[發(fā)明專利]一種圖像傳感器及其輸出電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711062079.0
• 申請(qǐng)日: 2017-10-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107659762B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龔勁峰;常建光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 德淮半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號(hào): H04N5/225
• 分類號(hào): H04N5/225;H04N5/235
• 代理公司: 11227 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 張振軍;吳敏<國(guó)際申請(qǐng)>=<國(guó)際公布>=

一種圖像傳感器及其輸出電路，所述輸出電路包括：斜坡信號(hào)生成電路，適于輸出斜坡電壓，所述斜坡電壓隨時(shí)間線性變化；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，接入來(lái)自像素陣列的像素電壓和斜坡電壓，適于根據(jù)所述像素電壓與斜坡電壓相等時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻得到所述像素電壓的像素?cái)?shù)字信號(hào)；控制模塊，適于控制所述斜坡信號(hào)生成電路針對(duì)奇數(shù)行和偶數(shù)行的像素電壓提供具有不同斜率的斜坡電壓。采用本發(fā)明技術(shù)方案在實(shí)現(xiàn)圖像傳感器寬動(dòng)態(tài)范圍的同時(shí)，簡(jiǎn)化了控制時(shí)序的復(fù)雜度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種圖像傳感器及其輸出電路。

背景技術(shù)

圖像傳感器是相機(jī)的重要組成部分。傳統(tǒng)相機(jī)中圖像傳感器是通過(guò)膠片來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而現(xiàn)代數(shù)碼相機(jī)中，圖像傳感器是通過(guò)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary MetalOxide Semiconductor，簡(jiǎn)稱CMOS)或者電荷耦合元件(Charge-coupled Device，簡(jiǎn)稱CCD)圖像傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。像素電路是圖像傳感器實(shí)現(xiàn)感光的核心器件，通常可以包括實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的光電二極管。圖像傳感器中還可以包括一系列作用為傳輸、信號(hào)轉(zhuǎn)換和放大、控制的電路模塊。為了能在強(qiáng)光與弱光下均能得到優(yōu)秀的圖像質(zhì)量，研究人員采用了一切可能的技術(shù)來(lái)提高圖像傳感器像素的動(dòng)態(tài)范圍。

目前，高端相機(jī)和手機(jī)都可以提供高動(dòng)態(tài)范圍(High Dynamic Range，簡(jiǎn)稱HDR)的拍攝模式，可以提供更多的動(dòng)態(tài)范圍和圖像細(xì)節(jié)。具體方法是先基于不同的曝光時(shí)間攝取低動(dòng)態(tài)范圍(Low Dynamic Range，簡(jiǎn)稱LDR)的圖像，再利用每個(gè)LDR圖像的曝光時(shí)間所對(duì)應(yīng)的最佳細(xì)節(jié)進(jìn)行合成，最終產(chǎn)生一個(gè)HDR的圖像。該方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠更好地反映人在真實(shí)環(huán)境中的視覺(jué)效果；缺點(diǎn)是需要拍攝多幀(通常是3張)圖像來(lái)合成一張高動(dòng)態(tài)范圍的圖像，而且在針對(duì)動(dòng)態(tài)圖像拍攝時(shí)，可能出現(xiàn)模糊不清的問(wèn)題，不同圖像拍攝的時(shí)間間隔也不易控制。

為克服上述問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)中進(jìn)一步采用了基于拍攝的一幀圖像的方式，在拍攝時(shí)，通過(guò)控制快門(mén)指針(shutter pointer)，控制針對(duì)圖像傳感器中像素陣列的奇數(shù)行和偶數(shù)行分別利用不同的曝光時(shí)間，得到兩幅子幀圖像，然后把兩幅子幀圖像利用合適的算法合并，以實(shí)現(xiàn)寬動(dòng)態(tài)范圍成像。該方法的缺點(diǎn)是對(duì)不同曝光時(shí)間的時(shí)序控制比較復(fù)雜，也同時(shí)帶來(lái)了更大的電路規(guī)模和面積。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是如何在實(shí)現(xiàn)圖像傳感器寬動(dòng)態(tài)范圍的同時(shí)，簡(jiǎn)化控制時(shí)序的復(fù)雜度。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種圖像傳感器的輸出電路，所述輸出電路包括：斜坡信號(hào)生成電路，適于輸出斜坡電壓，所述斜坡電壓隨時(shí)間線性變化；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，接入來(lái)自像素陣列的像素電壓和斜坡電壓，適于根據(jù)所述像素電壓與斜坡電壓相等時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻得到對(duì)應(yīng)于所述像素電壓的像素?cái)?shù)字信號(hào)；控制模塊，適于控制所述斜坡信號(hào)生成電路針對(duì)所述像素陣列中奇數(shù)行和偶數(shù)行的像素電壓提供具有不同斜率的斜坡電壓。

可選地，所述斜坡信號(hào)生成電路包括：斜坡生成器，適于輸出初始斜坡電壓，所述初始斜坡電壓隨時(shí)間線性變化；增益電路，適于按照增益系數(shù)對(duì)所述初始斜坡電壓進(jìn)行放大。

可選地，所述控制模塊適于控制所述斜坡生成器針對(duì)所述像素陣列中奇數(shù)行和偶數(shù)行的像素電壓產(chǎn)生斜率不同的初始斜坡電壓，且控制所述增益電路針對(duì)所述像素陣列中奇數(shù)行和偶數(shù)行的像素電壓提供相同的增益系數(shù)，以使得所述斜坡信號(hào)生成電路針對(duì)所述像素陣列中奇數(shù)行和偶數(shù)行的像素電壓提供具有不同斜率的斜坡電壓。

可選地，所述控制模塊適于控制所述斜坡生成器針對(duì)所述像素陣列中奇數(shù)行和偶數(shù)行的像素電壓產(chǎn)生斜率相同的初始斜坡電壓，且控制所述增益電路針對(duì)所述像素陣列中奇數(shù)行和偶數(shù)行的像素電壓提供不同的增益系數(shù)，以使得所述斜坡信號(hào)生成電路針對(duì)所述像素陣列中奇數(shù)行和偶數(shù)行的像素電壓提供具有不同斜率的斜坡電壓。