CN114390228A - 图像传感器、模数转换器及图像传感器的操作方法 - Google Patents

图像传感器、模数转换器及图像传感器的操作方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及图像传感器、模数转换器及图像传感器的操作方法。一种图像传感器包括：像素，其输出像素信号；斜坡电压发生电路，其适于在第一区段中生成以第一斜率变化的斜坡电压，并且在跟随在第一区段之后的第二区段中生成以第二斜率变化的斜坡电压，第二斜率比第一斜率具有更大的绝对值；运算放大器，其适于在第一区段和第二区段期间将像素信号与斜坡电压进行比较；以及计数器电路，其适于响应于运算放大器的输出而生成与像素信号相对应的数字代码。

Description

图像传感器、模数转换器及图像传感器的操作方法
技术领域
本发明的各个实施方式涉及图像传感器和模数转换器。
背景技术
在CMOS图像传感器(CIS)中，速度和功率具有折衷关系。因此，当前CMOS图像传感器主要采用其中速度和功率具有最佳折衷关系的列并行结构，并且为此原因，由于难以将模数转换器(ADC)集成到窄的像素宽度中，因此主要使用简单类型的单斜率模数转换器(ADC)。
随着图像传感器的发展，对提高模数转换的精度(分辨率)的需求更高。过去，将像素电压转换为10位数字代码是足够的，但是现在需要将像素电压转换为12位或14位数字代码。然而，随着模数转换的精度(分辨率)提高，模数转换所需的时间增加，这是有问题的。例如，当将电压转换为12位数字代码时，所花费的时间可以是将电压转换为10位数字代码所花费的时间的四倍。
发明内容
本发明的实施方式涉及一种在短时间内将像素信号转换为具有高精度的数字代码的图像传感器。
根据本发明的实施方式，一种图像传感器包括：像素，其输出像素信号；斜坡电压发生电路，其适于在第一区段中生成以第一斜率变化的斜坡电压，并且在跟随在第一区段之后的第二区段中生成以第二斜率变化的斜坡电压，第二斜率比第一斜率具有更大的绝对值；运算放大器，其适于在第一区段和第二区段期间将像素信号与斜坡电压进行比较；以及计数器电路，其适于响应于运算放大器的输出而生成与像素信号相对应的数字代码。
根据本发明的另一实施方式，一种用于操作图像传感器的方法包括：生成像素信号；在第一区段中生成以第一斜率变化的斜坡电压；在第一区段中通过对时钟进行计数来生成数字代码；当在第一区段期间斜坡电压的电平未达到像素信号的电压电平时，初始化数字代码；在第二区段中生成以第二斜率变化的斜坡电压，第二斜率比第一斜率具有更大的绝对值；在第二区段中通过对时钟进行计数来生成数字代码；以及响应于斜坡电压的电平，当斜坡电压的电平达到像素信号的电压电平时，停止对时钟的计数，并提供与像素信号相对应的数字代码。
根据本发明的又一实施方式，一种模数转换器包括：斜坡电压发生电路，其适于在第一区段中生成以第一斜率变化的斜坡电压，并且在跟随在第一区段之后的第二区段中生成以第二斜率变化的斜坡电压，第二斜率比第一斜率具有更大的绝对值；运算放大器，其适于在第一区段和第二区段中将要转换的电压与斜坡电压进行比较；以及计数器电路，其适于响应于运算放大器的输出而生成与要转换的电压相对应的数字代码。
根据本发明的又一实施方式，一种图像传感器可以包括：斜坡电压发生电路，其适于分别在第一时间区段至第N时间区段期间依次生成初始电平的第一斜坡电压至第N斜坡电压，在第一斜坡电压至第N斜坡电压当中，第M斜坡电压比第(M-1)斜坡电压具有更大的下降率，M在2至N之间；运算放大器，其适于生成第一斜坡电压至第N斜坡电压当中的任何斜坡电压何时首先达到像素信号的电平的指示；以及计数器电路，其适于生成与像素信号相对应的图像信号，并具有取决于指示的分辨率。
附图说明
图1是例示根据本发明的实施方式的图像传感器100的框图。
图2是例示根据本发明的实施方式的图1所示的像素110的示意图。
图3和图4是例示根据本发明的实施方式的图1所示的图像传感器100的操作的定时图。
图5是例示根据本发明的实施方式的信号读出区段SR中的斜坡电压RAMP的斜坡操作的另一示例的定时图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的各种实施方式。然而，本发明可以以不同形式实施，并且不应被解释为限于本文阐述的实施方式。而是，提供这些实施方式以使得本公开将是透彻的和完整的，并将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。贯穿本公开，在本发明的各个附图和实施方式中，相似的附图标记指代相似的部件。
图1是例示根据本发明的实施方式的图像传感器100的框图。
参照图1，图像传感器100可以包括像素110、斜坡电压发生电路120、运算放大器130、计数器电路140、控制器150、开关131和132以及电容器133和134。
像素110可以基于感测到的光来输出像素信号PIXEL。可以以包括多个行和多个列的阵列的形式来提供多个像素110。这里，为了便于简要说明，仅示出一个像素110。
斜坡电压发生电路120可以生成斜坡电压RAMP。由斜坡电压发生电路120生成的斜坡电压RAMP的斜率可以针对每个操作区段而变化。稍后将参照图3至图5对此进行详细描述。
运算放大器130可以分别通过电容器133和134接收像素信号PIXEL和斜坡电压RAMP。运算放大器130可以将通过电容器133输入到输入端子INN的像素信号PIXEL的电平与通过电容器134输入到输入端子INP的斜坡电压RAMP的电平进行比较，并将比较结果输出到输出端子OUTP。输入端子INN可以是负(-)输入端子，而输入端子INP可以是正(+)输入端子，并且输出端子OUTP可以是正(+)输出端子，而输出端子OUTN可以是为负(-)输出端子。开关131和132可以用于运算放大器130的自动调零操作。在自动调零操作期间，开关131和132可以接通。开关131可以将输入端子INN和输出端子OUTP彼此电连接，并且开关132可以将输入端子INP和输出端子OUTN彼此电连接。开关131和132可以响应于信号SW而接通/断开。
计数器电路140可以响应于来自运算放大器130的输出端子OUTP的信号而对时钟CNT_CLK进行计数，结果，计数器电路140可以生成数字代码DOUT。
控制器150可以以使得执行适合于复位读取区段、第一区段和第二区段的每个区段的操作的方式来控制斜坡电压发生电路120、开关131和132以及计数器电路140。稍后将参照图3至图5详细描述控制器150的控制操作。在附图中，“CONTROL”可以表示控制器150的控制。
在图1的图像传感器100中，除了像素110之外的组成元件可以是用于将从像素110输出的模拟电压PIXEL转换为数字代码DOUT的组成元件。因此，本发明不仅可以应用于图像传感器，而且可以应用于用于将模拟电压转换为数字代码的通用模数转换器。
图2是例示根据本发明的实施方式的图1所示的像素110的示意图。
参照图2，像素110可以包括光电传感器201、传输晶体管203、复位晶体管205、电容器207、驱动晶体管209、选择晶体管211和电流源213。
光电传感器201可以执行光电转换功能。光电传感器201可以联接在接地电压端子与传输晶体管203之间。光电传感器201可以从外部接收光并且基于接收到的光来生成光电荷。在实施方式中，可以使用光电二极管、光电晶体管、光电门、钉扎光电二极管及其组合中的至少一个来实现光电传感器201。
传输晶体管203可以响应于传输信号TX而将光电传感器201的光电荷传输至浮置扩散节点FD。这里，浮置扩散节点FD可以是联接到传输晶体管203和复位晶体管205的扩散区域，并且浮置扩散节点FD可以是其中累积与图像信号相对应的电荷或与初始化电压相对应的电荷的节点。用于存储电荷的电容器207可以联接到浮置扩散节点FD。
复位晶体管205可以响应于复位控制信号RX而向浮置扩散节点FD传输电源电压。换句话说，复位晶体管205可以响应于复位控制信号RX而复位浮置扩散节点FD中所存储的光电荷。
驱动晶体管209可以具有联接至浮置扩散节点FD的栅极以及联接在电源电压端子与选择晶体管211之间的漏极和源极。驱动晶体管209可以放大浮置扩散节点FD的电压。
选择晶体管211可以响应于选择信号SX而将驱动晶体管209的源极端子和输出线PIXEL彼此电连接。
电流源213可以将预定电流从输出线PIXEL吸入接地端子。电流源213可以由多个像素共享。
可以从输出线PIXEL输出像素信号，并且可以基于从驱动晶体管209供应给输出线PIXEL的电流量以及从电流源213到输出线PIXEL吸入的电流量来确定输出线PIXEL的电压电平。因此，输出线PIXEL的电压电平可以随着浮置扩散节点FD的电压电平的增加而增加。
图3和图4是例示图1所示的图像传感器100的操作的定时图。图3例示了当像素100中生成的像素信号的电压电平为低时的操作，并且图4例示了当像素100中生成的像素信号的电压电平为高时的操作。
图3的“AZ”可以表示自动调零区段。在该区段AZ中，信号SW可以由控制器150激活，并且开关131和132可以接通，使得可以执行运算放大器130的自动调零操作。
图3的“RR”可以表示复位读出区段。在该区段中，可以从像素100输出复位信号，并且可以由斜坡电压发生电路120、运算放大器130和计数器电路140执行将复位信号转换为数字代码DOUT的操作。
在复位读出区段RR中，在像素100中，复位控制信号RX可以被激活以复位浮置扩散节点FD，并且选择信号SX可以被激活以向像素100的输出线PIXEL输出复位信号。在图3中可以看出，输出线PIXEL的电压电平在复位读出区段RR中变化。从这一时刻起，像素100的复位信号可以输出至输出线PIXEL。
在复位读出区段RR中，可以执行其中斜坡电压RAMP上升然后下降的斜坡操作。计数器电路140可以通过从斜坡电压RAMP开始下降的时刻到斜坡电压RAMP达到输出线PIXEL的电压电平的时刻(即，运算放大器130的输出OUTP转变的时刻)对时钟CNT_CLK的翻转次数进行计数，来生成数字代码DOUT。这里，数字代码DOUT可以是通过将像素100的复位信号转换成数字信号而获得的代码。在复位读出区段RR中，斜坡电压RAMP可以以具有较小绝对值的第一斜率下降。因此，由计数器电路140在复位读出区段RR中生成的数字代码DOUT的分辨率可以较高。例如，在复位读出区段RR中生成的数字代码DOUT可以具有12位的分辨率。
图3中的“SR”可以表示信号读出区段。在该区段中，可以从像素100输出像素信号，并且可以由斜坡电压发生电路120、运算放大器130和计数器电路140执行将像素信号转换为数字代码DOUT的操作。
在信号读出区段SR中，可以在像素100中激活传输信号TX以向浮置扩散节点FD传输光电传感器201的光电荷，并且可以激活选择信号SX以向像素100的输出线PIXEL输出像素100的像素信号(即，由像素100感测到的光所对应的信号)。在图3中可以看出，输出线PIXEL的电压电平在信号读出区段SR中变化。从这一时刻起，像素100的像素信号可以输出至输出线PIXEL。
在信号读出区段SR中，可以在两个区段310和320中执行其中斜坡电压RAMP上升然后下降的斜坡操作。第一区段310可以是用于将像素信号数字转换为高分辨率的区段，并且第二区段320可以是当在第一区段310中像素信号的数字转换失败时用于将像素信号数字转换为低分辨率的区段。
在区段310中，可以执行其中斜坡电压RAMP上升然后下降的斜坡操作。计数器电路140可以通过从斜坡电压RAMP开始下降的时刻到斜坡电压RAMP达到输出线PIXEL的电压(像素信号)的时刻对时钟CNT_CLK的翻转次数进行计数，来生成数字代码DOUT。然而，可以看出，斜坡电压RAMP在区段310中没有达到输出线PIXEL的电压电平，并且两个电压的电平没有彼此相接。换句话说，在区段310中像素信号的数字转换可能是失败的。在区段310中，斜坡电压RAMP可以以与复位读出区段RR的斜率相同的第一斜率下降。因此，该区段310可以是尝试生成具有高分辨率的数字代码DOUT的区段。
由于在区段310中将输出线PIXEL的电压转换为数字代码DOUT失败，因此可以在区段320中再次尝试将输出线PIXEL的电压转换为数字代码DOUT的操作。在控制器150的控制下，计数器电路140可以在区段320中初始化数字代码DOUT并生成新的数字代码。此外，在控制器150的控制下，斜坡电压发生电路120可以生成斜率不同于区段310中的斜率的斜坡电压RAMP。控制器150可以能够通过监测运算放大器的输出OUTP来确定在区段310中将输出线PIXEL的电压转换为数字代码DOUT的转换操作是成功还是失败。
在区段320中，可以执行其中斜坡电压RAMP上升然后下降的斜坡操作。斜坡电压RAMP可以以绝对值大于在区段310中的斜率的绝对值的第二斜率下降。例如，第二斜率可以是第一斜率的2N倍(其中，N是等于或大于1的整数)。本文作为示例例示了第二斜率是第一斜率的四倍。计数器电路140可以通过从区段320中当斜坡电压RAMP开始下降的时刻到斜坡电压RAMP达到输出线PIXEL的电压(像素信号)的时刻(即，运算放大器130的输出OUTP转变的时刻)对时钟CNT_CLK的翻转次数进行计数，来生成数字代码DOUT。在区段320中，由于斜坡电压RAMP以具有较大绝对值的第二斜率下降，因此斜坡电压RAMP和输出线PIXEL的电压可以彼此相接。在区段320中，由于斜坡电压RAMP以区段RR和310的斜率的2N倍的斜率急剧下降，所以在区段320中生成的数字代码DOUT可以具有在区段RR和310中生成的数字代码DOUT的分辨率的1/(2N)倍的分辨率。由于本文例示了第二斜率是第一斜率的四倍，所以在区段320中生成的数字代码DOUT可以具有在区段RR中生成的数字代码DOUT的分辨率的1/4倍的分辨率。换句话说，当在区段RR中生成的数字代码DOUT是12位代码时，在区段320中生成的数字代码DOUT可以是10位代码。
由像素100感测到的准确图像可以被获得为[像素信号]-[复位信号]。像素信号可以在区段320中被生成为具有10位的分辨率的数字代码DOUT，并且复位信号可以在区段RR中被生成为具有12位的分辨率的数字代码DOUT。因此，最终图像可以被获得为[在区段320中生成的数字代码*4]-[在区段RR中生成的数字代码]，并且该图像可以是12位代码。
图4中的“AZ”可以表示自动调零区段。在区段AZ中，信号SW可以由控制器150激活，并且开关131和132可以被接通以执行运算放大器130的自动调零操作。
图4中的“RR”可以表示复位读出区段。在该区段RR中，可以从像素100输出复位信号，并且可以由斜坡电压发生电路120、运算放大器130和计数器电路140执行将复位信号转换为数字代码DOUT的操作。
在复位读出区段RR中，可以激活复位控制信号RX以复位像素100中的浮置扩散节点FD，并且可以激活选择信号SX以向像素100的输出线PIXEL输出复位信号。在图4中可以看出，输出线PIXEL的电压电平在复位读出区段RR中变化。从这一时刻起，像素100的复位信号可以输出至输出线PIXEL。
在复位读出区段RR中，可以执行其中斜坡电压RAMP上升然后下降的斜坡操作。计数器电路140可以通过从斜坡电压RAMP开始下降的时刻到斜坡电压RAMP达到输出线PIXEL的电压的时刻(即，运算放大器130的输出OUTP转变的时刻)对时钟CNT_CLK的翻转次数进行计数，来生成数字代码DOUT。这里，数字代码DOUT可以是通过将像素100的复位信号转换成数字信号而获得的代码。在复位读出区段RR中，斜坡电压RAMP可以以具有较小绝对值的第一斜率下降。因此，由计数器电路140在复位读出区段RR中生成的数字代码DOUT可以具有高分辨率。例如，在复位读出区段RR中生成的数字代码DOUT可以具有12位的分辨率。
图4中的“SR”可以表示信号读出区段。在该区段中，可以从像素100输出像素信号，并且可以由斜坡电压发生电路120、运算放大器130和计数器电路140执行将像素信号转换为数字代码DOUT的操作。
在信号读出区段SR中，可以在像素100中激活传输信号TX以向浮置扩散节点FD传输光电传感器201的光电荷，并且可以激活选择信号SX以向像素100的输出线PIXEL输出像素100的像素信号(即，由像素100感测到的光所对应的信号)。在图4中可以看出，输出线PIXEL的电压电平在信号读出区段SR中变化。从这一时刻起，像素100的像素信号可以输出至输出线PIXEL。
在信号读出区段SR中，可以在两个区段410和420中执行其中斜坡电压RAMP上升然后下降的斜坡操作。第一区段410可以是用于将像素信号数字转换为高分辨率的区段，而第二区段420可以是当在第一区段410中像素信号的数字转换失败时用于将像素信号数字转换为低分辨率的区段。
在区段410中，可以执行其中斜坡电压RAMP上升然后下降的斜坡操作。计数器电路140可以通过从斜坡电压RAMP开始下降的时刻到斜坡电压RAMP达到输出线PIXEL的电压(像素信号)的时刻(即，运算放大器130的输出OUTP转变的时刻)对时钟CNT_CLK的翻转次数进行计数，来生成数字代码DOUT。在图4中，由于输出线PIXEL的电压电平相对较高，所以即使在区段410中也可以存在斜坡电压RAMP和输出线PIXEL的电压电平变得相同的时刻。区段410中生成的数字代码DOUT可以是通过将像素100的像素信号转换成数字信号而获得的代码。在区段410中，由于斜坡电压以第一斜率下降，所以在区段410中生成的数字代码DOUT可以具有高分辨率，例如12位的分辨率。
在区段420中，可以再次执行其中斜坡电压RAMP上升然后以第二斜率下降的斜坡操作。由于在区段410中输出线PIXEL的像素信号已经成功地转换为数字代码DOUT，因此在区段420中可以不再尝试生成数字代码DOUT。换句话说，当在区段410中成功地执行数字代码DOUT的转换时，控制器150可以不初始化计数器电路140的数字代码DOUT，并且控制计数器电路140不执行计数操作。
由像素100感测到的准确图像可以被获得为[像素信号]-[复位信号]。像素信号可以在区段410中被生成为12位分辨率的数字代码DOUT，并且复位信号可以在区段RR中被生成为12位分辨率的数字代码DOUT。因此，最终图像可以被获得为[在区段410中生成的数字代码]-[在区段RR中生成的数字代码]，并且该图像可以是12位代码。
参照图3和图4，具有高电压电平的复位信号可以在区段RR中经过模数转换成高分辨率。当电压电平为高时(例如，在图4的情况下)，像素信号可以在区段410中经过模数转换成高分辨率。当电压电平为低时(例如，在图3的情况下)，像素信号可以在区段320中经过模数转换成低分辨率。当像素信号的电压电平为高时，这意味着由像素100感测到的光量较小。在这种情况下，由于应该可以区分感测到的光量中的微小差异，因此像素信号可以必须经过模数转换成高分辨率。另一方面，当像素信号的电压电平低时，这意味着由像素100感测到的光量较大。在这种情况下，与感测到的光量较小时相比，可能不太需要区分光量的微小差异。因此，当由像素100感测到的光量较大时，即使像素信号经过模数转换成低分辨率，图像的质量也不会受到显著影响。
当像素信号的电压电平为高时，将像素信号模数转换为高分辨率并不花费很多时间，但是当像素信号的电压电平为低时，将像素信号模数转换为高分辨率花费很长时间。因此，当像素信号的电压电平为高时，图像传感器100可以将像素信号模数转换为高分辨率，而当像素信号的电压电平为低时，图像传感器100可以将像素信号模数转换为低分辨率。换句话说，当由于像素信号的电压电平高而需要高分辨率的模数转换时，可以快速执行高分辨率的模数转换操作，而当由于像素信号的电压电平低而不需要高分辨率的模数转换时，可以执行低分辨率的模数转换操作。
图5是例示根据本发明的实施方式的信号读出区段SR中的斜坡电压RAMP的斜坡操作的另一示例的定时图。在图3和图4中例示了信号读出区段SR划分为两个区段，即高分辨率转换区段310和410以及低分辨率转换区段320和420，而在图5中例示了信号读出区段SR划分为三个区段，这三个区段为高分辨率转换区段510、中等分辨率转换区段520和低分辨率转换区段530。
参照图5，在高分辨率转换区段510中，可以执行其中斜坡电压RAMP上升然后以低斜率下降的斜坡操作。当输出到像素100的输出线PIXEL的像素信号的电压电平在511和512之间时，斜坡电压RAMP可以在区段510中达到像素信号的电压电平。因此，像素信号可以被数字转换为高分辨率(例如12位)以生成数字代码DOUT。
在中等分辨率转换区段520中，可以执行其中斜坡电压RAMP上升然后以中等斜率下降的斜坡操作。当输出到像素100的输出线PIXEL的像素信号的电压电平在512和521之间时，斜坡电压RAMP可以在区段520中达到像素信号的电压电平。因此，像素信号可以被数字转换为中等分辨率(例如，11位)以生成数字代码DOUT。
在低分辨率转换区段530中，可以执行其中斜坡电压RAMP上升然后以高斜率下降的斜坡操作。当输出到像素100的输出线PIXEL的像素信号的电压电平在521和531之间时，斜坡电压RAMP可以在区段530中达到像素信号的电压电平。因此，像素信号可以被数字转换为低分辨率(例如，10位)以生成数字代码DOUT。
尽管图5例示了通过使用三个等级的分辨率将像素电压转换为数字代码DOUT，但是对于本发明所属领域的技术人员而言显而易见的是，可以通过使用更多等级的分辨率将像素电压转换为数字代码DOUT。
根据本发明的实施方式，可以在短时间内生成高质量的数字图像。
虽然已经针对特定实施方式描述了本发明，但是对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离如所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变和修改。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年10月21日提交的美国临时申请No.63/094409的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

Claims (14)

1.一种图像传感器，该图像传感器包括：
像素，所述像素输出像素信号；
斜坡电压发生电路，所述斜坡电压发生电路在第一区段中生成以第一斜率变化的斜坡电压并且在跟随在所述第一区段之后的第二区段中生成以第二斜率变化的斜坡电压，所述第二斜率比所述第一斜率具有更大的绝对值；
运算放大器，所述运算放大器在所述第一区段和所述第二区段期间将所述像素信号与所述斜坡电压进行比较；以及
计数器电路，所述计数器电路响应于所述运算放大器的输出而生成与所述像素信号相对应的数字代码。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，
其中，所述计数器电路在所述第一区段中通过对时钟进行计数直到所述运算放大器的输出转变来生成所述数字代码，并且
其中，当在所述第一区段中所述运算放大器的输出没有转变时，所述计数器电路在所述第二区段中通过对所述时钟进行计数直到所述运算放大器的输出转变来生成所述数字代码。
3.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，所述第二斜率的绝对值是所述第一斜率的绝对值的2N倍，N是等于或大于1的整数。
4.根据权利要求2所述的图像传感器，
其中，所述斜坡电压发生电路还在跟随在所述第二区段之后的第三区段中生成以第三斜率变化的斜坡电压，所述第三斜率比所述第二斜率具有更大的绝对值，并且
其中，当在所述第二区段中所述运算放大器的输出没有转变时，所述计数器电路在所述第三区段中通过对所述时钟进行计数直到所述运算放大器的输出转变来生成所述数字代码。
5.根据权利要求2所述的图像传感器，
其中，所述像素还在复位读取区段中输出复位信号，
其中，所述斜坡电压发生电路在所述复位读取区段中生成以所述第一斜率变化的斜坡电压，并且
其中，所述运算放大器还在所述复位读取区段中将所述复位信号与所述斜坡电压进行比较。
6.根据权利要求5所述的图像传感器，其中，所述计数器电路还在所述复位读取区段中通过对所述时钟进行计数直到所述运算放大器的输出转变来生成与所述复位信号相对应的数字代码。
7.一种用于操作图像传感器的方法，该方法包括以下步骤：
生成像素信号；
在第一区段中生成以第一斜率变化的斜坡电压；
在所述第一区段中通过对时钟进行计数来生成数字代码；
当在所述第一区段期间所述斜坡电压的电平未达到所述像素信号的电压电平时，初始化所述数字代码；
在第二区段中生成以第二斜率变化的斜坡电压，所述第二斜率比所述第一斜率具有更大的绝对值；
在所述第二区段中通过对所述时钟进行计数来生成数字代码；以及
响应于所述斜坡电压的电平，当所述斜坡电压的电平达到所述像素信号的电压电平时，停止对所述时钟的计数，并提供与所述像素信号相对应的数字代码。
8.根据权利要求7所述的方法，该方法还包括以下步骤：在生成所述像素信号之前，
生成复位信号；
在复位读取区段中生成以所述第一斜率变化的斜坡电压；
在所述复位读取区段中通过对所述时钟进行计数来生成所述数字代码；以及
响应于所述斜坡电压的电平，当所述斜坡电压的电平达到所述复位信号的电压电平时，停止对所述时钟的计数并提供与所述复位信号相对应的数字代码。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第二斜率的绝对值是所述第一斜率的绝对值的2N倍，N是等于或大于1的整数。
10.一种模数转换器，该模数转换器包括：
斜坡电压发生电路，所述斜坡电压发生电路在第一区段中生成以第一斜率变化的斜坡电压并且在跟随在所述第一区段之后的第二区段中生成以第二斜率变化的斜坡电压，所述第二斜率比所述第一斜率具有更大的绝对值；
运算放大器，所述运算放大器在所述第一区段和所述第二区段中将要转换的电压与所述斜坡电压进行比较；以及
计数器电路，所述计数器电路响应于所述运算放大器的输出而生成与所述要转换的电压相对应的数字代码。
11.根据权利要求10所述的模数转换器，
其中，所述计数器电路在所述第一区段中通过对时钟进行计数直到所述运算放大器的输出转变来生成所述数字代码，并且
其中，当在所述第一区段中所述运算放大器的输出没有转变时，所述计数器电路在所述第二区段中通过对所述时钟进行计数直到所述运算放大器的输出转变来生成所述数字代码。
12.根据权利要求11所述的模数转换器，其中，所述第二斜率的绝对值是所述第一斜率的绝对值的2N倍，N是等于或大于1的整数。
13.根据权利要求11所述的模数转换器，
其中，所述斜坡电压发生电路还在跟随在所述第二区段之后的第三区段中生成以第三斜率变化的斜率电压，所述第三斜率比所述第二斜率具有更大的绝对值，并且
其中，当在所述第二区段中所述运算放大器的输出没有转变时，所述计数器电路在所述第三区段中通过对所述时钟进行计数直到所述运算放大器的输出转变来生成所述数字代码。
14.一种图像传感器，该图像传感器包括：
斜坡电压发生电路，所述斜坡电压发生电路分别在第一时间区段至第N时间区段期间依次生成初始电平的第一斜坡电压至第N斜坡电压，在所述第一斜坡电压至所述第N斜坡电压当中，第M斜坡电压比第(M-1)斜坡电压具有更大的下降率，M在2至N之间；
运算放大器，所述运算放大器生成所述第一斜坡电压至所述第N斜坡电压当中的任何斜坡电压何时首先达到像素信号的电平的指示；以及
计数器电路，所述计数器电路生成与所述像素信号相对应的图像信号，并具有取决于所述指示的分辨率。
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