进行比较，所述计数器用于对在斜坡开始的时刻ti与比较器输出的触发时刻tb之间的时钟脉冲进行计数，

其特征在于，所述读取电路包括用于在斜坡开始的时刻之后的预定时间tr之后，如果所述比较器输出未被触发，则选择第一种转换模式的电路，如果所述比较器输出被触发，则选择第二种转换模式的电路，其中：

-第一种转换模式包括：借助于标称持续时间d_n的斜坡RMP_n，在标称转换时间窗口的过程中由计数器进行单次计数，允许高光水平转换，

-第二种转换模式包括：在标称转换时间窗口的持续时间d_n内，建立降低的持续时间d_r的n个连续斜坡RMP_r，针对每个斜坡在斜坡的开始与所述比较器的输出触发之间通过所述计数器来进行计数，以及将n个计数结果求和，其中n为大于1的整数。