[发明专利]具有扩展的动态范围的数字像素

权利要求书

1.一种装置，包括：

光电二极管；

电荷存储单元；和

模数转换器(ADC)电路，其被配置为：

在第一测量模式中：

将表示存储在所述电荷存储单元处的溢出电荷量的第一电压与第一斜坡电压进行比较，以产生第一判定；和

基于所述第一判定，获得第一数字值；

在第二测量模式中：

将表示所述光电二极管中存储的剩余电荷量的第二电压与第二斜坡电压进行比较，以产生第二判定；和

基于所述第二判定，获得第二数字值；

基于所述第一判定或所述第二判定之一，确定所述光电二极管是否饱和；和

基于所述光电二极管是否饱和，输出所述第一数字值或所述第二数字值以表示入射光的强度。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二测量模式在所述第一测量模式之后执行。

3.根据权利要求2所述的装置，还包括：

计数器，其被配置为生成计数值；

存储器；和

寄存器，其被配置为存储指示所述光电二极管是否饱和的标志；

其中，所述ADC电路被配置成：

基于所述第一判定，将来自所述计数器的第一计数值作为所述第一数字值存储在所述存储器中；和

基于所述标志是否指示所述光电二极管饱和，或者在所述存储器中保持所述第一数字值，或者用来自所述计数器的第二计数值作为所述第二数字值来重写所述第一数字值。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述光电二极管是否饱和的确定基于所述第一判定；和

其中，所述第一斜坡电压的电压范围基于浮置漏极节点处的暗电流的预测量，所述浮置漏极节点是所述电荷存储单元的一部分。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述第一斜坡电压的电压范围还基于在曝光周期内由所述暗电流沉积的噪声电荷的预测量以及所述电荷存储单元的电荷存储容量。

6.根据权利要求4所述的装置，其中，所述ADC电路被配置为基于确定所述光电二极管在所述第一测量模式中饱和：

将所述标志设置为第一值，以指示所述光电二极管在所述第一测量模式中饱和；和

基于所述标志的所述第一值，在所述第二测量模式中，将所述第一数字值保持在所述存储器中，而不在所述存储器中用所述第二数字值重写所述第一数字值。

7.根据权利要求4所述的装置，其中，所述ADC电路被配置为基于确定所述光电二极管在所述第一测量模式中不饱和：

将所述标志设置为第二值，以指示所述光电二极管在所述第一测量模式中不饱和；和

基于所述标志的所述第二值，在所述第二测量模式中将所述第二数字值存储在所述存储器中。

8.根据权利要求3所述的装置，其中，所述光电二极管是否饱和的确定基于所述第二判定。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述ADC电路被配置为在所述第一测量模式中，基于所述第一判定将所述标志设置为第一值，以指示所述光电二极管饱和；和

其中，所述ADC电路被配置为在所述第二测量模式中：

基于所述第二判定，确定所述光电二极管是否饱和；和

基于所述第二判定，或者将所述标志设置为第二值以指示所述光电二极管不饱和，或者将所述标志保持在所述第一值。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述ADC电路被配置为，在所述第二测量模式中：基于所述标志被设置为所述第二值，将所述第二数字值存储在所述存储器中，或者基于所述标志被保持在所述第一值，将所述第一数字值保持在所述存储器中。

11.根据权利要求8所述的装置，其中，所述第二斜坡电压的电压范围基于所述光电二极管的满阱容量。