TW201523843A - 具有單光子崩潰二極體、光子計數器及鬼影減量之低功率成像系統 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種包含一像素陣列之成像系統，該像素陣列包含複數個像素。該等像素中之每一者包含經耦合以回應於入射光而偵測光子之一單光子崩潰二極體(SPAD)。包含於讀出電路中之一光子計數器經耦合至每一像素，以對由每一像素偵測之光子之一數目進行計數。該光子計數器經耦合以在針對每一像素達到一臨限光子計數時停止對每一像素中之光子進行計數。控制電路經耦合至該像素陣列以控制該像素陣列之操作。該控制電路包含經耦合以對在每一像素偵測到該臨限光子計數之前逝去之曝光時間之一數目進行計數之一曝光時間計數器。針對該像素陣列之每一像素，組合各別曝光時間計數與光子計數。

Description

具有單光子崩潰二極體、光子計數器及鬼影減量之低功率成像系統

本發明一般而言係關於光電偵測器，且更具體而言，本發明針對於包含光子計數器之成像系統。

一矽光電倍增器(SiPM)係能夠偵測一低強度單一者(低至一單一光子)之一種類型之光電偵測器。一SiPM裝置可使用一數位計數器來對入射光子進行計數直至達到入射光子之一臨限值計數為止。SiPM係由蓋格(Geiger)模式光子偵測單元(諸如製作於一矽基板中之單光子崩潰二極體(SPAD))之一陣列構成之半導體光敏裝置。蓋格模式光子偵測單元具有經偏置超出其擊穿電壓使得每一電子-電洞對可觸發轉變為一離散電脈衝之一崩潰倍增程序之一p-n接面。一單一光子或多個光子將不改變來自一光子偵測單元之所得脈衝之振幅，此乃因觸發一崩潰倍增程序僅需要一單一光子。主動地或被動地使崩潰猝滅，此重設光子偵測單元，使得其可偵測進一步之入射光子。

數位計數器之位元計數之一增加將增加入射光子之準確度及/或計數，然而，此亦將增加由SiPM需要之矽面積及功率消耗。需要一大矽面積之一計數器可阻止電路至一量測裝置中之一實施。

100A‧‧‧像素/像素單元

100N‧‧‧像素/像素單元

102‧‧‧單光子崩潰二極體

104‧‧‧淬滅元件

106‧‧‧輸出信號

108‧‧‧第一晶片/晶片

110‧‧‧第二晶片

116‧‧‧讀出電路

150‧‧‧光子計數器

206‧‧‧輸出信號

212‧‧‧成像系統

214‧‧‧像素陣列

216‧‧‧讀出電路

218‧‧‧控制電路

220‧‧‧功能邏輯

248‧‧‧曝光時間計數器

250‧‧‧光子計數器

252‧‧‧曝光時間/曝光時間計數

254‧‧‧光子計數

256‧‧‧像素圖框值/像素子圖框值

hv‧‧‧光子

M_Q‧‧‧淬滅元件

V_OUT‧‧‧輸出信號

R1-Ry‧‧‧列

C1-Cx‧‧‧行

P1-Pn‧‧‧像素/像素單元

參考以下各圖闡述本發明之非限制性及非詳盡實施例，其中在所有各視圖中相似參考編號指代相似部件，除非另有規定。

圖1係展示根據本發明之教示包含耦合至光子計數器之單光子崩潰二極體(SPAD)之實例性像素之一示意圖。

圖2係展示根據本發明之教示包含具有耦合至曝光時間計數器及光子計數器之SPAD之一實例性像素陣列之一實例性成像系統之一圖式。

圖3係圖解說明根據本發明之教示用以操作包含具有耦合至曝光時間計數器及光子計數器之SPAD之一像素陣列之一成像系統之一項實例之處理之一實例性流程圖。

圖4係圖解說明根據本發明之教示用以操作包含具有耦合至曝光時間計數器及光子計數器之SPAD之一像素陣列之一成像系統之一項實例之處理之另一實例性流程圖。

在圖式之所有數個視圖中，對應參考字符指示對應組件。熟習此項技術者將瞭解，圖中之元件係為簡單及清晰起見而圖解說明的，且未必按比例繪製。舉例而言，為了有助於改良對本發明之各種實施例之理解，圖中之元件中之某些元件之尺寸可能相對於其他元件放大。此外，通常未繪示在一商業上可行之實施例中有用或必需之常見而眾所周知之元件以便促進對本發明之此等各種實施例之一較不受阻擋之觀察。

在以下闡述中，陳述眾多特定細節以便提供對本發明之一透徹理解。然而，熟習此項技術者將明瞭，不需要採用該特定細節來實踐本發明。在其他實例中，未詳細闡述眾所周知之材料或方法，以避免模糊本發明。

在本說明書通篇中，對「一項實施例」、「一實施例」、「一項實例」或「一實例」之提及意指結合該實施例或實例所闡述之一特定特徵、結構或特性係包含於本發明之至少一項實施例中。因此，在本說明書通篇之各個位置中，片語「在一項實施例中」、「在一實施例中」、「一項實例」或「一實例」之出現未必全部指代同一實施例或實例。此外，在一或多項實施例或實例中，可以任何適合組合及/或子組合之形式來組合特定特徵、結構或特性。特定特徵、結構或特性可包含於一積體電路、一電子電路、一組合邏輯電路，或提供所闡述之功能性的其他適合組件中。另外，應瞭解，隨本文提供之各圖係用於向熟習此項技術者解釋之目的且圖式未必按比例繪製。

根據本發明之教示的實例闡述一種包含具有帶有光子計數器之單光子崩潰二極體(SPAD)之一像素陣列的低功率成像系統。如將論述，利用具有根據本發明之教示之光子計數器之SPAD之一成像系統使得可同時進行一全域快門及高動態範圍(HDR)成像兩者。在一項實例中，可堆疊包含於成像系統中之晶片，以使得大量生產更可行。在各種實例中，與利用SPAD光子計數器之其他HDR應用相比，實質上減少了功率消耗。

為了圖解說明，假定一SPAD輸出負載電容器具有10fF之一電容及3V之一輸出擺幅。對於藉助一20位元計數器及60MHz之一最大計數器速率實現之60fps速度，對應電流將係1.8μA。進一步假定一SPAD以20V操作，則最大功率將係每像素36μW。因此，對於一1百萬像素影像感測器，對應功率消耗將係36W，此對於大量生產而言大得不可接受，且亦將耗散過量之熱以致為不實際的且實質上使SPAD效能降級。

圖1係展示根據本發明之教示可用於提供一低功率成像系統之耦合至光子計數器之實例性像素之一示意圖。特定而言，圖1中所繪示 之實例展示包含於一像素陣列中之複數個像素P1 100A至Pn 100N。在一項實例中，像素P1 100A至Pn 100N彼此實質上類似。如所繪示之實例中所展示，像素P1 100A包含耦合至一猝滅元件M_Q 104之一SPAD 102。在該實例中，一輸出信號V_OUT 106指示何時偵測到來自入射光之一光子hv。藉助讀出電路116讀出輸出信號V_OUT 106，在所圖解說明之實例中，讀出電路116包含可對由每一像素P1 100A至Pn 100N偵測之光子之數目進行計數之光子計數器150。

在圖1中所展示之實例中，應瞭解，包含複數個像素P1 100A至Pn 100N之像素陣列包含於一第一晶片108中，且包含光子計數器150之讀出電路116包含於一第二晶片110中。在該實例中，第一晶片108與第二晶片110堆疊至一起。應瞭解，根據本發明之教示，藉由將複數個像素P1 100A至Pn 100N包含於與第二晶片110中之讀出電路分離之一晶片108上，包含複數個像素P1 100A至Pn 100N及讀出電路116之光子計數器150之一成像系統之大量生產係較實際的。

圖2係展示根據本發明之教示包含具有耦合至曝光時間計數器及光子計數器之SPAD之一實例性像素陣列之一成像系統212之一圖式。特定而言，如所繪示之實例中所展示，成像系統212包含耦合至控制電路218及讀出電路216之像素陣列214，讀出電路216包含耦合至功能邏輯220之光子計數器250。在一項實例中，像素陣列214係影像感測器像素(例如，像素P1、P2、P3、…、Pn)之一個二維(2D)陣列。應注意，圖2之像素陣列214中之像素P1、P2、…Pn可係圖1之像素單元P1 100A至Pn 100N之實例，且圖2之讀出電路216及光子計數器250可係圖1之讀出電路116及光子計數器150之實例，且下文所提及之類似命名及編號之元件類似於如上文所闡述而耦合及發揮作用。如所圖解說明，像素P1…Pn經配置成複數個列(例如，列R1至Ry)及複數個行(例如，行C1至Cx)以獲取一人、地點、物件等之影像資料，然後可使用 該影像資料再現該人、地點、物件等之一2D影像。

在一項實例中，在光子計數器250已對已由每一像素單元P1、P2、P3、…、Pn偵測之光子進行計數之後，可然後將由讀出電路216透過輸出信號206讀出之光子計數影像資料傳送至功能邏輯220。功能邏輯220可簡單地儲存該影像資料或甚至藉由應用影像後效應(例如，剪裁、旋轉、移除紅眼、調整亮度、調整對比度或其他)來操縱該影像資料。在一項實例中，控制電路218耦合至像素陣列214以控制像素陣列214之操作特性。在一項實例中，控制電路218經耦合以產生用於控制每一像素單元之光子計數及影像獲取之一全域快門信號。在該實例中，該全域快門信號同時啟用像素陣列214內之所有像素P1、P2、P3、…Pn以使像素陣列214中之所有像素能夠同時開始對在一單一圖框期間偵測之入射光子之數目進行計數。

如所繪示之實例中所展示，根據本發明之教示，控制電路218亦包含曝光時間計數器248，如下文將進一步詳細地闡述，曝光時間計數器248用於對光子計數器250經啟用以對在像素陣列214之一圖框或子圖框期間在像素陣列214中之每一像素P1、P2、P3、…Pn中偵測之光子進行計數之曝光時間進行計數。在一項實例中，根據本發明之教示，在已針對像素陣列214之每一像素P1、P2、P3、…Pn對光子進行計數之後，組合像素P1、P2、P3、…Pn之各別曝光時間252及光子計數254以形成一像素圖框值256或在另一實例中形成一像素子圖框值。

為了圖解說明，圖3係圖解說明根據本發明之教示經執行以操作一成像系統之一項實例(例如圖2之成像系統212，其包含具有帶有耦合至曝光時間計數器248及光子計數器250之SPAD之像素之像素陣列214)之處理之一實例性流程圖322。

如圖3之實例中所展示，處理在程序方塊324處開始，其中將光子計數器初始化為0且將曝光時間計數器初始化為1。在程序方塊326 處，將像素曝光於入射光達一單位時間×2^(T-1)。在一項實例中，在判定像素圖框值時的單位時間可係(舉例而言)16μs。在決策方塊328處，判定像素P1、P2、P3、…Pn之各別光子計數器中之任一者是否已達到一臨限光子計數。在一項實例中，於判定像素圖框值時的臨限光子計數可係(舉例而言)512個光子。若光子計數器尚未達到臨限光子計數(例如，512個光子)，則處理繼續至決策方塊334。然而，若一像素之一各別光子計數器已達到臨限光子計數(例如，512個光子)，則程序方塊330展示停止或停用對彼像素之計數，且程序方塊332展示接著保存已達到臨限光子計數(例如，512個光子)之彼像素的逝去曝光時間計數。

決策方塊334展示接下來判定一曝光時間計數器T是否已達到一臨限曝光時間計數。在一項實例中，針對像素陣列之圖框，臨限曝光時間計數係T=11，在該實例中，其對應於總共高達16ms(即，16μs×2^(11-1))之曝光時間。若曝光時間計數器T尚未達到臨限值曝光時間(例如，T=11)，則處理繼續至程序方塊336，其中針對尚未達到臨限光子計數(例如，512個光子)之像素，使曝光時間計數器遞增。一旦在程序方塊336中使曝光時間計數器T遞增，處理便接著迴圈回至程序方塊326，其中將像素進一步曝光於入射光達額外曝光時間。在所圖解說明之實例中，每一額外曝光將針對彼像素逝去的總曝光時間增加至2倍。

在每一曝光時間期間，對光子之計數繼續如上文所闡述而循環直至在決策方塊334中判定曝光時間計數器已達到臨限曝光時間計數(例如，T=11)為止。一旦已達到臨限曝光時間計數(例如，T=11)，程序方塊338便展示針對尚未達到臨限光子計數(例如，512固光子)之每一像素保存臨限曝光時間計數T(例如，T=11)。程序方塊340展示針對每一像素，組合各別曝光時間計數T與光子計數。如圖2中之實例中 所展示，根據本發明之教示，組合各別曝光時間計數T(1…n)252與各別光子計數(1…n)254以形成一圖框之每一像素之一像素圖框值(1…n)256。

可如下圖解說明執行流程圖322之處理步驟之一實例。假定最初將像素曝光於入射光達16μs(即，16μs×2^(1-1))之單位時間，則若某一像素計數器在此曝光時間期間計數至512個光子之臨限光子計數，則停止彼像素中之計數且針對彼像素保存T=1(4位元二進制0001)之曝光時間計數。其他像素中之計數將繼續。

假定曝光時間計數器花費32μs(即，16μs×2^(2-1))遞增至T=2，則若一像素計數器計數至512個光子之臨限光子計數，則停止彼像素中之計數且針對彼像素保存T=2(4位元二進制0010)之曝光時間計數。其他像素中之計數將繼續。

假定曝光時間計數器花費64μs(即，16μs×2^(3-1))遞增至T=3，則若一像素計數器計數至512個光子之臨限光子計數，則停止彼像素中之計數且針對彼像素保存T=3(4位元二進制0011)之曝光時間計數。其他像素中之計數將繼續。

繼續該實例，假定曝光時間計數器花費8ms(即，16μs×2^(10-1))遞增至T=10，則若一像素計數器計數至512個光子之臨限光子計數，則停止彼像素中之計數且針對彼像素保存T=10(4位元二進制1010)之曝光時間計數。其他像素中之計數將繼續。

當16ms(即，16μs×2^(11-1))已逝去時，停止計數且針對彼像素保存T=11(4位元二進制1011)之曝光時間計數。

最終，針對每一像素組合各別曝光時間計數T與光子計數。在一項實例中，組合各別曝光時間計數T與光子計數以形成像素陣列之每一像素之對應像素圖框值。

應瞭解，在上文所闡述之實例中，在4位元二進制曝光時間計數 器T值0000至1011之情形下，在該實例中利用總共11個曝光時間值來將動態範圍增加10個位元。另外，一10位元計數器亦用於對光子進行計數最高達512之臨限光子計數，此提供一10位元計數器動態範圍。因此，根據本發明之教示，針對像素圖框值組合曝光時間計數器之4個位元與光子計數器之10個位元藉助僅14個位元提供一20位元範圍。

與先前所論述之具有60MHz之一最大計數器速率且為了操作消耗36W之1百萬像素實例相比，目前所闡述之實例仍可提供具有20位元動態範圍之一60fps影像感測器，但消耗36mW之實質上較少功率而非36W，此乃因根據本發明之教示之光子計數器計數最高達10位元值且因此僅需要60KHz之一最大計數器速率。因此，根據本發明之教示，功率消耗減少至1/2¹⁰或1/1000。

在其他實例中，應瞭解，可在計數器之末端處添加一額外鎖存器以防止計數器溢位。在又一實例中，應瞭解，一12位元計數器可用於光子計數器以提供額外動態餘量。

圖4係圖解說明根據本發明之教示用以操作包含耦合至曝光時間計數器及光子計數器之SPAD之一像素陣列之一項實例之處理之另一實例性流程圖422。應瞭解，圖4之流程圖422與圖3之流程圖322共用諸多相似性，且類似編號之元件及處理方塊可執行類似功能。圖4之實例性流程圖422圖解說明根據本發明之教示可由一成像系統(例如圖2之成像系統212，其包含具有帶有耦合至曝光時間計數器248及光子計數器250之SPAD之像素之像素陣列214)執行以減少重影之處理。

特定而言，可在一物件快速移動時發生一不期望之鬼影，但曝光時間針對像素陣列中之不同像素而不同。舉例而言，如在上文於圖3中所論述之實例中所闡述，像素陣列之每一像素可具有一不同曝光時間。此可導致快速移動之物件之一鬼影。在於圖4之流程圖422中所闡述之實例中，將每一圖框之曝光劃分成複數個子圖框。舉例而言， 在圖4中所闡述之實例中，將每一圖框劃分成16個像素子圖框值。藉由將曝光劃分成16個部分或子圖框，總體曝光時間可較短且因此跨越整個圖框較均勻地分佈。根據本發明之教示，可然後藉由對所有16個子圖框求平均以判定像素陣列中之像素中之每一者之平均像素圖框值來構造最終影像。

為了圖解說明，如圖4之實例中所展示，處理在程序方塊424處開始，其中將光子計數器初始化為0，將曝光時間計數器初始化為1，且將子圖框計數器初始化為1。在程序方塊426處，將像素曝光於入射光達一單位時間×2^(T-1)。在一項實例中，在判定像素子圖框值時之單位時間可係(舉例而言)1μs。在決策方塊428處，判定像素P1、P2、P3、…Pn之各別光子計數器中之任一者是否已達到一臨限光子計數。在一項實例中，在判定像素子圖框值時之子圖框臨限光子計數可係(舉例而言)32個光子。若光子計數器尚未達到子圖框臨限光子計數(例如，32個光子)，則處理繼續至決策方塊434。然而，若一像素之一各別光子計數器已達到子圖框臨限光子計數(例如，32個光子)，則程序方塊430展示停止或停用針對彼像素之計數，且程序方塊432展示然後保存已達到子圖框臨限光子計數(例如，32個光子)之彼像素之逝去曝光時間計數。

決策方塊434展示接下來判定一曝光時間計數器T已達到一子圖框臨限曝光時間計數。在一項實例中，子圖框臨限曝光時間計數針對像素陣列之子圖框係T=11，在該實例中，其對應於總共1ms(即，1μs×2^(11-1))之曝光時間。若曝光時間計數器T尚未達到子圖框臨限值曝光時間(例如，T=11)，則處理繼續至程序方塊436，其中針對尚未達到子圖框臨限光子計數(例如，32個光子)之像素使曝光時間計數器遞增。一旦在程序方塊436中使曝光時間計數器T遞增，處理便然後迴圈回至程序方塊426，其中將像素進一步曝光於入射光達額外曝光時 間。在所圖解說明之實例中，每一額外曝光將針對彼像素逝去之總曝光時間增加至2倍。

在每一曝光時間期間對光子之計數繼續如上文所闡述而循環直至在決策方塊434中判定曝光時間計數器已達到臨限曝光時間計數(例如，T=11)為止。一旦已達到子圖框臨限曝光時間計數(例如，T=11)，程序方塊438便展示針對尚未達到子圖框臨限光子計數(例如，32個光子)之每一像素保存臨限曝光時間計數T(例如，T=11)。程序方塊440展示針對每一像素組合各別曝光時間計數T與光子計數。類似於圖2中所闡述之實例，根據本發明之教示，組合各別曝光時間計數T(1…n)252與各別光子計數(1…n)254以形成一子圖框之每一像素之一像素子圖框值(1…n)256。

決策方塊442展示判定圖框中是否存在任何更多待處理之子圖框。若否，則程序方塊444展示使子圖框值遞增且然後處理迴圈回至程序方塊426。然而，若已處理所有子圖框，則程序方塊446展示然後對圖框之所有像素子圖框值求平均以判定像素陣列之一平均像素圖框值。在一項實例中，可將所有子圖框一起求和以獲得像素陣列之一經求和像素圖框值。

可如下圖解說明執行流程圖422之處理步驟之一實例。假定最初將像素曝光於入射光達1μs(即，1μs×2^(1-1))之單位時間，則若某一像素計數器在此曝光時間期間計數至32個光子之臨限光子計數，則停止彼像素中之計數且針對彼像素保存T=1(4位元二進制0001)之曝光時間計數。其他像素中之計數將繼續。

假定曝光時間計數器花費2μs(即，1μs×2^(2-1))遞增至T=2，則若一像素計數器計數至32個光子之臨限光子計數，則停止彼像素中之計數且針對彼像素保存T=2(4位元二進制0010)之曝光時間計數。其他像素中之計數將繼續。

假定曝光時間計數器花費4μs(即，1μs×2^(3-1))遞增至T=3，則若一像素計數器計數至32個光子之臨限光子計數，則停止彼像素中之計數且針對彼像素保存T=3(4位元二進制0011)之曝光時間計數。其他像素中之計數將繼續。

繼續該實例，假定曝光時間計數器花費512μs(即，1μs×2^(10-1))遞增至T=10，則若一像素計數器計數至32個光子之臨限光子計數，則停止彼像素中之計數且針對彼像素保存T=10(4位元二進制1010)之曝光時間計數。其他像素中之計數將繼續。

當1ms(即，1μs×2^(11-1))已逝去時，停止計數且針對彼像素保存T=11(4位元二進制1011)之曝光時間計數。

最終，針對每一像素組合各別曝光時間計數T與光子計數。在一項實例中，組合各別曝光時間計數T與光子計數以形成像素陣列之每一像素之對應像素子圖框值。根據本發明之教示，在已處理圖框之所有16個子圖框之後，對所有16個像素子圖框值求平均以判定圖框之一平均像素圖框值。如先前所提及，根據本發明之教示，平均或經求和像素圖框值將減少鬼影。

包含發明摘要中所闡述內容之本發明之所圖解說明實例之以上闡述並非意欲為窮盡性或限制於所揭示之精確形式。儘管出於說明性目的而在本文中闡述本發明之特定實施例及實例，但可在不背離本發明之較寬廣精神及範疇之情況下做出各種等效修改。

可根據以上詳細闡述對本發明之實例做出此等修改。隨附申請專利範圍中所使用之術語不應理解為將本發明限制於說明書及申請專利範圍中所揭示之特定實施例。相反，範圍將完全由申請專利範圍來判定，該等申請專利範圍將根據所創建之請求項解釋原則來加以理解。因此，應將本說明書及圖視為說明性而非限制性。

206‧‧‧輸出信號

212‧‧‧成像系統

214‧‧‧像素陣列

216‧‧‧讀出電路

218‧‧‧控制電路

220‧‧‧功能邏輯

248‧‧‧曝光時間計數器

250‧‧‧光子計數器

252‧‧‧曝光時間/曝光時間計數

254‧‧‧光子計數

256‧‧‧像素圖框值/像素子圖框值

R1-Ry‧‧‧列

C1-Cx‧‧‧行

P1-Pn‧‧‧像素/像素單元

Claims (18)

1. 一種成像系統，其包括：一像素陣列，其包含複數個像素，其中該等像素中之每一者包含經耦合以回應於入射光而偵測光子之一單光子崩潰二極體(SPAD)；一光子計數器，其包含於讀出電路中，經耦合至每一像素以對由每一像素偵測之光子之一數目進行計數，其中該光子計數器經耦合以在針對每一像素達到一臨限光子計數時，停止對每一像素中之光子進行計數；控制電路，其經耦合至該像素陣列以控制該像素陣列之操作，該控制電路包含經耦合以對在每一像素偵測到該臨限光子計數之前逝去之一曝光時間進行計數之一曝光時間計數器，其中針對該像素陣列之每一像素，組合各別曝光時間計數與光子計數。
2. 如請求項1之成像系統，進一步包括經耦合至該讀出電路以儲存自該複數個像素讀出之影像資料的功能邏輯。
3. 如請求項1之成像系統，其中每一像素進一步包含經耦合至每一SPAD之一猝滅元件。
4. 如請求項1之成像系統，該像素陣列中之該複數個像素經配置成複數個列及複數個行。
5. 如請求項1之成像系統，其中該像素陣列係包含於一第一晶片中，且其中該讀出電路係包含於一第二晶片中，其中該等第一及第二晶片堆疊在一起。
6. 如請求項1之成像系統，其中針對該像素陣列之每一像素，組合該等各別曝光時間計數與光子計數以判定該像素陣列之每一像 素之像素圖框值。
7. 如請求項1之成像系統，其中針對該像素陣列之每一像素，組合該等各別曝光時間計數與光子計數以判定該像素陣列之每一像素之像素子圖框值。
8. 如請求項7之成像系統，其中一平均像素圖框值係該像素陣列之每一像素之一圖框之所有像素子圖框值之一平均值。
9. 如請求項1之成像系統，其中每次使該曝光時間計數器遞增時，逝去之該曝光時間增加至2倍。
10. 一種操作一像素陣列之方法，其包括：將一像素陣列之像素曝光於入射光；對由每一像素偵測之光子進行計數；停止對達到一臨限光子計數之像素中之光子的計數；保存已達到該臨限光子計數之像素之一逝去曝光時間計數；保存在一曝光時間計數器已達到一臨限曝光時間計數之後尚未達到該臨限光子計數之像素之該臨限曝光時間計數；及針對該像素陣列之每一像素，組合各別曝光時間計數與光子計數。
11. 如請求項10之方法，進一步包括在尚未達到該臨限光子計數之像素的每一曝光之後，使該曝光時間計數器遞增直至該曝光時間計數器達到該臨限曝光時間計數為止。
12. 如請求項11之方法，其中每次使該逝去曝光時間計數遞增時，逝去之一曝光時間增加至2倍。
13. 如請求項10之方法，進一步包括在對該等光子進行計數之前初始化光子計數器。
14. 如請求項10之方法，進一步包括在對該等光子進行計數之前初始化曝光時間計數器。
15. 如請求項10之方法，其中針對該像素陣列之每一像素，組合該等各別曝光時間計數與光子計數，以判定該像素陣列之每一像素之像素圖框值。
16. 如請求項10之方法，進一步包括在對該等光子進行計數之前初始化一子圖框計數器。
17. 如請求項10之方法，其中針對該像素陣列之每一像素，組合該等各別曝光時間計數與光子計數，以判定該像素陣列之每一像素之像素子圖框值。
18. 如請求項17之方法，進一步包括對該像素陣列之每一像素之一圖框之所有像素子圖框值求平均，以判定該像素陣列之每一像素之一平均像素圖框值。