[发明专利]具有多个光电二极管的像素传感器

权利要求书

1.一种装置，包括：

多个光电二极管，每个光电二极管被配置为将波长范围的入射光的分量转换成电荷；

一个或更多个电荷感测单元；

一个或更多个模数转换器(ADC)；

存储器；和

控制器，所述控制器被配置为：

启用每个光电二极管以响应所述入射光的不同分量而产生电荷；

将所述电荷从所述多个光电二极管转移到所述一个或更多个电荷感测单元以转换成电压；

接收对应于多个强度范围的多个量化过程中的一个或更多个量化过程的选择；

基于所述选择，控制所述一个或更多个ADC执行所选择的一个或更多个量化过程，以将来自所述一个或更多个电荷感测单元的电压量化为表示不同波长范围的像素分量的数字值；

将所述数字值中的至少一些存储在所述存储器中；和

基于存储在所述存储器中的所述数字值中的至少一些生成像素值。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，每个光电二极管被配置为在积分周期内累积所述电荷的至少一部分作为剩余电荷，直到每个光电二极管饱和，并且在所述光电二极管饱和之后将所述剩余电荷作为溢出电荷转移到所述一个或更多个电荷感测单元；

其中，所述一个或更多个电荷感测单元包括具有可配置电容的电荷存储器件；

其中，所述多个量化操作包括：

第一量化操作，所述第一量化操作用于生成第一数字值，所述第一数字值表示由配置在最大电容的所述电荷存储器件接收的所述溢出电荷的量，所述第一量化操作与第一强度范围相关联；和

第二量化操作，所述第二量化操作用于在所述剩余电荷被转移到以最小电容配置的所述电荷存储器件之后，生成表示存储在所述电荷存储器件处的所述剩余电荷的量的第二数字值，所述第二量化操作与低于所述第一强度范围的第二强度范围相关联。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述多个量化操作包括第三量化操作，以生成表示由所述溢出电荷引起的所述电荷存储器件的饱和时间的第三数字值。

4.根据权利要求3所述的装置，还包括光接收表面，所述多个光电二极管通过所述光接收表面接收所述入射光；

其中，所述多个光电二极管相对于所述光接收表面形成堆叠结构，使得每个光电二极管与所述光接收表面分开不同的距离；并且

其中，由每个光电二极管转换的分量基于每个光电二极管与所述光接收表面之间的相应距离。

5.根据权利要求3所述的装置，还包括：

光接收表面；和

所述光接收表面的第一侧面上的滤光器阵列，所述滤光器阵列具有位于所述光接收表面的第一侧面上的多个位置处的滤光器元件，以设置在相应位置处进入所述光接收表面的入射光的分量，

其中，所述多个光电二极管对应于多个子像素，并且位于所述光接收表面的第二侧面上的多个位置，以接收所述入射光的各个分量。

6.根据权利要求5所述的装置，还包括在多个滤光器阵列上的单个微透镜，所述多个滤光器阵列包括所述滤光器阵列，并且被配置为将从场景的一个点接收的入射光朝向所述光接收表面的第一侧面上的多个位置投射。

7.根据权利要求5所述的装置，还包括多个微透镜，所述多个微透镜包括第一微透镜，所述第一微透镜覆盖所述滤光器阵列，并且被配置为将从场景的一个点接收的入射光朝向所述光接收表面的第一侧面上的多个位置投射。

8.根据权利要求3所述的装置，其中，所述一个或更多个感测单元包括单个电荷感测单元；

其中，所述一个或更多个ADC包括与所述单个电荷感测单元的输出端耦合的单个ADC；

其中，所述装置还包括多个开关，每个开关耦合在所述多个光电二极管中的光电二极管和所述单个电荷感测单元的输入端之间；

其中，所述控制器被配置为：

控制所述多个开关，以将由每个光电二极管产生的电荷转移到所述单个电荷感测单元，以转换成电压；和

控制所述单个ADC量化由所述单个电荷感测单元产生的电压。