专利名称：在图像传感器中获得高动态范围图像的方法及图像传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像传感器领域，具体为在图像传感器中获得高动态范围图像的方法 及图像传感器。
背景技术：
目前获取高动态范围图像的方法基本上是基于图像数据处理获取静态的高动态 范围图像。方法是对感光像素阵列的所有行进行长时间曝光，获得整帧的长时间曝光信 号，并将获得的长时间曝光信号存储到特定的存储空间；对感光像素阵列的所有行进行短 时间曝光，获得整帧的短时间曝光信号；将获得的短时间曝光信号与存储于特定的存储空 间中的长时间曝光信号进行合成，采基于此的高动态范围图像获取方式需要存取整帧的曝 光信号，耗费较多的存储资源。
发明内容
本发明要解决的技术问题为现有的获取高动态范围图像的方法，要存储多帧的 图像信息，耗费较多的存储资源。为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案在图像传感器中获得高动态范围图像的方法，所述图像传感器包括排列为行和列 的感光像素阵列，其特征在于，该方法包括A、对感光像素阵列每行分配长曝光时间和短曝光时间，其中所有行内感光像素的 长曝光时间或短曝光时间相同；B、以长曝光时间对第一当前行进行长时间曝光，采样第一当前行的长时间曝光信 号；对第一当前行进行复位；对第二前行进行复位，开始第二前行短时间曝光；将采样的第 一当前行长时间曝光信号逐列读取，并转换为数字第一当前行长时间曝光信号；将数字第 一当前行长时间曝光信号存储至相应的存储空间，并覆盖存储于存储空间的第一前行数 据；C、终止第二前行短时间曝光；采样第二前行的短时间曝光信号，将采样的第二前 行短时间曝光信号逐列读取，并转换为数字第二前行短时间曝光信号；将数字第二前行短 时间曝光信号与存储于存储空间中的数字第二前行长时间曝光信号进行合成并输出；D、以长曝光时间对第二当前行进行长时间曝光，采样第二当前行长时间曝光信 号；对第二当前行进行复位；对第一当前行进行复位，开始第一当前行短时间曝光；将采样 的第二当前行长时间曝光信号逐列读取，并转换为数字第二当前行长时间曝光信号；将数 字第二当前行长时间曝光信号存储于相应的存储空间，并覆盖存储于存储空间的第二前行 数据；E、采样第一当前行的短时间曝光信号，终止第一当前行短时间曝光；将采样的第 一当前行短时间曝光信号逐列读取，并转换为数字第一当前行短时间曝光信号；将数字第 一当前行短时间曝光信号与存储于存储空间中的数字第一当前行长时间曝光信号进行合成并输出；F、以步骤B、C、D、E对整个感光像素阵列进行处理。进一步地，所述感光像素阵列每一行长时间曝光信号的读取与每一行短时间曝光 信号的读取时间相同；所述感光像素阵列每一行的短曝光时间，为每一行长时间曝光信号 或短时间曝光信号的采样的和读取的时间之和。进一步地，第一当前行的长曝光时间的开始，与第二当前行长曝光时间的开始，相 隔一行长时间曝光信号或短时间曝光信号的采样时间和读取所用时间的两倍。进一步地，所述第二当前行的前一行为第一当前行，所述第一当前行的前一行为 第二前行，第二前行的前行为第一前行。进一步地，在以短曝光时间对第二前行进行短时间曝光的期间，将采样的第一当 前行长时间曝光信号逐列读取，并转换为数字第一当前行长时间曝光信号，并存储至相应 的存储空间；数字第一当前行长时间曝光信号覆盖存储于存储空间的第一前行数据。进一步地，在以短曝光时间对第一当前行进行短时间曝光的期间；将采样的第二 当前行长时间曝光信号逐列读取，并转换为数字第二当前行长时间曝光信号，并存储于相 应的存储空间；数字第二当前行长时间曝光信号覆盖存储于存储空间的第二前行数据。进一步地，当对第一当前行进行短时间曝光时，与其相邻的下一行已经被复位。进一步地，所述将长时间曝光信号和短时间曝光信号进行合成的方法满足下列公 式Zij = ΑΦΧυ+ΒΦΥυ，其中Α+Β = 1且A彡0，B彡0，A、B为权重系数，Xij为位于第i 行第j列感光像素的长时间曝光信号，Yu为位于第i行第j列感光像素的短时间曝光信号。优选地，权重系数A = B = 0. 5。图像传感器，包括排列为行和列的感光像素阵列，根据长曝光控制信号，以长曝光时间对第一当前 行或第二当前行进行长时间曝光；根据长时间曝光采样信号，采样第一当前行或第二长时 间曝光信号；根据复位信号，对第一当前行或第二当前行进行复位；根据短曝光控制信号， 以短曝光时间对第一当前行或第二当前行进行短时间曝光，根据短时间曝光采样信号，采 样第一当前行或第二当前行短时间曝光信号；曝光信号读取单元，根据长曝光读取控制信号逐列读取采样的第一当前行长时间 曝光信号并输出；根据短曝光读取控制信号逐列读取采样的第一当前行短时间曝光信号并 输出；根据长曝光读取控制信号逐列读取采样的第二当前行长时间曝光信号并输出；根据 短曝光读取控制信号逐列读取采样的第二当前行短时间曝光信号并输出；模数转换单元，将逐列读取后的第一当前行长时间曝光信号和第一当前行短时间 曝光信号转换为数字第一当前行长时间曝光信号和数字第一当前行短时间曝光信号，并输 出；将逐列读取后的第二当前行长时间曝光信号和第二当前行短时间曝光信号转换为数字 第二当前行长时间曝光信号和数字第二当前行短时间曝光信号，并输出；存储单元，用以将第一当前行数字长时间曝光信号存储至相应的存储空间，并覆 盖存储于存储空间的第一前行数据；用以将第二当前行数字长时间曝光信号存储至相应的 存储空间，并覆盖存储于存储空间的第二前行数据；合成单元，用以将第一当前行数字短时间曝光信号与存储于存储空间中相应的第一当前行数字长时间曝光信号进行合成并输出；用以将第二当前行数字短时间曝光信号与 存储于存储空间中相应的第二当前行数字长时间曝光信号进行合成并输出；时序控制单元，用以产生长曝光控制信号，短曝光控制信号，长曝光读取控制信 号，短曝光读取控制信号，复位信号，长时间曝光采样信号，短时间曝光采样信号；行/列译码单元，用以对时序控制单元产生的长曝光控制信号，短曝光控制信号， 长曝光读取控制信号，短曝光读取控制信号，复位信号，长时间曝光采样信号，短时间曝光 采样信号进行行/列译码并输出至感光像素阵列。进一步地，将第一当前行的数字短时间曝光信号与存储于存储空间中相应的第一 当前行数字长时间曝光信号进行合成；以及将第二当前行的数字短时间曝光信号与存储于 存储空间中相应的第二当前行数字长时间曝光信号进行合成；满足下列公式Zi, j = ΑΦΧυ+ΒΦΥυ，其中 Α+Β = 1 且 A > 0，B > 0，A、B 为权重系数，Xij 为位于第 i行第j列感光像素的长时间曝光信号，Yij为位于第i行第j列感光像素的短时间曝光信 号。优选地，，权重系数A = B = 0. 5。进一步地，所述感光像素阵列包括排列成行和列的感光像素单元，所述像素单元 包括用于产生光电荷的光检测元件；用于存储所述光电荷的存储装置；采样晶体管；采样晶体管的源极与所述存储装置电连接；采样晶体管的栅极与行 /列译码单元匹配电连接；在采样晶体管的栅极接收长时间曝光采样信号或短时间曝光 采样信号时，响应于接收到的采样信号，将由光检测元件产生的光电荷转移到所述存储装 置；复位晶体管；复位晶体管的漏极与电源电相连，复位晶体管与采样晶体管的源极 以及存储装置电连接；复位晶体管的栅极与行/列译码单元匹配电连接；在复位晶体管的 栅极接收复位信号时，响应于所接收的复位信号将所述存储装置的电荷设置到期望值以及 将存储在存储装置中的电荷放电以复位存储装置；驱动晶体管；驱动晶体管的漏极与电源电连接；驱动晶体管的栅极与复位晶体管 的源极电连接；驱动晶体管响应于加载至其栅极的信号作为源跟随缓冲放大器；选通晶体管；选通晶体管的漏极与驱动晶体管的源极电连接；选通晶体管的栅极 与行/列译码单元匹配电连接；选通晶体管，响应于加载至其栅极的选通信号，输出长时间 曝光信号或短时间曝光信号。本发明公开的在图像传感器中获得高动态范围图像的方法，通过对图像传感器中 感光像素阵列分配长曝光时间和短曝光时间，并重复利用同样的存储空间分别对各行的长 曝光时间信号和短曝光时间信号进行合成处理，与现有技术相比节约了较多的存储资源。
图1为本发明实施例图像传感器的原理图；图2为本发明实施例感光像素阵列的结构示意图；图3为本发明实施例存储单元的结构示意7
图4为本发明实施例感光像素阵列中感光像素的电路图；图5为本发明实施例感光像素控制时序图；图6为本发明实施例的流程图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对 本发明进一步详细说明。图2为本发明实施例感光像素阵列的结构示意图；图3为本发明实施例存储单元 的结构示意图；图5为本发明实施例感光像素控制时序图；图6为本发明实施例的流程图； 如图2、图3、图5和图6所示，在图像传感器中获得高动态范围图像的方法，所述图像传感 器包括排列为m行和η列的感光像素阵列，该方法包括对感光像素阵列每行分配长曝光时间Tl和短曝光时间Τ2，其中所有行内感光像 素的长曝光时间或短曝光时间相同；所述长曝光时间Tl和短曝光时间Τ2由被捕获的图像 背景所决定；感光像素阵列每一行的短曝光时间，为每一行长时间曝光信号或短时间曝光 信号的采样和读取所用时间之和。如图2、图3所示，在此假设感光像素阵列的第1行和第2行已经处理完毕，第一当 前行为感光像素阵列的第3行和第二当前行为感光像素阵列的第4行，该方法具体为以长 曝光时间Tl对第3行进行长时间曝光，采样第3行的长时间曝光信号Χ31，Χ32···Χ3η ；将第 3行进行复位；开始以短曝光时间Τ2对第2行进行短时间曝光；采样将第3行的长时间曝 光信号并以时间Τ3将采样的第3行长时间曝光信号逐列读取，并转换为数字第3行长时间 曝光信号Χ31，Χ32···Χ3η，并存储至相应的存储空间即S11，S12…Sln;数字第3行长时间曝光 信号X31, 乂32"43 覆盖存储于存储空间的第一前行即第1行的数据X11, X12-Xln ；以短曝光时间T2对第2行进行短时间曝光，终止第2行的短时间曝光采样第2行 的短时间曝光信号；采样第2行的短时间曝光信号，以时间T4将采样的第2行短时间曝光 信号逐列读取，并转换为数字第2行短时间曝光信号；将数字第2行短时间曝光信号与存储 于存储空间中的数字第2行长时间曝光信号进行合成并输出；在本实施例中T3 = T4。在本实施例中，具体合成方法为=Zij = ΑΦΧα+ΒΦΥ^其中△+8=1且六彡0，8彡0， A、B为权重系数，Xu为位于第i行第j列感光像素的长时间曝光信号，Yu为位于第i行第j 列感光像素的短时间曝光信号，优选地，权重系数A = B = 0.5 ；在本实施例中，第2行的长 时间曝光信号和短时间曝光信号合成的结果为=Z21 = 0. 5X21+0. 5Y21 ；Z22 = O. 5X22+0. 5Y22 ；… Z2n = 0· 5Χ2η+0· 5Y2nο以长曝光时间Tl对第4行进行长时间曝光；第4行的长曝光时间的开始，与第3 行长曝光时间的结束，相隔的时间tx为一行长时间曝光信号或短时间曝光信号的采样时 间和读取所用时间之和的两倍，即tx = 2*T3采样第4行的长时间曝光信号Χ41，Χ42···Χ4η ； 将第4行进行复位；开始对第3行进行短时间曝光；以Τ3时间将采样的第4行长时间曝光 信号Χ41，Χ42···Χ4η逐列读取，并转换为数字第4行长时间曝光信号X41，X4^X4n,并存储于 相应的存储空间S21，S22…S2n ；数字第4行长时间曝光信号覆盖存储于存储空间的第2行数 据；终止第3行短时间曝光，采样第3行的短时间曝光信号；采样第3行短时间曝光信
8号；并以时间T4将采样的的第3行短时间曝光信号Y31，Y32…Y3n逐列读取，并转换为数 字第3行短时间曝光信号Y31，Υ32···Υ3η，将数字第3行短时间曝光信号与存储于存储空间中 的数字第3行长时间曝光信号进行合成并输出；在本实施例中Τ3 = Τ4。在本实施例中，具体合成方法为=Zij = ΑΦΧα+ΒΦΥ^其中△+8=1且六彡0，8彡0， A、B为权重系数，Xu为位于第i行第j列感光像素的长时间曝光信号，Yu为位于第i行第j 列感光像素的短时间曝光信号，优选地，权重系数A = B = 0.5 ；在本实施例中，第4行的长 时间曝光信号和短时间曝光信号合成的结果为=Z31 = O. 5X31+0. 5Y31 ；Z32 = O. 5X32+0. 5Y32 ；... z^ 3n = 0. 5Χ3η+0.
α 1 3η °合成后的信号均被输出至下一级的数字信号处理单元进行数字信号处理，最后获 得高动态范围图像；数字信号处理部分为现有技术，在此不做赘述。如果第一当前行和第二 当前行分别是感光像素阵列的第1行和第2行，则其读取至存储空间中覆盖的数据为空数 据。所述存储空间由存储装置提供，在本发明的实施例中的存储装置可以是SRAM(Static Random AccessMemory，静态随机存储器)。在本发明实施例中，当对第3前行进行短时间曝光时，与其相邻的下一行即第4行 已经被复位；在短曝光时间行的空间上，增加了一行被复位的像素单元，使其与相邻的长曝 光时间行被隔离，可有效减轻图像亮度区域的边界上相邻行的长时间曝光信号对本行短时 间曝光信号的窜扰。在本发明实施例中，长时间曝光信号和短时间曝光信号的合成满足下列公式如图1、图2、图3所示本发明实施例还公开了一种图像传感器，包括排列为行和列的感光像素阵列100，根据长曝光控制信号，以长曝光时间对第一当 前行或第二当前行进行长时间曝光；根据长时间曝光采样信号，采样第一当前行或第二长 时间曝光信号；根据复位信号，对第一当前行或第二当前行进行复位；根据短曝光控制信 号，以短曝光时间对第一当前行或第二当前行进行短时间曝光，根据短时间曝光采样信号， 采样第一当前行或第二当前行短时间曝光信号；曝光信号读取单元101，根据长曝光读取控制信号逐列读取采样的第一当前行长 时间曝光信号并输出；根据短曝光读取控制信号逐列读取采样的第一当前行短时间曝光信 号并输出；根据长曝光读取控制信号逐列读取采样的第二当前行长时间曝光信号并输出； 根据短曝光读取控制信号逐列读取采样的第二当前行短时间曝光信号并输出；模数转换单元102，将逐列读取后的第一当前行长时间曝光信号和第一当前行短 时间曝光信号转换为数字第一当前行长时间曝光信号和数字第一当前行短时间曝光信号， 并输出；将逐列读取后的第二当前行长时间曝光信号和第二当前行短时间曝光信号转换为 数字第二当前行长时间曝光信号和数字第二当前行短时间曝光信号，并输出；存储单元103，用以将第一当前行数字长时间曝光信号存储至相应的存储空间，并 覆盖存储于存储空间的第一前行数据；用以将第二当前行数字长时间曝光信号存储至相应 的存储空间，并覆盖存储于存储空间的第二前行数据；合成单元104，用以将第一当前行数字短时间曝光信号与存储于存储空间中相应 的第一当前行数字长时间曝光信号进行合成并输出；用以将第二当前行数字短时间曝光信 号与存储于存储空间中相应的第二当前行数字长时间曝光信号进行合成并输出；合成后的 数据输出至数字图像处理单元107，数字图像处理单元107对接收到的合成信号进行数字图像处理得到高动态范围图像；上述合成单元104可以为加权求和单元。时序控制单元105，用以产生长曝光控制信号，短曝光控制信号，长曝光读取控制 信号，短曝光读取控制信号，复位信号，长时间曝光采样信号，短时间曝光采样信号；行/列译码单元106，用以对时序控制单元105产生的长曝光控制信号，短曝光控 制信号，长曝光读取控制信号，短曝光读取控制信号，复位信号，长时间曝光采样信号，短时 间曝光采样信号进行行/列译码并输出至感光像素阵列。本实施例公开的图像传感器的工作过程，与上述在图像传感器中获得高动态范围 图像的方法基本相同，在此不再赘述。图4为本发明实施例感光像素阵列中感光像素单元的电路图；如图4，所述感光像 素单元包括用于产生光电荷的光检测元件PD ；用于存储所述光电荷的存储装置FD ；采样晶体管M2 ；采样晶体管的源极与所述存储装置电连接；采样晶体管的栅极与 行/列译码单元匹配电连接；在采样晶体管的栅极接收长时间曝光采样信号或短时间曝光 采样信号时，响应于接收到的采样信号Tx，将由光检测元件产生的光电荷转移到所述存储 装置；复位晶体管Ml ；复位晶体管的漏极与电源VDD_Pixel电相连，复位晶体管与采样 晶体管的源极以及存储装置电连接；复位晶体管的栅极与行/列译码单元匹配电连接；在 复位晶体管的栅极接收复位信号Reset时，响应于所接收的复位信号将所述存储装置的电 荷设置到期望值以及将存储在存储装置中的电荷放电以复位存储装置；驱动晶体管M3 ；驱动晶体管的漏极与电源电连接；驱动晶体管的栅极与复位晶体 管的源极，存储装置，采样晶体管的源极电连接；驱动晶体管响应于加载至其栅极的信号作 为源跟随缓冲放大器；选通晶体管M4 ；选通晶体管的漏极与驱动晶体管的源极电连接；选通晶体管的栅 极通过行/列译码单元与时序控制单元电连接；选通晶体管，响应于加载至其栅极的选通 信号Sel，输出长时间曝光信号或短时间曝光信号。感光像素单元产生长时间曝光信号和短时间曝光信号的具体步骤为控制所述复位晶体管Ml的栅极电压及采样晶体管M2，对所述光检测元件PD进行 复位，所述选通晶体管M4不导通。中断所述复位晶体管Ml及采样晶体管M2的导通以开始光检测元件PD的长曝光 时间，在所述感光像素单元累积光生载流子产生长时间曝光信号。控制所述复位晶体管Ml导通及选通晶体管的导通，复位存储装置FD，对FD的复位 信号进行采样。控制所述采样晶体管M2及选通晶体管M4，将光检测元件PD的长时间曝光信号 Xij读出至存储装置FDJf FD的曝光信号进行采样。在对所述感光像素单元长时间曝光信号读取后，控制所述复位晶体管Ml的栅极 电压及采样晶体管M2的栅极，对所述光检测元件PD进行复位，所述选通晶体管M4不导通。中断所述复位晶体管Ml及采样晶体管M2的导通以开始光检测元件PD的短曝光 时间，在所述像素单元累积光生载流子产生短时间曝光信号。
对所述长曝光时间的曝光信号进行读取并进行模数转换，存储至存储单元。控制所述复位晶体管Ml导通及选通晶体管的导通，复位存储装置FD，对FD的复位 信号进行采样。控制所述采样晶体管M2及选通晶体管M4，将光检测元件PD的短时间曝光信号 Yij读出至存储装置FDJf FD的曝光信号进行采样。本发明公开的在图像传感器中获得高动态范围图像的方法，通过对图像传感器中 感光像素阵列分配长曝光时间和短曝光时间，并重复利用同样的存储空间分别对各行的长 曝光时间信号和短曝光时间信号进行合成处理，与现有技术相比节约了较多的存储资源。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在 本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。
权利要求
在图像传感器中获得高动态范围图像的方法，所述图像传感器包括排列为行和列的感光像素阵列，其特征在于，该方法包括A、对感光像素阵列每行分配长曝光时间和短曝光时间，其中所有行内感光像素的长曝光时间或短曝光时间相同；B、以长曝光时间对第一当前行进行长时间曝光，采样第一当前行的长时间曝光信号；对第一当前行进行复位；对第二前行进行复位，开始第二前行短时间曝光；将采样的第一当前行长时间曝光信号逐列读取，并转换为数字第一当前行长时间曝光信号；将数字第一当前行长时间曝光信号存储至相应的存储空间，并覆盖存储于存储空间的第一前行数据；C、终止第二前行短时间曝光；采样第二前行的短时间曝光信号，将采样的第二前行短时间曝光信号逐列读取，并转换为数字第二前行短时间曝光信号；将数字第二前行短时间曝光信号与存储于存储空间中的数字第二前行长时间曝光信号进行合成并输出；D、以长曝光时间对第二当前行进行长时间曝光，采样第二当前行长时间曝光信号；对第二当前行进行复位；对第一当前行进行复位，开始第一当前行短时间曝光；将采样的第二当前行长时间曝光信号逐列读取，并转换为数字第二当前行长时间曝光信号；将数字第二当前行长时间曝光信号存储于相应的存储空间，并覆盖存储于存储空间的第二前行数据；E、终止第一当前行短时间曝光，采样第一当前行的短时间曝光信号；将采样的第一当前行短时间曝光信号逐列读取，并转换为数字第一当前行短时间曝光信号；将数字第一当前行短时间曝光信号与存储于存储空间中的数字第一当前行长时间曝光信号进行合成并输出；F、以步骤B、C、D、E对整个感光像素阵列进行处理。
2.根据权利要求1所述的在图像传感器中获得高动态范围图像的方法，其特征在于， 所述感光像素阵列每一行长时间曝光信号的读取与每一行短时间曝光信号的读取时间相 同；所述感光像素阵列每一行的短曝光时间，为每一行长时间曝光信号或短时间曝光信号 的采样的和读取所用时间之和。
3.根据权利要求1所述的在图像传感器中获得高动态范围图像的方法，其特征在于， 第一当前行的长曝光时间的开始，与第二当前行长曝光时间的开始，相隔一行长时间曝光 信号或短时间曝光信号的采样时间和读取所用时间之和的两倍。
4.根据权利要求1所述的在图像传感器中获得高动态范围图像的方法，其特征在于， 所述第二当前行的前一行为第一当前行，所述第一当前行的前一行为第二前行，第二前行 的前行为第一前行。
5.根据权利要求1至4任一项所述的在图像传感器中获得高动态范围图像的方法，其 特征在于，在以短曝光时间对第二前行进行短时间曝光的期间，将采样的第一当前行长时 间曝光信号逐列读取，并转换为数字第一当前行长时间曝光信号，并存储至相应的存储空 间；数字第一当前行长时间曝光信号覆盖存储于存储空间的第一前行数据。
6.根据权利要求1至4任一项所述的在图像传感器中获得高动态范围图像的方法，其 特征在于，在以短曝光时间对第一当前行进行短时间曝光的期间；将采样的第二当前行长 时间曝光信号逐列读取，并转换为数字第二当前行长时间曝光信号，并存储于相应的存储 空间；数字第二当前行长时间曝光信号覆盖存储于存储空间的第二前行数据。
7.根据权利要求1至4任一项所述的在图像传感器中获得高动态范围图像的方法，其 特征在于，当对第一当前行进行短时间曝光时，与其相邻的下一行已经被复位。
8.根据权利要求1至4任一项所述的在图像传感器中获得高动态范围图像的方法，其 特征在于，所述将长时间曝光信号和短时间曝光信号进行合成的方法满足下列公式Zij = A*Xij+B*Yij，其中A+B = 1且A≥0，B≥0，Α、Β为权重系数，Xij为位于第i行第 j列感光像素的长时间曝光信号，Yij为位于第i行第j列感光像素的短时间曝光信号。
9.根据权利要求8所述的在图像传感器中获得高动态范围图像的方法，其特征在于， 权重系数A = B = 0. 5。
10.图像传感器，其特征在于，包括排列为行和列的感光像素阵列，根据长曝光控制信号，以长曝光时间对第一当前行或 第二当前行进行长时间曝光；根据长时间曝光采样信号，采样第一当前行或第二长时间曝 光信号；根据复位信号，对第一当前行或第二当前行进行复位；根据短曝光控制信号，以短 曝光时间对第一当前行或第二当前行进行短时间曝光，根据短时间曝光采样信号，采样第 一当前行或第二当前行短时间曝光信号；曝光信号读取单元，根据长曝光读取控制信号逐列读取采样的第一当前行长时间曝光 信号并输出；根据短曝光读取控制信号逐列读取采样的第一当前行短时间曝光信号并输 出；根据长曝光读取控制信号逐列读取采样的第二当前行长时间曝光信号并输出；根据短 曝光读取控制信号逐列读取采样的第二当前行短时间曝光信号并输出；模数转换单元，将逐列读取后的第一当前行长时间曝光信号和第一当前行短时间曝光 信号转换为数字第一当前行长时间曝光信号和数字第一当前行短时间曝光信号，并输出； 将逐列读取后的第二当前行长时间曝光信号和第二当前行短时间曝光信号转换为数字第 二当前行长时间曝光信号和数字第二当前行短时间曝光信号，并输出；存储单元，用以将第一当前行数字长时间曝光信号存储至相应的存储空间，并覆盖存 储于存储空间的第一前行数据；用以将第二当前行数字长时间曝光信号存储至相应的存储 空间，并覆盖存储于存储空间的第二前行数据；合成单元，用以将第一当前行数字短时间曝光信号与存储于存储空间中相应的第一当 前行数字长时间曝光信号进行合成并输出；用以将第二当前行数字短时间曝光信号与存储 于存储空间中相应的第二当前行数字长时间曝光信号进行合成并输出；时序控制单元，用以产生长曝光控制信号，短曝光控制信号，长曝光读取控制信号，短 曝光读取控制信号，复位信号，长时间曝光采样信号，短时间曝光采样信号；行/列译码单元，用以对时序控制单元产生的长曝光控制信号，短曝光控制信号，长曝 光读取控制信号，短曝光读取控制信号，复位信号，长时间曝光采样信号，短时间曝光采样 信号进行行/列译码并输出至感光像素阵列。
11.根据权利要求10所述的图像传感器，其特征在于，将第一当前行的数字短时间曝 光信号与存储于存储空间中相应的第一当前行数字长时间曝光信号进行合成；以及将第二 当前行的数字短时间曝光信号与存储于存储空间中相应的第二当前行数字长时间曝光信 号进行合成；满足下列公式Zi, j = A*Xij+B*Yij，其中A+B = 1且A≥0，B≥0，A、B为权重系数，Xij为位于第i行 第j列感光像素的长时间曝光信号，Yij为位于第i行第j列感光像素的短时间曝光信号。
12.根据权利要求11所述的图像传感器，其特征在于，权重系数A= B = 0. 5。
13.根据权利要求10所述的图像传感器，其特征在于，所述感光像素阵列包括排列成 行和列的感光像素单元，所述像素单元包括用于产生光电荷的光检测元件； 用于存储所述光电荷的存储装置；采样晶体管；采样晶体管的源极与所述存储装置电连接；采样晶体管的栅极与行/列 译码单元匹配电连接；在采样晶体管的栅极接收长时间曝光采样信号或短时间曝光采样信 号时，响应于接收到的采样信号，将由光检测元件产生的光电荷转移到所述存储装置；复位晶体管；复位晶体管的漏极与电源电相连，复位晶体管与采样晶体管的源极以及 存储装置电连接；复位晶体管的栅极与行/列译码单元匹配电连接；在复位晶体管的栅极 接收复位信号时，响应于所接收的复位信号将所述存储装置的电荷设置到期望值以及将存 储在存储装置中的电荷放电以复位存储装置；驱动晶体管；驱动晶体管的漏极与电源电连接；驱动晶体管的栅极与复位晶体管的源 极电连接；驱动晶体管响应于加载至其栅极的信号作为源跟随缓冲放大器；选通晶体管；选通晶体管的漏极与驱动晶体管的源极电连接；选通晶体管的栅极与行 /列译码单元匹配电连接；选通晶体管，响应于加载至其栅极的选通信号，输出长时间曝光 信号或短时间曝光信号。
全文摘要
本发明公开的在图像传感器中获得高动态范围图像的方法及图像传感器，通过对图像传感器中感光像素阵列每行分配长曝光时间和短曝光时间，并重复利用同样的存储空间分别对各行的长曝光时间信号和短曝光时间信号进行合成处理，与现有技术相比节约了较多的存储资源。
文档编号H04N5/235GK101909157SQ20091010781
公开日2010年12月8日 申请日期2009年6月5日 优先权日2009年6月5日
发明者付璟军, 冯卫, 张小军, 彭茂, 胡文阁, 齐良颉 申请人:比亚迪股份有限公司