图像传感器的读出系统和读出方法_4

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具体的,获得 前一帧图像所有像素位置的所述像素量化值并取平均值,并根据所述像素量化值的平均值 获得所述前一帧图像的平均亮度,根据所述平均亮度,获得所述像素阵列的亮度。
[0136] 需要说明的是,本实施例中,是根据前一帧图像所有像素位置的像素量化值的平 均值获得像素阵列的亮度,但是这种做法仅为一示例,本发明对获取所述像素阵列亮度的 方式不做限定。
[0137] 还需要说明的是,当所述像素阵列初次使用时,执行步骤S100,获取所述像素阵列 的亮度的步骤之前,还可以进行测光的步骤,以获得所述像素阵列的亮度,但是本发明对初 始使用时获得所述亮度的方式不做限定。
[0138] 接着执行步骤S200,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。
[0139] 所述斜坡信号Vramp的电压包括:所述斜坡信号Vramp开始时的初始电压Vo以及 所述斜坡信号Vramp停止时的终止电压Vt ;根据所述亮度,获得斜坡信号Vramp的电压的 步骤包括:根据所述亮度,获得所述斜坡信号Vramp的初始电压Vo和终止电压Vt。
[0140] 具体的,当步骤SlOO中所获取的所述像素阵列的亮度达到预先设定的增益阈值 时,维持上一帧图像的图像信号Vpixel读取时所获得的斜坡信号Vramp的电压以及产生次 数不变,在本帧图像读取时依旧采用相同的斜坡信号Vramp电压以及产生次数。
[0141] 当所述亮度未达到预先设定的增益阈值时,先增大所述斜坡信号Vramp的量程, 即扩大所述斜坡信号Vramp起始电压Vo与终止电压Vt的差值。本实施例中,采用保持斜 坡信号Vramp起始电压Vo不变,仅调整斜坡信号Vramp的终止电压Vt的方法以实现快速 调整斜坡信号Vramp量程。
[0142] 当斜坡信号Vramp量程增大到最大值,但所述亮度仍未达到所述增益阈值时,则 增加一次斜坡信号Vramp产生的次数。
[0143] 具体的,本实施例中,读取前一帧图像过程中,获得初始电压Vo、终止电压Vt的斜 坡信号Vramp,所述斜坡信号Vramp的电压为最大值,且所述斜坡信号Vramp输出3次。但 是,执行步骤S100,所获得的亮度仍未达到增益阈值。因此,本实施例中,执行步骤S200获 得维持初始电压Vo、终止电压Vt的斜坡信号Vramp不变,且所述斜坡信号Vramp产生次数 增加一次,即产生4次所述斜坡信号Vramp。
[0144] 需要说明的是,当所述像素阵列初次使用时,可以根据测光步骤获得的所述亮度 设定所述斜坡信号Vramp的电压和产生次数,也可以预先设定默认值,对初次使用时斜坡 信号Vramp的电压和产生次数进行设定,本发明对初次使用时,获得所述斜坡信号Vramp的 电压和产生次数的方法不做限定。
[0145] 之后,执行步骤S310,获取像素阵列中像素单元输出的图像信号Vpixel。
[0146] 需要说明的是,在执行步骤S200,获得斜坡信号Vramp的电压或产生次数的步骤 之后,执行步骤S300,获取像素阵列中像素单元输出的图像信号Vpixel的步骤之前,所述 读出方法还包括:执行步骤S600,产生行信号,所述行信号包括驱动所述像素阵列中各行 像素单元的驱动信号Vcp。
[0147] 本实施例中,步骤S310,获取像素阵列中像素单元输出的图像信号Vpixel的步骤 包括:在所述驱动信号Vcq的控制下,依次驱动所述像素阵列中各行像素单元,在像素单元 被驱动后输出图像信号Vpixel。
[0148] 具体的,在获得了斜坡信号Vramp的电压和产生次数后,在第一时刻Tl产生驱动 信号Vcp ;所述驱动信号Vcp控制所述像素阵列中像素单元输出所获得的图像信号Vpixel ; 所述图像信号Vpixel由复位电压Vrst变化为信号电压Vsig。
[0149] 需要说明的是,本实施例中,在获得图像信号Vpixel之前未进行放大处理,因此 所述信号电压Vsig低于复位电压Vrst,且电压越低,图像信号Vpixel越强,像素单元的曝 光量越大。但是当对图像信号Vpixel进行放大处理时,由于放大处理一般为反相放大,即 信号越强,放大处理的输出结果越大。此时,所述信号电压Vsig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。
[0150] 还需要说明的是,所述驱动信号Vcp还用于控制计数结果清零。具体的,在所述驱 动信号Vcp驱动所述像素阵列中的像素单元的同时,在所述驱动信号Vcp的控制下,对计数 结果清零,以获得被驱动像素单元所产生的图像信号Vpixel的像素量化值。
[0151] 获得图像信号Vpixel之后,执行步骤S320,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。
[0152] 本实施例中,步骤S600中所产生的所述行信号还包括:触发所述斜坡信号Vramp 产生的触发信号Vcq。因此,步骤S320,产生相应的斜坡信号Vramp的步骤包括:在所述触 发信号Vcq控制下,产生相应的斜坡信号Vramp。此外,产生行信号的步骤包括:在第一时 刻Tl产生驱动信号Vcp,在第二时刻T2产生触发信号Vcq ;所述第二时刻T2晚于所述第一 时刻T1。
[0153] 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。
[0154] 本实施例中,由于图像信号Vpixel低于复位电压Vrst,为了通过比较斜坡信号 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。步骤S320,产生斜坡信号 Vramp的步骤包括:产生线性信号Vlin。
[0155] 需要说明的是,为了维持线性信号Vlin初始值Vo的稳定,执行步骤S310获取图 像信号Vpixel的步骤之后,执行步骤S320产生相应的斜坡信号Vramp的步骤之前,所述读 出方法还包括:在线性信号Vlin开始之前,产生电压恒定不变的平台信号Vcon,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。
[0156] 因此,本实施例中,所述触发信号Vcq包括用于控制所述线性信号Vlin开始产生 的线性触发信号Vclin和用于控制所述平台信号Vcon开始产生的平台触发信号Vccon。
[0157] 具体的,在第二时刻T2,执行步骤S600,产生行信号的步骤还包括:产生平台触发 信号Vccon ;在所述平台触发信号Vccon的控制下,开始产生平台信号Vcon。
[0158] 需要说明的是,为了等待所述图像信号Vpixel的稳定,执行步骤S310获得图像信 号Vpixel的步骤之后,执行步骤S320产生斜坡信号Vramp的步骤之前,所述读出方法还包 括:在产生平台信号Vcon之前产生恒定电压信号Vc,所述恒定电压信号Vc的电压值位于 所述线性信号Vlin的初始电压Vo和终止电压Vt之间。
[0159] 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,产生恒定电压信号Vc。
[0160] 获得所述图像信号Vpixel和所述斜坡信号Vramp之后,执行步骤S400,比较所述 图像信号Vpixel和所述斜坡信号Vramp的相对大小。
[0161] 本实施例中,步骤S400,比较所述图像信号Vpixel和所述斜坡信号Vramp的相对 大小的步骤包括:比较所述图像信号Vpixel和所述线性信号Vlin的相对大小:当所述线 性信号Vlin大于所述图像信号Vpixel时,获得高电压Vh的比较结果Vcomp ;当所述线性 信号Vlin小于所述图像信号时,获得低电压Vl的比较结果Vcomp。
[0162] 在比较所述图像信号Vpixel和所述斜坡信号Vramp相对大小的同时,执行步骤 S500,根据所述比较结果Vcomp开始计数,以获得所述图像信号Vpixel的像素量化值Dsig。
[0163] 本实施例中,根据所示比较结果Vcomp开始计数的步骤包括:在所述线性信号 Vlin开始时,基于所述比较结果Vcomp开始计数:当获得高电压Vh的比较结果Vcomp时, 进行计数。获得像素量化值的步骤包括:当所述图像信号Vpixel和所述线性信号Vlin的 相对大小发生反转时停止计数,并以累积计数值获得像素量化值Dsig :当获得低电压Vl的 比较结果Vcomp时,也就是说所述图像信号Vpixel和所述线性信号Vlin的相对大小发生 反转时停止计数,并以累积计数值,获得像素量化值。
[0164] 需要说明的是,本实施例中,所述触发信号Vcq还用于控制开始计数。因此步骤 S500,根据所述比较结果Vcomp开始计数的步骤还包括:在所述触发信号Vcq的控制下,根 据所述比较结果Vcomp开始计数。
[0165] 还需要说明的是,所述工作时钟信号Vclock在所述触发信号Vcq的控制下形成。 具体的,接收到所述工作时钟信号Vclock时,根据所述比较结果Vcomp,开始基于所述工作 时钟信号Vclock计数。因此,所述触发信号Vcq通过控制工作时钟信号Vclock的产生,以 控制计数的开始。
[0166] 本实施例中,在第三时刻T3,产生线性触发信号Vclin;在所述线性触发信号 Vclin的控制下,开始产生线性信号Vlin ;开始产生线性信号Vlin后,比较所述线性信号 Vlin和所述图像信号Vpixel的相对大小;与此同时,在线性触发信号Vclin的控制下, 开始产生工作时钟信号Vclock,根据所述比较结果Vcomp,开始基于所述工作时钟信号 Vclock的计数。
[0167] 需要说明的是,在获得图像信号Vpixel的第一时刻Tl之后,随即开始比较所述图 像信号Vpixel和所述恒定电压信号Vc以及所述平台信号Vcon的相对大小,持续输出比较 结果Vcomp。在第三时刻T3之前,并未形成所述工作时钟信号Vclock,因此不进行计数。
[0168] 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,获得高电压 Vh的比较结果Vcomp,进行计数;所述斜坡信号Vcomp小于所述图像信号Vpixel时,获得低 电压Vl的比较结果Vcomp,也就是说比较器的输出结果反转,停止计数。
[0169] 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,获得高电压Vh的比较结果Vcomp,进行计数。
[0170] 直到第四时刻T4,所述线性信号Vlin与所述图像信号Vpixel相等,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,停止 计数,获得计数结果为d。
[0171] 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,读出所述像素 阵列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,均独立计数。因此本实施 例中,在获得计数结果d后,需待与所述像素单元同行的所有像素单元图像信号Vpixel的 读取均停止计数后,才会再次产生触发信号Vcq,以再一次产生斜坡信号Vramp。
[0172] 本实施例中,在第五时刻T5,再次产生平台触发信号Vccon ;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,再次产生线性触发信号Vclin ;在 所述线性触发信号Vclin控制下,再次产生线性信号Vlin ;再次比较所述线性信号Vlin和 所述图像信号Vpixel的相对大小;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17,所述线
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