平的标称转换时间窗口的开始。因而，复制窗口和转换窗口不重叠，第一种转换在第二种转换开始之前的时刻tr处终止。
[0088]将注意的是，在该决策阶段期间，也就是说在复制窗口Fr的持续时间内，计数器没有被激活。仅在标称转换时间窗口 FC_期间被激活。
[0089]决策阶段可以有利地用作斜坡，即用于转换阶段的标称斜坡，然后根据已经描述的用于重新初始化放大器AMP的相同机制，在斜坡开始的时刻^之后的持续时间dr结束时中断。这是所图示的。
[0090]但是其可以利用其本身的斜坡，尤其是具有更高斜率的斜坡，并且因此可以更短的持续时间以允许更快的决策。确实，在这个决策阶段，不寻求精确的转换，而仅确定此后要利用的转换模式。这个特定的斜坡可以通过利用另外的大增益放大器和用于控制初始化和采样的相关信号，基于对于列是共用的斜坡发生器RMP来提供。
[0091 ]具有在转换阶段之前的决策阶段的读取方法的这种变体能够在计数器CNT中直接执行通过重新初始化电平的转换所获得的结果和通过有用电平的转换所获得的结果之间的减法。计数器在用于第一种转换(重新初始化电平)的计数模式下使用，然后在用于第二种转换(有用电平)的向下计数模式下使用，其中对于后者在窗口 Fcqnv期间根据信号!^-吣的状态参数化一个接一个或者η个接η个的向下计数步速。
[0092]确实，如果有用电平表示低光水平，则信号!^-吣被设定成I。有用电平将根据与重新初始化电平相同的多次转换模式来进行转换。结果是同类的。然后计数器被参数化，以一个接一个地向下计数。
[0093]但是如果有用电平表示高光水平，则信号LL,被设定成O。有用电平将根据具有单次计数的常规模式来进行转换。结果不是同类的。然后计数器被参数化，以η个接η个地向下计数。
[0094]通过计数而对在计数器中的结果执行减法并且之后向下计数，假设每列存在一个计数器;还假设计数器的内容没有在第一种转换阶段和第二种转换阶段之间重新初始化:换言之对计数的结果进行向下计数操作。
[0095]该变体的实施因此需要很少额外的或修改的控制和时序信号，尤其用于对每个转换阶段校正地参数化计数器。这尤其需要在第一转换阶段的计数模式下和在第二转换阶段的向下计数模式下(有用电平)将计数器参数化的向上/向下信号，以及使得能够配置计数器的计数步速的信号:根据信号LL-?的状态，在计数模式下始终是一个接一个;而在向下计数模式下是一个接一个或者η个接η个。例如，这可以通过将针对该目的提供的计数器的寄存器参数化来执行。
【主权项】
1.一种用于读取矩阵图像传感器中的像素(Pix)的方法，所述像素对列导体(COL)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(CMP)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，以在高光水平(HL)之间进行区分，如果输出未被触发，则为低光水平(LL)，如果输出被触发，则分别根据第一种转换模式或者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(dn)的斜坡(RMPn)，在标称转换时间窗口(Fconv)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(dr)的η个连续斜坡(RMPr)，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η个计数结果求和，其中η为大于I的整数。2.根据权利要求1所述的读取方法，其中，所述检测步骤与在标称转换时间窗口内的列电压电平的模-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(dn)的电压斜坡在降低的持续时间(dr)之后中断，并且组成η个连续的斜坡中的第一个。3.根据权利要求2所述的读取方法，利用特定于像素矩阵的每列的计数器，其特征在于，在第二种转换模式中，利用降低持续时间的η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η-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η次计数累积的求和结果作为输出。4.根据权利要求3所述的读取方法，其中，所述像素包括电荷存储节点(ND)，其在接收到由光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η。5.根据权利要求1所述的读取方法，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(ti)之后的预定时刻(tr)处的输出状态。6.根据权利要求5所述的读取方法，其中，所述像素包括电荷存储节点(ND)，其在接收到由光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，直接在特定于像素矩阵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(LL-en)，一个接一个或者η个接η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读取方法，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(VreftMP)。8.—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(COL)，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(CMP)和计数器(CNT)，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(t i)与比较器输出的触发时刻(tb)之间的时钟脉冲(Clk-ref)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，根据所述比较器输出未被触发或者被触发，来选择第一种转换模式或者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(dn)的斜坡(RMPn)，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( FC ClNV )的持续时间(dn )内，建立降低的持续时间(dr)的η个连续斜坡(RMPr)，针对每个斜坡在斜坡的开始与所述比较器的输出触发(Scmp)之间通过所述计数器来进行计数，以及将η个计数结果求和，其中η为大于I的整数。
【专利摘要】在矩阵图像传感器中，读取列中像素的方法允许对由列提供的电压电平进行两种模-数转换模式：第一种模式是在具有标称持续时间dn的标称转换时间槽FCONV中执行单次模-数转换，并且计数开始于标称持续时间dn的斜坡且在比较器的输出SCMP的切换时停止；第二种模式通过在相同标称转换时间槽中与缩短的斜坡dr进行比较而提供多次转换。要应用的转换模式的选择基于在斜坡开始时刻t之后的预定持续时间之后，比较器的输出SCMP的状态观察：如果输出被切换，则要转换的有用电平表示低光水平，将对其应用第二多次转换模式；如果输出未被触发，则要转换的有用电平表示高光水平，并且将应用第一传统的单次转换模式。本发明能够通过降低由于转换链的电路所引起的高斯噪声部分来对低光水平改善传感器的输出处的信噪比。
【IPC分类】H04N5/378, H04N5/357
【公开号】CN105637858
【申请号】CN201480056419
【发明人】S·戈塞特
【申请人】E2V半导体公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年10月9日
【公告号】WO2015055509A1