图像传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种图像传感器，其包括像素阵列、时序控制单元及控制单元。所述时序控制单元用于根据所述控制单元的控制产生光源脉冲序列、选通脉冲序列及帧曝光时间。所述控制单元用于根据所述光源脉冲序列控制与所述图像传感器连接的光源在所述帧曝光时间内频闪。所述控制单元还用于确定选通脉冲与对应的光源脉冲之间的延迟及每个所述延迟对应的选通脉冲个数以确定所述选通脉冲序列及所述帧曝光时间。所述控制单元还用于根据所述选通脉冲序列控制所述图像传感器在所述帧曝光时间内多次电子曝光。所述像素阵列用于在所述帧曝光时间后输出多次电子曝光形成的子图像相加形成的帧图像。本发明专利技术实施例的图像传感器具有宽动态范围及成像清晰。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及摄影技术，特别涉及一种图像传感器。
技术介绍
图像传感器的曝光方式包括全局曝光和逐行曝光两种。全局曝光是指图像传感器的像素阵列的所有像素单元同时曝光，进行光电转换并以积分的形式输出像素电压值。而逐行曝光开始时，并非所有像素单元同时曝光，而是按行顺序曝光，即第1行的像素单元曝光完成后，再曝光第2行的像素单元，依此类推，直至将像素阵列的所有像素单元曝光完成。当采用全局曝光时，如果目标场景中明暗变化太大或存在较亮的噪声光源，图像传感器需采用较短的曝光时间以防止图像传感器过度曝光，但如此会导致较暗的被摄物亮度不足而看不清楚，图像传感器的动态范围较窄。当采用逐行曝光时，由于并非同时曝光，因此在图像传感器和被摄物在曝光时存在相对运动的情况下会造成图像出现拖影。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种宽动态范围且成像清晰的图像传感器。根据本专利技术实施例的图像传感器包括像素阵列、时序控制单元及控制单元。所述时序控制单元用于根据所述控制单元的控制产生光源脉冲序列、选通脉冲序列及帧曝光时间。所述控制单元用于根据所述光源脉冲序列控制与所述图像传感器连接的光源在所述帧曝光时间内频闪。所述控制单元还用于确定选通脉冲与对应的光源脉冲之间的延迟及每个所述延迟对应的选通脉冲个数以确定所述选通脉冲序列及所述帧曝光时间。所述控制单元还用于根据所述选通脉冲序列控制所述图像传感器在所述帧曝光时间内多次电子曝光。所述像素阵列用于在所述帧曝光时间后输出多次电子曝光形成的子图像相加形成的帧图像。本专利技术实施例的图像传感器根据选通脉冲控制像素阵列电子曝光与光源配合实现距离选通成像，通过控制每个延迟对应的选通脉冲个数可以控制各种距离的被摄物对应的电子曝光次数，因此可以控制对应的子图像数目，从而使得帧图像中各种距离的被摄物的亮度
均匀化，从而提高图像传感器的动态范围。另外，由于每次电子曝光都是全局曝光，因此，子图像清晰无拖影，对应地可保证帧图像的清晰度。在某些实施例中，所述图像传感器包括与所述时序控制单元连接的时钟单元，所述时钟单元用于产生时钟信号，所述时序控制单元根据所述时钟信号产生所述光源脉冲序列、所述选通脉冲序列及所述帧曝光时间。在某些实施例中，所述图像传感器包括与所述时序控制单元连接的锁相环，所述锁相环用于接收外部时钟信号，也用于产生所述光源脉冲序列、所述选通脉冲序列及所述帧曝光时间需要的所述外部时钟信号。在某些实施例中，所述图像传感器包括与所述控制单元连接的控制寄存器，所述控制寄存器用于接收曝光控制参数，所述控制单元用于根据所述曝光控制参数确定所述选通脉冲序列及所述帧曝光时间。在某些实施例中，所述曝光控制参数包括快门脉冲，所述控制单元用于根据所述快门脉冲确定所述帧曝光时间的起始时刻及所述光源脉冲序列的起始时刻。在某些实施例中，所述曝光控制参数包括物距范围及光源脉冲宽度，所述控制单元用于根据所述物距范围及所述光源脉冲宽度将所述物距范围分割为多个物距区间并确定每个所述物距区间对应的所述延迟。在某些实施例中，所述控制单元用于根据所述子图像的亮度确定对应的所述选通脉冲个数，所述子图像越亮，所述选通脉冲个数越少。在某些实施例中，所述控制单元用于根据所述延迟的长度确定对应的所述选通秒冲个数，所述延迟越长，所述选通脉冲个数越多在某些实施例中，所述控制单元还用于根据所述图像传感器的动态范围确定所述延迟及对应的所述选通脉冲个数。在某些实施例中，所述控制单元还用于根据所述选通脉冲序列的结束时间确定所述帧曝光时间的结束时间。附图说明图1是本专利技术实施例的成像系统的功能模块示意图。图2是本专利技术实施例的成像系统的时序控制示意图。图3是本专利技术实施例的成像系统的图像传感器的工作原理示意图。图4-6是本专利技术实施例的成像系统的操作原理示意图。图7-8是本专利技术实施例的成像系统的另一个操作原理示意图。图9是本专利技术实施例的成像系统的光源的工作原理示意图。图10是本专利技术另一实施例的成像系统的功能模块示意图图11是图10的成像系统的电路示意图。图12是本专利技术实施例的曝光控制方法的流程示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。下面参考附图描述本专利技术实施例曝光控制装置、曝光控制方法，图像传感器及成像系统。请参阅图1及图2，本专利技术实施例的曝光控制装置10可应用于成像系统100。本专利技术实施例的成像系统100可应用于车载夜视辅助系统(请参图4及图7)。除曝光控制装置10外，成像系统100还包括光源20、图像传感器30及显示器40。当然，成像系统100的应用并不限于本实施例，在其他实施例中可应用于其他的合适场所，例如场所夜视监控等。曝光控制装置10包括时序控制单元12及控制单元14。时序控制单元12用于根据控制单元14的控制产生光源脉冲序列、选通脉冲序列及帧曝光时间。控制单元14与光源20、图像传感器30及时序控制单元12连接。控制单元14用于根据光源脉冲序列控制光源20在帧曝光时间内频闪。控制单元14还用于确定选通脉冲与对应的光源脉冲之间的延迟ti(1≤i≤n)及每个延迟ti的选通脉冲个数mi(请参图8)以确定选通脉冲序列及帧曝光时间。控制单元14用于根据选通脉冲序列控制像素阵列32在帧曝光时间内多次电子曝光。图像传感器30用于在帧曝光时间后输出多次电子曝光形成的子图像相加形成的帧图像。本专利技术实施例的曝光控制装置10根据选通脉冲控制图像传感器30电子曝光与光源20配合实现距离选通成像，通过控制每个延迟ti对应的选通脉冲个数mi可以控制各种距离的被摄物对应的电子曝光次数，因此可以控制对应的子图像数目，从而使得帧图像中各种距离的被摄物的亮度均匀化，从而提高图像传感器30的动态范围。另外，由于每次电子曝光都是全局曝光，因此，子图像清晰无拖影，对应地可保证帧图像的清晰度。光源20可以是激光，并能提供频闪照明，以辅助图像传感器30清晰成像，特别是在光照条件不足的情况下，光源20辅助图像传感器30清晰成像的意义重大。光源20可以在光源脉冲控制下开启或关闭，例如，在光源脉冲的上升沿来临时开启发光，而在光源脉冲的下降沿来临时关闭。图像传感器30可以是电荷耦合器件(charge-coupled device,CCD)或者互补性金属氧化物半导体(complementary metal-oxide semiconductor,CMOS)传感器。图像传感器30用于在电子曝光时实现光电转换从而感测场景内被摄物反射光在图像传感器30的光学图像，即将场景内被摄物反射光在图像传感器30的光学图像转为成图像传感器30的每个像素的电信号从而形成子图像。本实施例中，每个像素的电信号为电压值。电子曝光即以电子控制方式控制图像传感器30的光电转换功能的开启及关闭。例如，图像传感器30通过选通脉冲触发电子曝光，即选通脉冲的上升沿来临时开启光电转换功能而在下降沿来临时关闭光电转换功能，每个选通脉冲宽度即为电子曝光的曝光时间。每次电子曝光形成对应的一个子图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括：像素阵列；时序控制单元及控制单元，所述时序控制单元用于根据所述控制单元的控制产生光源脉冲序列、选通脉冲序列及帧曝光时间；控制单元与所述像素阵列及所述时序控制单元连接，所述控制单元用于根据所述光源脉冲序列控制与所述图像传感器连接的光源在所述帧曝光时间内频闪；所述控制单元还用于确定选通脉冲与对应的光源脉冲之间的延迟及每个所述延迟对应的选通脉冲个数以确定所述选通脉冲序列及所述帧曝光时间；所述控制单元还用于根据所述选通脉冲序列控制所述图像传感器在所述帧曝光时间内多次电子曝光；所述像素阵列用于在所述帧曝光时间后输出多次电子曝光形成的子图像相加形成的帧图像。

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括：像素阵列；时序控制单元及控制单元，所述时序控制单元用于根据所述控制单元的控制产生光源脉冲序列、选通脉冲序列及帧曝光时间；控制单元与所述像素阵列及所述时序控制单元连接，所述控制单元用于根据所述光源脉冲序列控制与所述图像传感器连接的光源在所述帧曝光时间内频闪；所述控制单元还用于确定选通脉冲与对应的光源脉冲之间的延迟及每个所述延迟对应的选通脉冲个数以确定所述选通脉冲序列及所述帧曝光时间；所述控制单元还用于根据所述选通脉冲序列控制所述图像传感器在所述帧曝光时间内多次电子曝光；所述像素阵列用于在所述帧曝光时间后输出多次电子曝光形成的子图像相加形成的帧图像。2.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括与所述时序控制单元连接的时钟单元，所述时钟单元用于产生时钟信号，所述时序控制单元根据所述时钟信号产生所述光源脉冲序列、所述选通脉冲序列及所述帧曝光时间。3.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括与所述时序控制单元连接的锁相环，所述锁相环用于接收外部时钟信号，所述光源脉冲序列、所述选通脉冲序列及所述帧曝光时间所述外部时钟信号产生。4.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明，何引刚，杨增启，岳莹莹，宋丽晓，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44