许多COMS成像仪以数字形式提供数据,这意味着在每个阵列或是每像素列上,需要有A-D转换器。随着半导体技术向微型化的趋势发展,允许在每单元中存在更多的设备,并且把ADC植入成像仪的每个像素中,从而实现数字像素处理器（DPS）,这已成为该领域的发展方向。数字像素传感器并不会与传统的APS像素在填充系数或是传感器分辨率上形成竞争（由于图像质量的问题）关系,人们设计它的目的是为了服务于特殊领域,例如,高速成像、面向视频的应用以及机器视觉方面。
在参考文献[60]中介绍了1bit像素级A-D转换或阈值设定的方法。在参考文献[188]和参考文献[581]中介绍了最早的关于像素级A-D转换器的技术,在参考文献[582]和参考文献[583]中介绍了其发展。相应的技术得到了进一步发展,Kleinfelder等人在参考文献[297]提出了一种10kfps像素级单斜率转换成像仪,它具有全局灰度计数器以及8bit像素存储器。
亮度信息的PWM或PFM编码是各种像素级A-D转换器的基础[58,530]。在这种条件下像素脉冲不会直接传送到片外而是将它们转换为数字形式并且存储在芯片上直到被读出。(www.xing528.com)
对于PWM,阵列中所有像素具有共同的时钟,可以通过像素级计数器来测量脉冲的持续时间（周期）[252]。在参考文献[291,292]中,介绍了具有全局灰度编码计数器和像素级数字内存的PWM像素级A-D转换器。Bermak等人[59]给出了一种数字像素传感器阵列,具有基于PWM的A-D转换器以及线性化的1/x PWM亮度编码。Xu等人[577]介绍了一种0.25μm工艺的CMOS互补像素结构（CAPS）,可以在低电压下工作（1V）,并且采用了PWM编码,Kagawa等人[273]给出了三晶体管PWM像素的设计。
在PFW条件下,按给定的周期对像素脉冲进行计数。早期图像传感器包含一个32×32的PFM像素阵列[584],该阵列具有片外脉冲计数功能并且还有一个128像素的PFM线性传感器[147]。McIlrath等人[367]提出,在每个像素中都采用光电流控制的自由采样振荡器,以此实现一阶∑-Δ变换器。Andoh等人[16]给出了一种64×64的PFM像素阵列,在每个像素中包含了8bit计数器以及智能线性连续输出功能。Wang等人[556]提出了一种带移位寄存计数器的130dB动态范围的28×28PFM传感器,同时Boussaid等人[71]提出了一种可伸缩型的PFM像素结构,该结构带有8bit像素内计数器/内存和随机访问读出功能。在参考文献[493]中给出了基于PFM的64×64数字传感器原型,具有8bit像素灰度编码计数器/内存以及间隙（积分时间）读出功能。
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