一种图像读取方法、成像装置、图像传感器和存储介质与流程

本技术涉及图像传感器，具体涉及一种图像读取方法、成像装置、图像传感器和存储介质。

背景技术：

1、自动对焦技术在图像传感器中起着重要的作用，尤其是使用手机等消费电子产品进行拍摄时，自动聚焦可以大大提升用户体验。相位自动聚焦(phase detection autofocus，pdaf)技术在高端cmos图像传感器芯片中得到了广泛的应用，但相位检测和补偿的精度不足。

2、申请人在研究中发现，全相位像素(all-phase pd，apd)技术，通过4个像素呈2×2排布，共用一个浮动扩散节点(floating diffusion，fd)及源极跟随器晶体管(sourcefollower，sf)。而相关双采样技术(cds)可以消除像素复位引起的热噪声和部分固定模式噪声，可以提升图像传感器的噪声性能。在全相位像素结构中使用cds技术，需要一列像素对应两套量化读出电路，一套用来量化复位信号和右像素信号，另一套用来量化复位信号和左像素信号。这种方式增加了芯片的面积和功耗。

技术实现思路

1、本技术提供一种图像读取方法、成像装置、图像传感器和存储介质，用于缓解芯片的面积和功耗问题。

2、在一方面，本技术提供一种图像读取方法，具体地，包括：

3、开启第一转换增益复位模式，并控制量化电路对第一转换增益复位信号进行量化处理，以获取并存储第一转换增益的复位量化值；

4、开启第一转换增益图像模式，并控制所述量化电路对第一转换增益图像信号进行量化处理，以获取并存储第一转换增益的图像量化值；

5、读取所述第一转换增益的复位量化值和所述第一转换增益的图像量化值，计算所述第一转换增益的复位量化值和所述第一转换增益的图像量化值的差为第一量化结果；

6、开启第二转换增益复位模式，并控制所述量化电路对第二转换增益复位信号进行量化处理，以获取并存储第二转换增益的复位量化值；

7、开启第二转换增益图像模式，并控制所述量化电路对第二转换增益图像信号进行量化处理，以获取并存储第二转换增益的图像量化值；

8、读取所述第二转换增益的复位量化值和所述第二转换增益的图像量化值，计算所述第二转换增益的复位量化值和所述第二转换增益的图像量化值的差为第二量化结果；

9、耦合所述第一量化结果和所述第二量化结果，以获取当前图像信号。

10、可选地，将所述第一转换增益的复位量化值和所述第二转换增益的复位量化值存入所述第一存储器，将所述第一转换增益的图像量化值和所述第二转换增益的图像量化值存入所述第二存储器。

11、可选地，所述图像读取方法中的所述量化电路通过同一比较器和同一计数器依次对所述第一转换增益的复位量化值、所述第一转换增益的图像量化值、所述第二转换增益的复位量化值和所述第二转换增益的图像量化值进行量化处理。

12、可选地，所述图像读取方法在执行所述逻辑采样电路读取所述第一转换增益的复位量化值和所述第一转换增益的图像量化值，计算所述第一转换增益的复位量化值和所述第一转换增益的图像量化值的差为第一量化结果的步骤包括：

13、按照从低位比特到高位比特的顺序，读取所述第一转换增益的复位量化值的第m位比特并取反，其中m为正整数；

14、将所述第一转换增益的图像量化值的第m位比特与取反后的所述第一转换增益的复位量化值的第m位比特通过第一全加器相加，所述第一全加器的结果输出值存储为所述第一量化结果的第m位比特，所述第一全加器的进位输出值发送至第一触发器的输入端；

15、将所述第一触发器的输出值发送至所述第一全加器的进位标志端。

16、可选地，所述图像读取方法在执行所述读取所述第二转换增益的复位量化值和所述第二转换增益的图像量化值，计算所述第二转换增益的复位量化值和所述第二转换增益的图像量化值的差为第二量化结果的步骤包括：

17、按照从低位比特到高位比特的顺序，读取所述第二转换增益的复位量化值的第m位比特并取反，其中m为正整数；

18、将所述第二转换增益的图像量化值的第m位比特与取反后的所述第二转换增益的复位量化值的第m位比特通过第二全加器相加，所述第二全加器的结果输出值存储为所述第二量化结果的第m位比特，所述第二全加器的进位输出值发送至第二触发器的输入端；

19、将所述第二触发器的输出值发送至所述第二全加器的进位标志端。

20、可选地，所述图像读取方法中的所述第一全加器和所述第二全加器为同一全加器，所述第一触发器和所述第二触发器为同一触发器。

21、可选地，所述图像读取方法还包括所述第二转换增益复位模式下，控制像素电路中的浮动扩散节点为第三电位，所述第二转换增益图像模式下，控制所述浮动扩散节点为第四电位；其中，所述第三电位低于所述第四电位。

22、另一方面，本技术还提供一种成像装置，具体地，包括像素电路、量化电路、存储单元和逻辑采样电路；所述存储单元包括第一存储单元、第二存储单元和第三存储单元；

23、所述像素电路与所述量化电路连接，所述像素电路用于感应图像，以生成并发送像素电压至所述量化电路；

24、所述量化电路包括计数器，所述计数器的每一位输出端分别连接所述第一存储器和所述第二存储器的一位输入端；

25、所述第一存储器的每一位输出端均连接所述逻辑采样电路的第一输入端，所述第二存储器的每一位输出端均连接所述逻辑采样电路的第二输入端；

26、所述逻辑采样电路的输出端连接所述第三存储器，以存储所述逻辑采样电路的计算结果。

27、可选地，所述成像装置中的所述计数器包括l级计数电路，l为正整数；

28、其中，第1级计数电路为锁存器，第2-l级计数电路为真单相时钟触发器。

29、可选地，所述成像装置中的所述时钟触发器包括第一开关件、第二开关件、第三开关件、第四开关件、第五开关件、第六开关件、第七开关件、第八开关件、第九开关件、第十开关件和第一反相器；

30、所述第一开关件的输入端接入预设电压，所述第一开关件的输出端连接所述第二开关件的输入端，所述第二开关件的输出端连接所述第三开关件的输入端，所述第三开关件的输出端接地；

31、所述第一开关件的控制端接收所述数据输入信号，所述第二开关件的控制端接收所述触发信号，所述第三开关件的控制端接收所述数据输入信号；

32、所述第四开关件的输入端接入所述预设电压，所述第四开关件的输出端连接所述第五开关件的输入端，所述第五开关件的输出端连接所述第六开关件的输入端，所述第六开关件的输出端接地；

33、所述第四开关件控制端接入所述触发信号，所述第五开关件的控制端连接所述第二开关件的输出端，所述第六开关件的控制端接入所述触发信号；

34、所述第七开关件的输入端接入所述预设电压，所述第七开关件的输出端连接所述第八开关件的输入端，所述第八开关件的输出端连接所述第九开关件的输入端，所述第九开关件的输出端接地；

35、所述第七开关件的控制端连接所述第四开关件的输出端，所述第八开关件的控制端连接所述触发信号，所述第九开关件的控制端连接所述第四开关件的输出端；

36、所述第十开关件的输入端接入所述预设电压，所述第十开关件的输出端连接所述第七开关件的输出端，所述第十开关件的控制端接入所述计数器复位信号；

37、所述第一反相器的输入端连接所述第十开关件的输出端。

38、可选地，所述成像装置中的所述像素电路包括第一侧像素电路、第二侧像素电路、复位开关件、源极跟随开关件和行选择开关件，所述第一侧像素电路包括第一侧感光二极管和第一侧传输开关件，所述第二侧像素电路包括第二侧感光二极管和第二侧传输开关件；

39、所述复位开关件的第一端连接第一预设电压，所述第一侧感光二极管的阳极接地，所述第一侧感光二极管的阴极接所述第一侧传输开关件的第一端，所述第二侧感光二极管的阳极接地，所述第二侧感光二极管的阴极接所述第二侧传输开关件的第一端，所述复位开关件的第二端、所述第一侧传输开关件的第二端、所述第二侧传输开关件的第二端和所述源极跟随开关件的控制端连接浮动扩散点；所述源极跟随开关件的第一端连接第二预设电压，所述源极跟随开关件的第二端连接所述行选择开关件的第一端，所述行选择开关件的第二端连接所述量化电路。

40、可选地，所述成像装置中的所述逻辑采样电路包括第二反相器、全加器和d触发器；

41、所述第一存储器的每一位输出端均通过所述第二反相器连接所述全加器的第一输入端，所述第二存储器的每一位输出端均连接所述全加器的第二输入端，所述全加器的进位输出端连接所述d触发器的输入端，所述d触发器的输出端连接所述全加器的进位标志端，所述全加器的加法输出端输出所述逻辑采样电路的计算结果。

42、另一方面，本技术还提供一种图像传感器，具体地，包括如上所述的成像装置；

43、和/或，所述图像传感器包括互相连接的处理器和存储介质，其中：

44、所述存储介质用于存储计算机程序；

45、所述处理器用于执行所述计算机程序，以实现如上所述的图像读取方法。

46、另一方面，本技术还提供一种存储介质，具体地，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的图像读取方法的步骤。

47、如上所述，本技术提供的图像读取方法、成像装置、图像传感器和存储介质，能够在一个量化周期内按顺序量化第一转换增益复位信号、第一转换增益图像信号、第二转换增益复位信号以及第二转换增益图像信号，再耦合上述信号的量化结果，以实现图像传感器高动态范围输出。