[發明專利]單次拍攝生成高動態范圍圖像的圖像傳感器

有效

• 申請號: 201310753980.8
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103686007B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 李琛;康曉旭
• 申請（專利權）人: 上海集成電路研發中心有限公司
• 主分類號: H04N5/374
• 分類號: H04N5/374;H04N5/3745
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;陳慧弘

本發明公開了一種單次拍攝生成高動態范圍圖像的圖像傳感器，包括：多個像素單元，每個所述像素單元包括多個像素組，每個所述像素組包括至少一個第一像素以及數量大于所述第一像素的多個第二像素；多個開關控制電路，與所述多個像素組一一對應相連，所述開關控制電路用于在同一曝光時間下，將選中的所述像素組的第一像素的感光單元的信號和第二像素的感光單元的信號依次輸出，以在同一曝光時間下分別生成低感光圖像和高感光圖像。本發明能夠通過單次拍攝生成高動態范圍圖像，節省了系統資源。

技術領域

本發明涉及圖像傳感器領域，特別涉及一種通過單次拍攝可獲得高動態范圍圖像的圖像傳感器。

背景技術

圖像傳感器是相機的重要組成部分。傳統相機中圖像傳感器是通過膠片來實現的，而現代數碼相機中，圖像傳感器是通過CMOS或者CCD圖像傳感器來實現的。

對于膠片傳感器來說，由于膠片鹵化銀感光顆粒的隨機性，因此，當采用膠卷傳感器拍攝物體時，即是物體是由規則線條或圖形組成的，但是不會發生莫爾條紋。一般來說，莫爾條紋是兩條線或兩個物體之間以恒定的角度和頻率發生干涉的視覺結果，當人眼無法分辨這兩條線或兩個物體時，只能看到干涉的花紋，這種光學現象就是莫爾條紋。

值得注意的是，對于數字圖像傳感器來說，無論CMOS圖像傳感器還是CCD圖像傳感器，其光感像素通常采用規則排列構成，因此在拍攝由規則條紋或者圖形構成的物體時，通常會出現莫爾條紋。莫爾條紋現象是由于信號取樣頻率接近感光器分辨率所致，通常解決方法用一個低通濾鏡把高于感光器分辨率的信號擋住，其副作用就是降低成像分辨率。因此在設計低通濾鏡時設計師要在分辨率和莫爾條紋之間做一個妥協選擇。

目前一些高端相機和手機（如iPhone）都提供HDR的拍攝模式，傳統的高動態范圍圖像（High-Dynamic Range，簡稱HDR），相比普通的圖像，可以提供更多的動態范圍和圖像細節，根據不同的曝光時間的LDR(Low-Dynamic Range)圖像，利用每個曝光時間相對應最佳細節的LDR圖像來合成最終HDR圖像，能夠更好的反映人真實環境中的視覺效果。

傳統的HDR拍攝模式主要通過改變曝光時間，通常通過3幅不同曝光時間的照片來合成一張HDR的照片。在各個曝光時間下，分別拍攝高感光狀態、中感光狀態、低感光狀態等三種狀態的照片。當拍攝完這三張照片，相機或手機的數字處理系統（DSP系統）接收到這三張照片后，將會對這三張照片進行處理。從每張照片中分別選出最佳的成像區域合成最終的一張優秀照片。

然而需要通過多次拍攝，將獲取的多幅照片來合成一張HDR的照片，因此不可避免地需要較長時間以及較多系統資源來完成。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種通過單次拍攝即可生成高動態范圍圖像的圖像傳感器，不僅加快了拍攝照片的時間，并且節省了系統資源。

為達成上述目的，本發明提供一種單次拍攝生成高動態范圍圖像的圖像傳感器，包括多個像素單元，每個所述像素單元包括多個像素組，每個所述像素組包括至少一個第一像素以及數量大于所述第一像素的多個第二像素；多個開關控制電路，與所述多個像素組一一對應相連，所述開關控制電路用于在同一曝光時間下，將選中的所述像素組的第一像素的感光單元的信號和第二像素的感光單元的信號依次輸出，以在同一曝光時間下分別生成低感光圖像和高感光圖像。

優選的，每一所述開關控制電路包括多個傳輸管、懸浮節點、復位管、源跟隨器和行選通管，所述多個傳輸管與所述像素組的每一個像素的感光單元對應相連；所述多個傳輸管的漏極、所述源跟隨器的柵極、所述復位管的源極連接于所述懸浮節點；所述行選通管用于選中所述像素組，且將所述像素組的第一像素和第二像素的輸出信號依次輸出至外圍電路進行處理，以將所述低感光圖像和高感光圖像合并。