一种图像传感器及其输出电路制造技术

一种图像传感器及其输出电路，所述输出电路包括：斜坡信号生成电路，适于输出斜坡电压，所述斜坡电压随时间线性变化；模数转换电路，接入来自像素阵列的像素电压和斜坡电压，适于根据所述像素电压与斜坡电压相等时对应的时刻得到所述像素电压的像素数字信号；控制模块，适于控制所述斜坡信号生成电路针对奇数行和偶数行的像素电压提供具有不同斜率的斜坡电压。采用本发明专利技术技术方案在实现图像传感器宽动态范围的同时，简化了控制时序的复杂度。

An image sensor and its output circuit

An image sensor and the output circuit, the output circuit includes a ramp signal generating circuit for output voltage ramp, the ramp voltage varies linearly with time; analog to digital conversion circuit, access from the pixel array pixel voltage and slope voltage, suitable for pixel digital signals of the pixel voltage according to the voltage corresponding to the pixel at the same time with the ramp voltage; the control module, for controlling the pixel voltage ramp signal generating circuit for odd and even lines provide a voltage ramp with different slope. The technical scheme of the invention is used to realize the wide dynamic range of the image sensor and simplify the complexity of the control sequence.

【技术实现步骤摘要】
一种图像传感器及其输出电路
本专利技术涉及图像传感器
，特别涉及一种图像传感器及其输出电路。
技术介绍
图像传感器是相机的重要组成部分。传统相机中图像传感器是通过胶片来实现的，而现代数码相机中，图像传感器是通过互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetalOxideSemiconductor，简称CMOS)或者电荷耦合元件(Charge-coupledDevice，简称CCD)图像传感器来实现的。像素电路是图像传感器实现感光的核心器件，通常可以包括实现光电转换的光电二极管。图像传感器中还可以包括一系列作用为传输、信号转换和放大、控制的电路模块。为了能在强光与弱光下均能得到优秀的图像质量，研究人员采用了一切可能的技术来提高图像传感器像素的动态范围。目前，高端相机和手机都可以提供高动态范围(HighDynamicRange，简称HDR)的拍摄模式，可以提供更多的动态范围和图像细节。具体方法是先基于不同的曝光时间摄取低动态范围(LowDynamicRange，简称LDR)的图像，再利用每个LDR图像的曝光时间所对应的最佳细节进行合成，最终产生一个HDR的图像。该方法的优点是能够更好地反映人在真实环境中的视觉效果；缺点是需要拍摄多帧(通常是3张)图像来合成一张高动态范围的图像，而且在针对动态图像拍摄时，可能出现模糊不清的问题，不同图像拍摄的时间间隔也不易控制。为克服上述问题，现有技术中进一步采用了基于拍摄的一帧图像的方式，在拍摄时，通过控制快门指针(shutterpointer)，控制针对图像传感器中像素阵列的奇数行和偶数行分别利用不同的曝光时间，得到两幅子帧图像，然后把两幅子帧图像利用合适的算法合并，以实现宽动态范围成像。该方法的缺点是对不同曝光时间的时序控制比较复杂，也同时带来了更大的电路规模和面积。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是如何在实现图像传感器宽动态范围的同时，简化控制时序的复杂度。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种图像传感器的输出电路，所述输出电路包括：斜坡信号生成电路，适于输出斜坡电压，所述斜坡电压随时间线性变化；模数转换电路，接入来自像素阵列的像素电压和斜坡电压，适于根据所述像素电压与斜坡电压相等时对应的时刻得到对应于所述像素电压的像素数字信号；控制模块，适于控制所述斜坡信号生成电路针对所述像素阵列中奇数行和偶数行的像素电压提供具有不同斜率的斜坡电压。可选地，所述斜坡信号生成电路包括：斜坡生成器，适于输出初始斜坡电压，所述初始斜坡电压随时间线性变化；增益电路，适于按照增益系数对所述初始斜坡电压进行放大。可选地，所述控制模块适于控制所述斜坡生成器针对所述像素阵列中奇数行和偶数行的像素电压产生斜率不同的初始斜坡电压，且控制所述增益电路针对所述像素阵列中奇数行和偶数行的像素电压提供相同的增益系数，以使得所述斜坡信号生成电路针对所述像素阵列中奇数行和偶数行的像素电压提供具有不同斜率的斜坡电压。可选地，所述控制模块适于控制所述斜坡生成器针对所述像素阵列中奇数行和偶数行的像素电压产生斜率相同的初始斜坡电压，且控制所述增益电路针对所述像素阵列中奇数行和偶数行的像素电压提供不同的增益系数，以使得所述斜坡信号生成电路针对所述像素阵列中奇数行和偶数行的像素电压提供具有不同斜率的斜坡电压。可选地，所述增益电路包括：运算放大电路，其反馈支路包括并联的第一子支路和第二子支路，所述第一子支路包括串联的第一开关和第一阻抗，所述第二子支路包括串联的第二开关和第二阻抗；其中，所述控制模块通过控制所述第一开关和第二开关的开关状态来控制所述增益电路针对所述像素阵列中奇数行和偶数行的像素电压提供不同的增益系数。可选地，所述像素阵列中奇数行和偶数行的曝光时间相同。可选地，所述模数转换电路的数量等于所述像素阵列的列数，各个模数转换电路并行地根据所述像素阵列每行中的各个像素电压与所述斜坡电压相等时对应的时刻分别得到对应于各个像素电压的像素数字信号。可选地，所述斜坡电压线性递增变化；所述模数转换电路包括：比较器，适于对所述像素电压和斜坡电压进行比较，以得到比较结果；计数器，接入所述比较结果，适于在所述比较结果的逻辑电平翻转时，将其输出的计数值作为对应于所述像素电压的像素数字信号。可选地，所述输出电路还包括：数字处理模块，适于分别根据所述像素阵列中奇数行和偶数行的像素电压对应的像素数字信号得到不同的子帧图像信息，并利用所述不同的子帧图像信息合成图像信息。为解决上述技术问题，本专利技术实施例还提供一种图像传感器，所述图像传感器包括：所述图像传感器的输出电路；像素阵列，包括呈阵列排布的多个像素电路，各个像素电路的输出端输出对应的像素电压。与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下有益效果：本专利技术实施例的图像传感器的输出电路可以包括：本专利技术实施例方案通过控制斜坡信号生成电路针对所述像素阵列中奇数行和偶数行的像素电压的斜坡电压的斜率不同，也即单位时间的电压变化幅度不同，在对所述像素阵列中奇数行和偶数行相同电压值的像素电压进行模数转换时，会得到不同的像素数字信号，因此，在图像处理时，可以分别根据所述像素阵列中奇数行和偶数行的像素电压对应的像素数字信号得到不同的子帧图像信息，并利用所述不同的子帧图像信息合成图像信息，以实现宽动态范围成像。由于仅针对所述像素阵列中奇数行和偶数行的像素电压对应的斜坡电压的斜率进行控制，因此，仅需针对所述模数转换电路对所述奇数行和偶数的像素电压的转换时，在两种不同的控制信号中进行切换即可，在实现图像传感器宽动态范围的同时，大大简化了控制时序的复杂度。进一步而言，所述奇数行和偶数行的像素电压是由像素阵列采用相同的曝光时间产生的，也即所述图像传感器中各个像素电路中的感光元件的曝光时间相同。由于在相机中，针对上述曝光时间的控制需要通过控制快门指针实现，控制策略复杂，因此，相比而言，本实施例方案的控制时序更加简洁。进一步而言，所述模数转换电路的数量等于所述像素阵列的列数，各个模数转换电路并行地根据所述像素阵列每行中的各个像素电压与所述斜坡电压相等时对应的时刻分别得到各个像素电压的像素数字信号。相比于采用像素级ADC会影响像素的填充因子，使得像素阵列的版图面积增大，以及芯片级ADC需进行串行模数转换处理，会影响模数转换的速度，本实施例方案形成的列并行ADC结构，可以对图像传感器像素的填充因子以及模数转换的处理速度进行兼顾，以得到更佳的图像传感器性能。附图说明图1是现有技术中的一种图像传感器中像素电压和噪声随光照度变化的波形示意图。图2是本专利技术实施例的一种图像传感器的输出电路的电路结构示意图。图3是本专利技术实施例的另一种图像传感器的输出电路的电路结构示意图。图4是本专利技术实施例中的一种增益电路的电路图。图5是本专利技术实施例中的一种斜坡电压和像素电压对应的像素数字信号的示意图。图6是现有技术中的一种斜坡电压和像素电压对应的像素数字信号的示意图。图7是本专利技术实施例的又一种图像传感器的输出电路的电路结构示意图。具体实施方式如
技术介绍
部分所述，目前，采用基于拍摄的一帧图像，控制针对图像传感器中像素阵列的奇数行和偶数行利用不同的曝光时间，得到两幅子帧图像再进行合并的方法，在实现宽动态范围成像的范围的同时，时序控制过于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像传感器的输出电路，其特征在于，包括：斜坡信号生成电路，适于输出斜坡电压，所述斜坡电压随时间线性变化；模数转换电路，接入来自像素阵列的像素电压和斜坡电压，适于根据所述像素电压与斜坡电压相等时对应的时刻得到对应于所述像素电压的像素数字信号；控制模块，适于控制所述斜坡信号生成电路针对所述像素阵列中奇数行和偶数行的像素电压提供具有不同斜率的斜坡电压。

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器的输出电路，其特征在于，包括：斜坡信号生成电路，适于输出斜坡电压，所述斜坡电压随时间线性变化；模数转换电路，接入来自像素阵列的像素电压和斜坡电压，适于根据所述像素电压与斜坡电压相等时对应的时刻得到对应于所述像素电压的像素数字信号；控制模块，适于控制所述斜坡信号生成电路针对所述像素阵列中奇数行和偶数行的像素电压提供具有不同斜率的斜坡电压。2.根据权利要求1所述的输出电路，其特征在于，所述斜坡信号生成电路包括：斜坡生成器，适于输出初始斜坡电压，所述初始斜坡电压随时间线性变化；增益电路，适于按照增益系数对所述初始斜坡电压进行放大。3.根据权利要求2所述的输出电路，其特征在于，所述控制模块适于控制所述斜坡生成器针对所述像素阵列中奇数行和偶数行的像素电压产生斜率不同的初始斜坡电压，且控制所述增益电路针对所述像素阵列中奇数行和偶数行的像素电压提供相同的增益系数，以使得所述斜坡信号生成电路针对所述像素阵列中奇数行和偶数行的像素电压提供具有不同斜率的斜坡电压。4.根据权利要求2所述的输出电路，其特征在于，所述控制模块适于控制所述斜坡生成器针对所述像素阵列中奇数行和偶数行的像素电压产生斜率相同的初始斜坡电压，且控制所述增益电路针对所述像素阵列中奇数行和偶数行的像素电压提供不同的增益系数，以使得所述斜坡信号生成电路针对所述像素阵列中奇数行和偶数行的像素电压提供具有不同斜率的斜坡电压。5.根据权利要求4所述的输出电路，其特征在于，所述增益电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚劲峰，常建光，
申请(专利权)人：德淮半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32