图像传感器的读出系统和读出方法_3

文档序号:8475356阅读:来源:国知局
电路510向所述计数器400发送所 述驱动信号Vcp,所述计数器400在接收到所述驱动信号Vcp时对计数结果进行清零处理。
[0101] 结合参考图6,示出了图3所示读出系统针对图像信号Vpixel进行量化时相关信 号的时序图。
[0102] 在所述读出系统获得图像信号Vpixel的第一时刻Tl之前,所述控制模块200中 的设定单元220已经根据所述获取单元210获得的所述像素阵列1000的亮度,设定了所述 斜坡信号Vramp的电压和产生次数。
[0103] 具体的,本实施例中,针对所述图像信号Vpixel,所述设定单元220根据所述获取 单元210获得的所述亮度,以及读取前一帧图像时所获得的所述斜坡信号Vramp的电压与 产生次数,获得初始电压为Vo、终止电压为Vt的斜坡信号Vramp,且所述斜坡信号Vramp产 生4次。
[0104] 根据所述设定单元220设定的斜坡信号Vramp的电压和产生的次数,所述控制单 元230控制所述行信号产生电路500产生行信号,所述行信号包括所述驱动产生电路510 产生的驱动信号Vcp和所述触发产生电路520产生的触发信号Vcq。
[0105] 本实施例中,由于所述设定单元220获得所述斜坡信号Vramp产生4次,因此所述 触发信号Vcq需要产生4次。
[0106] 需要说明的是,本实施例中,所述驱动信号Vcp和所述触发信号Vcq均为方波脉冲 信号,但是采用方波脉冲信号作为驱动信号Vcp和触发信号Vcq的做法仅为一示例,本发明 对所述驱动信号Vcp和触发信号Vcq的具体形式不做任何限定。
[0107] 在所述设定模块220获得了斜坡信号Vramp的电压和产生次数之后,所述控制模 块230控制所述行信号产生电路500中的驱动产生电路510在第一时刻Tl产生驱动信号 Vcp0
[0108] 所述驱动信号Vcp控制所述像素阵列1000中像素单元1110输出所获得的图像信 号Vpixel ;所述比较器300正相输入端接收到的图像信号Vpixel由复位电压Vrst变化为 信号电压Vsig。
[0109] 需要说明的是,本实施例中,未采用前置放大电路,因此像素单元1110所获得的 图像信号Vpixel低于复位电压Vrst,且电压越低,图像信号Vpixel越强,像素单元1110的 曝光量越大。但是当所述读出系统与所述像素阵列1000之间设置有放大器时,由于放大器 一般为反相放大,即信号越强,放大器的输出结果越大。此时,所述图像信号Vpixel高于复 位电压Vrst,且电压越高,图像信号Vpixel越强,像素曝光量越大。
[0110] 需要说明的是,由于所述驱动信号Vcp还用于控制所述计数器400对计数结果进 行清零,因此在第一时刻Tl时,所述计数器400进行清零,计数结果为0。
[0111] 之后,所述触发产生电路520产生触发信号Vcq,所述触发信号Vcq控制所述斜坡 电路100产生斜坡信号Vramp。
[0112] 本实施例中,由于所述图像信号Vpixel低于复位电压Vrst,为了通过比较所述斜 坡信号Vramp与所述图像信号Vpixel的相对大小而实现对所述图像信号Vpixel的量化, 本实施例中,所述斜坡信号Vramp包括电压线性减小的线性信号Vlin。所述线性信号Vlin 开始时的初始电压Vo大于所述线性信号Vlin停止时的终止电压Vt。
[0113] 需要说明的是,为了维持线性信号Vlin初始值Vo的稳定,所述斜坡电路100还用 于产生位于线性信号Vlin之前的平台信号Vcon,所述平台信号Vcon的电压恒定不变,且所 述平台信号Vcon的电压与所述线性信号Vlin的初始电压Vo相等。
[0114] 因此,本实施例中,所述触发信号Vcq包括用于控制斜坡电路100开始产生所述线 性信号Vlin的线性触发信号Vclin和用于控制所述斜坡电路100开始产生平台信号Vcon 的平台触发信号Vccon。所述触发产生电路520用于产生控制所述线性信号Vlin开始产 生的线性触发信号Vclin ;还用于产生控制所述平台信号Vcon开始产生的平台触发信号 Vccon0
[0115] 具体的,在第二时刻T2,所述触发产生电路520产生平台触发信号Vccon ;所述斜 坡电路100接收到所述平台触发信号Vccon后,开始产生平台信号Vcon0
[0116] 需要说明的是,为了等待所述图像信号Vpixel的稳定,所述斜坡电路100还用于 在第一次平台信号Vcon产生之前,产生恒定电压信号Vc。为了保证后续产生的所述斜坡信 号Vramp能够实现对所述图像信号Vpixel的量化能够实现,所述恒定电压信号Vc的电压 位于所述斜坡信号Vramp初始电压Vo和终止电压Vt之间。具体的,本实施例中,在获得图 像信号Vpixel的第一时刻Tl之后,在产生平台信号Vcon的第二时刻T2之前,所述斜坡电 路100还用于产生恒定电压信号Vc。
[0117] 还需要说明的是,本实施例中,所述线性触发信号Vclin还用于控制所述计数器 400开始计数。具体的,所述触发产生电路520与所述工作时钟相连,向所述工作时钟发送 所述线性触发信号Vclin,所述工作时钟接收到所述线性触发信号Vclin时,开始产生所述 工作时钟信号Vclock ;所述计数器400接收到所述工作时钟信号Vclock时,开始根据所述 比较器300的比较结果Vcomp,开始基于所述工作时钟信号Vclock的计数。所以,所述线性 触发信号Vclin通过控制工作时钟信号Vclock的产生而实现对所述计数器400计数开始 的控制。
[0118] 在第三时刻T3,所述触发产生电路520产生线性触发信号Vclin ;所述斜坡电路 100接收到所述线性触发信号Vclin后,开始产生线性信号Vlin ;所述比较器300比较所述 线性信号Vlin和所述图像信号Vpixel的相对大小;所述线性触发信号Vclin控制所述工 作时钟产生所述工作时钟信号Vclock,所述计数器400在接收到所述工作时钟信号Vclock 时,开始基于比较器300的比较结果Vcomp的计数。
[0119] 需要说明的是,在获得图像信号Vpixel的第一时刻Tl之后,所述比较器300随即 开始比较所述图像信号Vpixel和所述斜坡电路100输出信号的相对大小,持续输出比较结 果Vcomp。但是所述计数器400第三时刻T3之前,未接收到所述工作时钟信号Vclock,因 此不进行计数。
[0120] 还需要说明的是,在所述线性信号Vlin大于所述图像信号Vpixel时,所述比较器 300输出高电压Vh的比较结果Vcomp,所述计数器300进行计数;所述斜坡信号Vcomp小于 所述图像信号Vpixel时,所述比较器300输出低电压Vl的比较结果Vcomp,也就是说比较 器的输出结果反转,所述计数器300停止计数。
[0121] 具体的,在所述线性信号Vlin刚开始产生时,所述线性信号Vlin大于所述图像信 号Vpixel,所述比较器300输出高电压Vh的比较结果Vcomp,所述计数器300进行计数。
[0122] 直到第四时刻T4,所述线性信号Vlin与所述图像信号Vpixel相等,所述比较器 300比较结果Vcomp发生反转,由高电压Vh的比较结果Vcomp转变为低电压Vl的比较结果 Vcomp,所述计数器400停止计数,获得计数结果为d。
[0123] 需要说明的是,为了避免所获得的图像失真,在一帧图像的读取中,读出系统读出 所述像素阵列1000中所有像素单元所产生的斜坡信号Vramp均相同。此外,由于所述像素 阵列1000是逐行输出像素单元的图像信号Vpixel的,而且针对每一列的像素单元,均有一 个计数器与之相对应。因此,本实施例中,在所述读出系统读取所述像素单元1110所获得 的图像信号Vpixel,所述计数器400获得计数结果d后,待与所述像素单元1110同行的所 有像素单元所对应的计数器均停止计数后,所述行信号产生电路500才会再次产生触发信 号Vcq,以触发所述斜坡电路100再一次产生斜坡信号Vramp。
[0124] 本实施例中,在第五时刻T5所述触发产生电路520再次产生平台触发信号Vccon ; 所述斜坡电路100在所述平台触发信号Vccon控制下再次产生平台信号Vcon。在第六时 刻T6所述触发产生电路520再次产生线性触发信号Vclin ;所述斜坡电路100在所述线性 触发信号Vclin的控制下再次产生线性信号Vlin ;所述比较器300再次比较所述线性信号 Vlin和所述图像信号Vpixel的相对大小;所述计数器300在所述线性触发信号Vclin控 制下在计数结果d的基础上进行累积计数。直至第七时刻T7,所述线性信号Vlin再次与所 述图像信号Vpixel相等,所述计数器300停止计数,获得累积像素量化值2d。
[0125] 由于所述设定单元220根据所述获取单元210所获得的亮度,设定本实施例中,针 对所述图像信号Vpixel,所述斜坡信号Vramp需要产生4次。因此,所述触发产生电路520 产生4次触发信号Vcq。
[0126] 具体的,所述4次触发信号Vcq包括4次平台触发信号Vccon和4次线性触发信号 Vclin。每次平台触发信号Vccon和线性触发信号Vclin产生后,均控制所述斜坡电路100 产生一次平台信号Vcon和一次线性信号Vlin,所述比较器300始终比较平台信号Vcon、所 述线性信号Vlin和所述图像信号Vpixel的相对大小;所述计数器400根据所述比较结果 Vcomp基于工作时钟信号Vclock进行累积计数。
[0127] 直至第八时刻T8,第4次触发信号Vcq触发产生的线性信号Vlin产生后,比较器 300第4次比较结果Vcomp反转,所述计数器400获得累积计数值4d,以所述累积计数4d 作为所述图像信号Vpixel的像素量化值Dsig,待与相应像素单元1110同行的所有像素单 元均量化完成的时候,所述计数器400输出所述像素量化值Dsig :Dsig = 4d。
[0128] 需要说明的是,本实施例中由于所述控制模块200中的获取单元210是根据前一 帧图像所有像素位置的所述像素量化值的平均值,获得前一帧图像的平均亮度,并根据所 述平均亮度获得所述像素阵列的亮度,因此所述计数器400在输出所述像素量化值Dsig的 同时,还与所述控制模块200相连,用于将所述像素量化值Dsig发送到所述控制模块200 中,以供读取下一帧图像时,所述获取模块210获得所述亮度。
[0129] 还需要说明的是,本实施例中,所述获取单元210是基于前一帧图像所有像素位 置的所述像素量化值的平均值获得前一帧图像的平均亮度,并根据所述平均亮度获取所述 像素阵列的亮度。所述获取单元210还可以根据多帧历史图像的平均亮度获取所述图像阵 列1000的亮度,还可以根据多帧历史图像像素量化值的平均值获取所述图像阵列的亮度, 本发明对获取单元210获取所述像素阵列亮度的方式不做限定。
[0130] 相应的,本发明还提供一种图像传感器的读出方法,包括:
[0131] 获取所述像素阵列的亮度;根据所述亮度获得斜坡信号Vramp的电压或斜坡信 号Vramp产生次数;获取像素阵列中像素单元输出的图像信号Vpixel ;基于所述斜坡信号 Vramp的电压或斜坡信号Vramp产生次数,产生相应的斜坡信号Vramp ;比较所述图像信号 Vpixel和所述斜坡信号Vramp的相对大小;根据所述比较结果进行计数,以获得所述图像 信号Vpixel的像素量化值。
[0132] 具体的,结合参考图6和图7,图6示出了本发明所提供读出方法读取图像信号 Vpixel时相关信号的时序图;图7示出了本发明所提供图像传感器的读出方法一实施例的 流程图。
[0133] 需要说明的是,所述图像传感器包括像素阵列,所述读出方法用于读取所述像素 阵列中像素单元所获得的图像信号Vpixel。
[0134] 首先执行步骤S100,获取所述像素阵列的亮度。
[0135] 本实施例中,根据前一帧图像的平均亮度获得所述像素阵列的亮度。
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