性信号Vlin再次与所述图像信号Vpixel相 等，停止计数，获得累积像素量化值2d。
[0173] 由于在步骤S200中，根据步骤SlOO所获得的亮度，设定本实施例中，读取所述图 像信号Vpixel时，所述斜坡信号Vramp产生4次。因此，本实施例中，需产生4次触发信号 Vcq0
[0174] 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。每次平台触发信号Vccon和线性触发信号Vclin产生后，均产生一次平台信号Vcon和 一次线性信号Vlin，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，根据所述比较结果Vcomp进行基于工作时钟信号Vclock的累积计数。
[0175] 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，比较结 果Vcomp第4次发生反转，获得累积计数值4d，以所述累积计数值4d作为所述图像信号 Vpixel的像素量化值Dsig。待与相应像素单元同行的所有图像信号均读取完成后，输出所 述像素量化值Dsig :Dsig = 4d。
[0176] 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 在输出累积计数的像素量化值Dsig :Dsig = 4d的同时，还需保存所述像素量化值，以供下 一帧图像读取时，获得所述亮度。
[0177] 还需要说明的是，本实施例中，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。 还可以根据多帧历史图像的平均亮度获取所述图像阵列的亮度，或者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，本发明对获取所述像素阵列亮度的方式不做 限定。
[0178] 综上，本发明通过控制模块获取所述像素阵列的亮度，并根据所述亮度获得斜坡 信号的电压和产生次数，从而控制斜坡电路产生相应的斜坡信号，从而实现在增大所述图 像信号相对应的像素量化值。所述图像信号包括有规律的信号以及无规律的噪声，当图像 信号被放大时，能够提高有规律的信号强度，由于噪声的随机性使噪声无法随着图像信号 的放大而放大，因此增大所述图像信号相对应的像素量化值能够提高系统的信噪比。本发 明在不提高系统成本与系统功耗，不降低帧率，不降低分辨率的情况下，提高了信号强度， 改善了图像信号的信噪比，提高了图像质量，扩展了图像传感器的使用。此外，在本发明的 可选方案中，采用前一帧图像的平均亮度获得所述图像阵列的亮度，并根据所述亮度，获得 斜坡信号的电压或斜坡信号的产生次数。所述控制模块通过多次迭代的方式调整所述斜坡 信号的电压和产生次数，在不增加资源耗费的情况下，提高了读出系统的读出速度，提高了 图像传感器的性能。进一步，在本案的可选方案中，还可以采用行信号控制所述斜坡电路和 所述计数器，使所述斜坡信号的产生和所述计数器开始计数实现同步开始，提高了读出系 统对图像信号的量化精度，提高了图像传感器获取图像的质量。
[0179] 虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本 发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所 限定的范围为准。
【主权项】
1. 一种图像传感器的读出系统，所述图像传感器包括像素阵列，所述读出系统用于读 取像素阵列中像素单元所获得的图像信号，其特征在于，包括： 斜坡电路，用于产生斜坡信号； 控制模块，用于获取所述像素阵列的亮度，并根据所述亮度获得斜坡信号的电压或斜 坡信号产生次数，并控制所述斜坡电路产生相应电压或相应次数的斜坡信号； 比较器，用于比较所述图像信号和斜坡信号的相对大小； 计数器，用于根据所述比较器的比较结果进行计数，获得像素量化值。
2. 如权利要求1所述的读出系统，其特征在于，所述控制模块包括： 获取单元，用于获取所述像素阵列的亮度； 设定单元，用于根据所述获取单元获得的亮度，获得斜坡信号的电压或斜坡信号的产 生次数； 控制单元，用于控制像素阵列中像素单元输出所获得的图像信号；用于根据所述设定 单元获得的斜坡信号的电压或斜坡信号产生次数，控制所述斜坡电路产生相应电压或相应 次数的斜坡信号。
3. 如权利要求2所述的读出系统，其特征在于，所述获取单元根据多帧历史图像的平 均亮度获取所述像素阵列的亮度。
4. 如权利要求2所述的读出系统，其特征在于，所述获取单元根据前一帧图像的平均 亮度获取所述像素阵列的亮度。
5. 如权利要求2所述的读出系统，其特征在于，所述获取单元根据历史图像的像素量 化值，获取所述像素阵列的亮度。
6. 如权利要求2所述的读出系统，其特征在于，所述斜坡信号的电压包括：斜坡信号开 始时的初始电压、斜坡信号停止时的终止电压； 所述设定单元用于根据所述亮度获得斜坡信号的初始电压和终止电压。
7. 如权利要求1所述的读出系统，其特征在于，所述读出系统还包括行信号产生电路， 所述行信号产生电路包括： 驱动产生电路，用于产生驱动所述像素阵列中像素单元的驱动信号； 触发产生电路，用于根据控制模块获得的斜坡信号产生次数，产生触发所述斜坡电路 产生斜坡信号的触发信号。
8. 如权利要求7所述的读出系统，其特征在于，所述驱动产生电路在第一时刻产生驱 动信号，所述触发产生电路在第二时刻产生触发信号，所述第二时刻晚于所述第一时刻。
9. 如权利要求7所述的读出系统，其特征在于，所述驱动产生电路与所述计数器相连， 用于向所述计数器发送所述驱动信号，所述计数器在接收到所述驱动信号时对计数结果清 零。
10. 如权利要求7所述的读出系统，其特征在于，所述触发产生电路用于产生触发信号 以控制所述计数器开始计数。
11. 如权利要求7所述的读出系统，其特征在于，所述斜坡信号包括电压线性减小的线 性信号； 所述触发产生电路，用于产生控制所述线性信号开始产生的线性触发信号，所述线性 触发信号还用于控制所述计数器开始计数； 所述计数器在所述线性触发信号的控制下基于比较器的比较结果开始计数； 在所述比较器的比较结果反转时停止计数，并以累积计数值获得像素量化值。
12. 如权利要求11所述的读出系统，其特征在于，所述线性信号大于所述图像信号时， 所述比较器输出高电压的比较结果，所述计数器进行计数； 所述线性信号小于所述图像信号时，所述比较器输出低电压的比较结果，所述计数器 停止计数。
13. 如权利要求11所述的读出系统，其特征在于，所述线性信号开始时的电压为初始 电压，所述斜坡电路还用于产生位于线性信号之前的平台信号，所述平台信号的电压恒定 不变，且与所述初始电压相等； 所述触发产生电路，还用于产生控制所述平台信号开始产生的平台触发信号。
14. 如权利要求13所述的读出系统，其特征在于，所述线性信号停止时的电压为终止 电压； 所述斜坡电路还用于产生位于所述平台信号之前的恒定电压信号，所述恒定电压信号 的电压位于初始电压和终止电压之间。
15. -种图像传感器的读出方法，所述图像传感器包括像素阵列，所述读出方法用于读 取像素阵列中像素单元所获得的图像信号，其特征在于，包括： 获取所述像素阵列的亮度； 根据所述亮度获得斜坡信号的电压或斜坡信号产生次数； 获取像素阵列中像素单元输出的图像信号； 基于所述斜坡信号的电压或斜坡信号产生次数，产生相应的斜坡信号； 比较所述图像信号和所述斜坡信号的相对大小； 根据所述比较结果进行计数，以获得所述图像信号的像素量化值。
16. 如权利要求15所述的读出方法，其特征在于，获取所述图像阵列的亮度的步骤包 括：根据多帧历史图像的平均亮度获取所述图像阵列的亮度。
17. 如权利要求15所述的读出方法，其特征在于，获取所述图像阵列的亮度的步骤包 括：根据前一帧图像的平均亮度获取所述图像阵列的亮度。
18. 如权利要求15所述的读出方法，其特征在于，获取所述图像阵列的亮度的步骤包 括：根据历史图像的像素量化值获取所述图像阵列的亮度。
19. 如权利要求15所述的读出方法，其特征在于，所述斜坡信号的电压包括：斜坡信号 开始时的初始电压、斜坡信号停止时的终止电压； 根据所述亮度获得斜坡信号的电压的步骤包括：根据所述亮度获得所述斜坡信号的初 始电压和终止电压。
20. 如权利要求15所述的读出方法，其特征在于，获得斜坡信号产生次数的步骤之后， 获取图像信号的步骤之前，所述读出方法还包括： 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和触发所 述斜坡信号产生的触发信号； 获取像素阵列中像素单元输出的图像信号的步骤包括：在所述驱动信号的控制下，依 次驱动所述像素阵列中各行像素单元，像素单元被驱动后输出图像信号； 产生相应的斜坡信号的步骤包括：在所述触发信号的控制下，产生相应的斜坡信号； 所述触发信号还用于控制开始计数；根据所述比较结果进行计数的步骤包括：在所述 触发信号的控制下，根据所述比较结果开始计数。
21. 如权利要求20所述的读出方法，其特征在于，产生行信号的步骤包括：在第一时刻 产生驱动信号，在第二时刻产生触发信号；所述第二时刻晚于所述第一时刻。
22. 如权利要求20所述的读出方法，其特征在于，获取像素阵列中像素单元输出的图 像信号的步骤还包括：在所述驱动信号控制下，对计数结果清零，以获得被驱动的像素单元 所产生的图像信号的像素量化值。
23. 如权利要求15所述的读出方法，其特征在于，所述斜坡信号包括电压线性减小的 线性信号，产生斜坡信号的步骤包括：产生线性信号； 比较所述图像信号和所述斜坡信号的相对大小的步骤包括：比较所述图像信号和所述 线性信号的相对大小； 根据所示比较结果开始计数的步骤包括：在所述线性信号开始时，基于所述比较结果 开始计数； 获得像素量化值的步骤包括：当所述图像信号和所述线性信号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。
24. 如权利要求23所述的读出方法，其特征在于，比较所述图像信号和所述斜坡信号 的相对大小的步骤包括： 所述线性信号大于所述图像信号时，获得高电压的比较结果，根据所述比较结果进行 计数； 所述线性信号小于所述图像信号时，获得低电压的比较结果，根据所述比较结果停止 计数。
25. 如权利要求23所述的读出方法，其特征在于，所述线性信号开始时的电压为初始 电压，所述初始电压大于所述图像信号； 获取图像信号的步骤之后，产生斜坡信号的步骤之前，所述读出方法还包括：在线性信 号开始之前产生电压恒定不变的平台信号，所述平台信号的电压与所述线性信号的初始电 压相等。
26. 如权利要求25所述的读出方法，其特征在于，所述线性信号停止时的电压为终止 电压； 获取图像信号的步骤之后，产生斜坡信号的步骤之前，所述读出方法还包括：在产生平 台信号之前产生恒定电压信号，所述恒定电压信号的电压位于所述线性信号的初始电压和 终止电压之间。
【专利摘要】一种图像传感器的读出系统和读出方法，包括：斜坡电路，用于产生斜坡信号；控制模块，用于获取像素阵列的亮度，并根据亮度获得斜坡信号的电压或斜坡信号产生次数，并控制斜坡电路产生相应电压或相应次数的斜坡信号；比较器，用于比较图像信号和斜坡信号的相对大小；计数器，用于根据比较器的比较结果进行计数，获得像素量化值。本发明通过控制模块获取像素阵列的亮度，并根据亮度获得斜坡信号的电压和产生次数，从而控制斜坡电路产生相应的斜坡信号，从而实现在增大图像信号相对应的像素量化值。本发明在不提高系统成本与系统功耗，不降低帧率，不降低分辨率的情况下，提高了信号强度，改善了图像信号的信噪比。
【IPC分类】H04N5-374, H04N5-378
【公开号】CN104796637
【申请号】CN201510185837
【发明人】任张强
【申请人】昆山锐芯微电子有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月17日