1.一种装置,包括:
光电二极管;
第一电荷存储单元,其被配置成存储由所述光电二极管生成的电荷,所述第一电荷存储单元具有第一容量;
第二电荷存储单元,其被配置成存储由所述光电二极管生成的电荷,所述第二电荷存储单元具有大于所述第一容量的第二容量;以及
模数转换器(adc)电路,其被配置成:
在第一测量模式中:
使用第一计数器生成第一斜坡电压;以及
将表示存储在所述第一电荷存储单元中的第一电荷量的第一电压与所述第一斜坡电压进行比较,以生成第一判定输出,所述第一判定输出在所述第一计数器处设置第一计数;以及
在第二测量模式中:
使用第二计数器生成第二斜坡电压;以及
将表示存储在所述第二电荷存储单元中的第二电荷量的第二电压与所述第二斜坡电压进行比较,以生成第二判定输出,所述第二判定输出在所述第二计数器处设置第二计数;以及
基于所述第一计数或所述第二计数生成表示入射到所述光电二极管上的光强度的数字输出。
2.根据权利要求1所述的装置,还包括耦合在所述第一电荷存储单元和所述第二电荷存储单元之间的转移栅极;
其中,在所述第二测量模式中,所述adc电路被配置成:
控制所述转移栅极以防止所述第一电荷量通过所述转移栅极移动到所述第二电荷存储单元;以及
使用第一比较器将在所述第二电荷存储单元处产生的第二电压与所述第二斜坡电压进行比较,以生成所述第二计数。
3.根据权利要求2所述的装置,其中,在所述第一测量模式中,所述adc电路被配置成:
控制所述转移栅极以使所述第一电荷量能够通过所述转移栅极移动到所述第二电荷存储单元;以及
使用第二比较器将在所述第二电荷存储单元处产生的第一电压与所述第一斜坡电压进行比较,以生成所述第一计数。
4.根据权利要求3所述的装置,其中,所述adc电路被配置成在所述第二测量模式和所述第一测量模式之间复位所述第二电荷存储单元。
5.根据权利要求4所述的装置,其中,所述adc电路包括第三电容器,所述第三电容器耦合所述第一比较器或所述第二比较器中的至少一个与所述第二电荷存储单元之间;
其中,所述第三电容器被配置成在所述第二电荷存储单元的复位期间存储电荷,以补偿以下至少一项:引入到所述第二电荷存储单元的复位噪声、或所述第一比较器或所述第二比较器中的所述至少一个的失调电压。
6.根据权利要求1所述的装置,其中,所述第二电荷存储单元的所述第二容量是可配置的;并且其中,数模电路被配置成在所述第一测量模式下减小所述第二容量,并且在所述第二测量模式下增加所述第二容量。
7.根据权利要求1所述的装置,其中,所述adc电路被配置成在所述第二测量模式之后执行所述第一测量模式;其中,所述adc电路还被配置成:
基于所述第一判定输出和所述第二判定输出,确定将所述第一计数或所述第二计数之一存储在存储器中;以及
提供在所述存储器中存储的第一计数或第二计数作为表示所述光强度的数字输出。
8.根据权利要求1所述的装置,其中,所述第一计数器或所述第二计数器中的至少一个被配置成分别生成所述第一斜坡电压或所述第二斜坡电压中的至少一个,以具有关于时间不均匀的斜坡斜率。
9.根据权利要求1所述的装置,其中,所述adc电路还被配置成在第三测量模式中:
将所述第二电压与固定阈值进行比较,以生成指示所述第二电压是否越过所述固定阈值的第三判定输出;以及
基于所述第三判定输出的定时生成表示入射到所述光电二极管上的光强度的数字输出。
10.根据权利要求9所述的装置,其中,所述adc电路还被配置成在所述第三测量模式中:
在启用所述光电二极管以将电荷转移到所述第二电荷存储单元之后,启动第三计数器;以及
用所述第三判定输出在所述第三计数器处设置第三计数;以及
其中,基于所述第三计数来生成表示所述光强度的数字输出。
11.根据权利要求10所述的装置,其中,所述adc电路被配置成在所述第二测量模式和所述第一测量模式之前执行所述第三测量模式;
其中,所述adc电路还被配置成:
将所述第三计数存储在存储器中;
基于所述第三判定输出,确定不用所述第一计数或所述第二计数重写所述存储器中的所述第三计数;以及
提供所述存储器中存储的第三计数作为表示所述光强度的数字输出。
12.根据权利要求1所述的装置,其中,所述第一计数器包括所述第二计数器。
13.根据权利要求3所述的装置,其中,所述第一比较器包括所述第二比较器。
14.根据权利要求10所述的装置,其中,所述第一计数器包括所述第三计数器。
15.一种方法,包括:
将光电二极管暴露于入射光以使所述光电二极管生成电荷,其中,所述光电二极管与第一电荷存储单元和第二电荷存储单元耦合,所述第一电荷存储单元具有第一容量,并且所述第二电荷存储单元具有大于所述第一容量的第二容量;
执行第一测量模式,包括:
使用第一计数器生成第一斜坡电压;以及
将表示存储在所述第一电荷存储单元中的第一电荷量的第一电压与所述第一斜坡电压进行比较,以生成第一判定输出,所述第一判定输出在所述第一计数器处设置第一计数;
执行第二测量模式,包括:
使用第二计数器生成第二斜坡电压;以及
将表示存储在所述第二电荷存储单元中的第二电荷量的第二电压与所述第二斜坡电压进行比较,以生成第二判定输出,所述第二判定输出在所述第二计数器处设置第二计数;以及
基于所述第一计数或所述第二计数生成表示所述入射光的强度的数字输出。
16.根据权利要求15所述的方法,其中,所述第一电荷存储单元经由转移栅极耦合到第二电荷存储单元;
其中,执行所述第二测量模式还包括:
控制所述转移栅极以防止所述第一电荷量通过所述转移栅极移动到所述第二电荷存储单元;以及
将在所述第二电荷存储单元处产生的第二电压与所述第二斜坡电压进行比较,以生成所述第二计数。
17.根据权利要求16所述的方法,其中,执行所述第一测量模式还包括:
控制所述转移栅极以使所述第一电荷量能够通过所述转移栅极移动到所述第二电荷存储单元;以及
将在所述第二电荷存储单元处产生的第一电压与所述第一斜坡电压进行比较,以生成所述第一计数。
18.根据权利要求15所述的方法,其中,所述第一斜坡电压或所述第二斜坡电压中的至少一个被生成为具有关于时间不均匀的斜坡斜率。
19.根据权利要求15所述的方法,还包括:
执行第三测量模式,包括:
将所述第二电压与固定阈值进行比较,以生成指示所述第二电压是否越过所述固定阈值的第三判定输出;以及
基于所述第三判定输出的定时生成表示入射到所述光电二极管上的光强度的数字输出,其中,在执行所述第一测量模式和所述第二测量模式之前执行所述第三测量模式。
20.一种装置,包括:
多个像素,每个像素包括:
光电二极管;
第一电荷存储单元,其被配置成存储由所述光电二极管生成的电荷,所述第一电荷存储单元具有第一容量;
第二电荷存储单元,其被配置成存储由所述光电二极管生成的电荷,所述第二电荷存储单元具有大于所述第一容量的第二容量;以及
模数转换器(adc)电路,其被配置成:
在第一测量模式中:
使用第一计数器生成第一斜坡电压;以及
将表示存储在所述第一电荷存储单元中的第一电荷量的第一电压与所述第一斜坡电压进行比较,以生成第一判定输出,所述第一判定输出在所述第一计数器处设置第一计数;以及
在第二测量模式中:
使用第二计数器生成第二斜坡电压;以及
将表示存储在所述第二电荷存储单元中的第二电荷量的第二电压与所述第二斜坡电压进行比较,以生成第二判定输出,所述第二判定输出在所述第二计数器处设置第二计数;以及
基于所述第一计数或所述第二计数生成表示入射到所述光电二极管上的光强度的数字输出。