[發(fā)明專利]應用于CMOS圖像傳感器的動態(tài)擴展方法

在審

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• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN110809122A
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發(fā)明（設計）人: 李明;李夢萄;呂玉冰;周亞軍;劉戈揚;任思偉
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十四研究所
• 主分類號: H04N5/374
• 分類號: H04N5/374;H04N5/378
• 代理公司: 重慶樂泰知識產權代理事務所(普通合伙) 50221
• 代理人: 林慰敏

1.一種應用于CMOS圖像傳感器的動態(tài)擴展方法，其中，CMOS圖像傳感器采用雙增益像素電路，其特征在于，所述動態(tài)擴展方法包括以下步驟：

步驟S101、通過像素控制時序使雙增益像素電路處于高增益模式，之后，CMOS圖像傳感器對外部幀請求信號進行檢測，當檢測到外部幀請求信號時，產生首幀的控制時序；

步驟S102、控制時序使像素電路復位；

步驟S103、CMOS圖像傳感器在內部曝光模式下進行曝光；

步驟S104、達到預定的曝光時間后，曝光結束，行選擇信號RS切換到高電平，先讀取復位高電平信號，然后再讀取有效高電平信號，完成像素信號的讀取；

步驟S105、曝光控制單元開始統(tǒng)計幀內飽和的像素數(shù)量及幀內最大非飽和電壓值；

步驟S106、判斷飽和像素的數(shù)量是否大于0；如果飽和像素的數(shù)量大于0，執(zhí)行步驟S107；否則，執(zhí)行步驟S108；

步驟S107、將飽和像素的數(shù)量與數(shù)量閾值進行比較，并根據(jù)比較結果確定下一幀的曝光時間，執(zhí)行步驟S109；

步驟S108、將最大非飽和電壓幅值與電壓閾值進行比較，并根據(jù)比較結果確定下一幀的曝光時間，執(zhí)行步驟S109；

步驟S109、根據(jù)下一幀的曝光時間產生相應的控制時序，返回步驟S102開始下一幀的曝光。

2.根據(jù)權利要求1所述的應用于CMOS圖像傳感器的動態(tài)擴展方法，其特征在于，在曝光時，如果是首幀曝光，CMOS圖像傳感器按曝光初始時間進行曝光；對于非首幀曝光，由該幀的控制時序決定曝光時間。

3.根據(jù)權利要求2所述的應用于CMOS圖像傳感器的動態(tài)擴展方法，其特征在于，CMOS圖像傳感器根據(jù)曝光寄存器的值確定曝光初始時間；利用通信總線能夠設置曝光寄存器的值，從而調整曝光初始時間，如果未設置曝光寄存器的值，則根據(jù)曝光寄存器的默認值確定曝光初始時間。

4.根據(jù)權利要求1所述的應用于CMOS圖像傳感器的動態(tài)擴展方法，其特征在于，所述雙增益像素電路包括復位控制晶體管(1)、高增益控制晶體管(2)、電荷電壓轉換控制晶體管(3)、讀出電平調節(jié)晶體管(4)、行選控制晶體管(5)、反偏光電二極管(6)和電容(7)，所述復位控制晶體管(1)的漏極連接供電電源VDD，柵極連接復位信號Reset，源極與高增益控制晶體管(2)的漏極電連接，所述高增益控制晶體管(2)的柵極連接控制時序增益控制信號HDR，源極與電荷電壓轉換控制晶體管(3)的漏極電連接，所述電荷電壓轉換控制晶體管(3)的漏極通過電容(7)接地，柵極連接電荷轉換信號TX，源極與反偏光電二極管(6)的負端電連接，所述反偏光電二極管(6)的正端接地；所述電荷電壓轉換控制晶體管(3)的漏極還與讀出電平調節(jié)晶體管(4)的柵極電連接，所述讀出電平調節(jié)晶體管(4)的漏極連接供電電源VDD，源極與行選控制晶體管(5)的漏極電連接，所述行選控制晶體管(5)的柵極連接行選擇信號RS，源極連接輸出端口Vout。

5.根據(jù)權利要求1所述的應用于CMOS圖像傳感器的動態(tài)擴展方法，其特征在于，當飽和像素的數(shù)量大于0時，將飽和像素的數(shù)量與數(shù)量閾值進行比較，如果飽和像素的數(shù)量超過了數(shù)量閾值，則減少下一幀圖像的預定曝光時間，反之，則按照原來的曝光時間進行下一幀圖像的曝光。

6.根據(jù)權利要求5所述的應用于CMOS圖像傳感器的動態(tài)擴展方法，其特征在于，所述數(shù)量閾值為圖像有效輸出像素陣列中像素數(shù)量的一半。

7.根據(jù)權利要求1所述的應用于CMOS圖像傳感器的動態(tài)擴展方法，其特征在于，當飽和像素的數(shù)量等于0時，將最大非飽和電壓幅值與電壓閾值進行比較，如果最大非飽和電壓幅值小于電壓閾值，則增加下一幀圖像的預定曝光時間，反之，則按照原來的曝光時間進行下一幀圖像的曝光。

8.根據(jù)權利要求7所述的應用于CMOS圖像傳感器的動態(tài)擴展方法，其特征在于，所述電壓閾值為ADC的半量程。