【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于图像传感器，涉及一种动态范围自适应调整的图像传感器读出电路。
技术介绍
1、固体图像传感器是现代智能化设备的眼睛，随着信息化时代的不断发展，固体图像传感器已经成为现代社会不可或缺的传感器类型。其原理是通过像素内集成的光电器件根据光电转换效应将外界物体的反射光转换为电信号，再经过读出电路的处理将模拟信号转换为数字信号并存储以提高信号的抗干扰能力。
2、典型图像传感器读出电路中主要包括输入级电路、采样保持电路、模数转换器等模块，其中输入级电路负责将光电流转换为电压信号。输入级电路主要分为直接注入型、缓冲注入型、源跟随器型、电阻跨阻放大器型以及电容跨阻放大器型等，原理是利用电容或电阻积累电荷，实现电流到电压的变换。输入级电路的积分电容和积分时间将会直接影响图像传感器读出电路的动态范围：积分电容直接影响最大可处理电荷量，积分时间会限制可处理电荷量的范围。目前，传统图像传感器读出电路的动态范围约为60db，难以满足自然界中超过100db的光强信号转换，导致图像传感器在强光和微光环境下成像质量较低。
3、现有技术中，直接注入型输入级电路一般采用单个积分电容，读出电路的动态范围较小且无法调节，在复杂光照条件下容易产生模糊问题，成像质量较差。采用多个积分电容并联又存在积分电容档位的选择主要依赖于外部电路进行控制的问题，导致图像传感器的调试较为复杂且不够灵活，在外界光照发生较大变化时，需要重新调节积分电容档位才能满足高成像质量的需求。此外，在多个积分电容并联时，由于现有可见光图像传感器直接注入型输入级电路普遍
技术实现思路
1、针对上述现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种动态范围自适应调整的图像传感器读出电路。
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种动态范围自适应调整的图像传感器读出电路，包括
4、输入级电路，用于对像素单元输出的光电流进行积分，输出模拟电压信号；
5、模数转换模块，用于将输入级电路输出的模拟电压信号转换为数字信号并进行存储；以及
6、自适应逻辑控制模块，用于根据外部环境的光强生成对应的自适应逻辑信号，通过自适应逻辑信号用于对输入级电路的动态范围进行调整。
7、进一步的，所述模数转换模块包括比较器和计数及存储单元，所述比较器的同相输入端与输入级电路的输出端电连接，反相输入端用于连接参考电压信号，输出端分别与自适应逻辑控制模块和计数及存储单元电连接。
8、进一步的，所述输入级电路为直接注入型输入级电路。
9、进一步的，所述输入级电路包括积分电容阵列和复位电流源单元，所述积分电容阵列用于根据自适应逻辑控制模块的自适应逻辑信号对阵列中的电容进行选通；所述复位电流源单元用于为积分电容阵列中的电容提供复位电流。
10、进一步的，所述输入级电路的输入端与输出端直接电连接，所述积分电容阵列包括常规积分电容和拓展积分电容，所述常规积分电容的第一端与输入级电路的输入端电连接，第二端接地；所述拓展积分电容的第一端通过电容接入控制开关与输入级电路的输入端电连接，第二端接地；所述电容接入控制开关的控制端与自适应逻辑控制模块的输出端电连接。
11、进一步的，所述复位电流源单元包括常规复位电流源和补偿复位电流源，所述常规复位电流源的输出电流值与常规积分电容的容值相适配，所述补偿复位电流源的输出电流值与拓展积分电容的容值相适配。
12、进一步的，所述复位电流源单元包括第一场效应管，所述第一场效应管的漏极连接供电电压，所述第一场效应管的栅极用于连接复位信号，所述第一场效应管的源极与常规积分电容的第一端电连接。
13、进一步的，所述补偿复位电流源包括第二场效应管，所述第二场效应管的漏极连接外部供电电压，所述第二场效应管的栅极连接有复位信号控制开关的第一端，所述复位信号控制开关的第二端用于连接复位信号，所述第二场效应管的源极通过补偿电流控制开关与拓展积分电容的第一端电连接；所述复位信号控制开关和补偿电流控制开关的控制端均与自适应逻辑控制模块的输出端电连接。
14、进一步的，所述补偿复位电流源的电流值与常规复位电流源的电流值的比值等于所述拓展积分电容的容值与常规积分电容的容值的比值。
15、进一步的，所述自适应逻辑控制模块包括二选一数据选择器、d触发器和静态随机存储器，所述二选一数据选择器的输出端与d触发器的输入端相连，第一输入端连接供电电压，第二输入端与d触发器的正输出端连接，选通端作为自适应逻辑控制模块的输入端与比较器的输出端相连；所述d触发器的正输出端与静态随机存储器的正输入端直接相连，负输出端与静态随机存储器的负输入端连接，所述静态随机存储器的输出端作为自适应逻辑控制模块的输出端与输入级电路电连接。
16、本专利技术中，采用两个积分电容并联的方式，使直接注入型输入级电路的动态范围较大且可以调节，能够满足在多种应用场景下生成高质量图像的需求。其次，自适应逻辑控制模块在比较阶段会选通积分电容阵列中较小的电容，并保持至比较结束，根据比较结果自动控制开关调节积分电容大小，可以根据光照条件自适应拓展动态范围。同时，电流补偿电路与较大积分电容的开关控制信号一致，改善了可见光图像传感器多积分电容输入级电路积分电容变换时对复位电压产生的影响，优化了转换精度；使同一图像传感器在各种应用场景和工作模式的使用更加灵活智能，解决了现有技术可见光图像传感器读出电路输入级电路设计不合理、调节不智能及精度不准确的问题。
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1.一种动态范围自适应调整的图像传感器读出电路，其特征在于：包括输入级电路，用于对像素单元输出的光电流进行积分，输出模拟电压信号；
2.根据权利要求1所述的动态范围自适应调整的图像传感器读出电路，其特征在于：所述模数转换模块包括比较器和计数及存储单元，所述比较器的同相输入端与输入级电路的输出端电连接，反相输入端用于连接参考电压信号，输出端分别与自适应逻辑控制模块和计数及存储单元电连接。
3.根据权利要求1所述的动态范围自适应调整的图像传感器读出电路，其特征在于：所述输入级电路为直接注入型输入级电路。
4.根据权利要求3所述的动态范围自适应调整的图像传感器读出电路，其特征在于：所述输入级电路包括积分电容阵列和复位电流源单元，所述积分电容阵列用于根据自适应逻辑控制模块的自适应逻辑信号对阵列中的电容进行选通；所述复位电流源单元用于为积分电容阵列中的电容提供复位电流。
5.根据权利要求4所述的动态范围自适应调整的图像传感器读出电路，其特征在于：所述输入级电路的输入端与输出端直接电连接，所述积分电容阵列包括常规积分电容和拓展积分电容，所述常规
6.根据权利要求5所述的动态范围自适应调整的图像传感器读出电路，其特征在于：所述复位电流源单元包括常规复位电流源和补偿复位电流源，所述常规复位电流源的输出电流值与常规积分电容的容值相适配，所述补偿复位电流源的输出电流值与拓展积分电容的容值相适配。
7.根据权利要求6所述的动态范围自适应调整的图像传感器读出电路，其特征在于：所述复位电流源单元包括第一场效应管，所述第一场效应管的漏极连接供电电压，所述第一场效应管的栅极用于连接复位信号，所述第一场效应管的源极与常规积分电容的第一端电连接。
8.根据权利要求6所述的动态范围自适应调整的图像传感器读出电路，其特征在于：所述补偿复位电流源包括第二场效应管，所述第二场效应管的漏极连接外部供电电压，所述第二场效应管的栅极连接有复位信号控制开关的第一端，所述复位信号控制开关的第二端用于连接复位信号，所述第二场效应管的源极通过补偿电流控制开关与拓展积分电容的第一端电连接；所述复位信号控制开关和补偿电流控制开关的控制端均与自适应逻辑控制模块的输出端电连接。
9.根据权利要求6所述的动态范围自适应调整的图像传感器读出电路，其特征在于：所述补偿复位电流源的电流值与常规复位电流源的电流值的比值等于所述拓展积分电容的容值与常规积分电容的容值的比值。
10.根据权利要求1～9任一项所述的动态范围自适应调整的图像传感器读出电路，其特征在于：所述自适应逻辑控制模块包括二选一数据选择器、D触发器和静态随机存储器，所述二选一数据选择器的输出端与D触发器的输入端相连，第一输入端连接供电电压，第二输入端与D触发器的正输出端连接，选通端作为自适应逻辑控制模块的输入端与比较器的输出端相连；所述D触发器的正输出端与静态随机存储器的正输入端直接相连，负输出端与静态随机存储器的负输入端连接，所述静态随机存储器的输出端作为自适应逻辑控制模块的输出端与输入级电路电连接。
...【技术特征摘要】
1.一种动态范围自适应调整的图像传感器读出电路，其特征在于：包括输入级电路，用于对像素单元输出的光电流进行积分，输出模拟电压信号；
2.根据权利要求1所述的动态范围自适应调整的图像传感器读出电路，其特征在于：所述模数转换模块包括比较器和计数及存储单元，所述比较器的同相输入端与输入级电路的输出端电连接，反相输入端用于连接参考电压信号，输出端分别与自适应逻辑控制模块和计数及存储单元电连接。
3.根据权利要求1所述的动态范围自适应调整的图像传感器读出电路，其特征在于：所述输入级电路为直接注入型输入级电路。
4.根据权利要求3所述的动态范围自适应调整的图像传感器读出电路，其特征在于：所述输入级电路包括积分电容阵列和复位电流源单元，所述积分电容阵列用于根据自适应逻辑控制模块的自适应逻辑信号对阵列中的电容进行选通；所述复位电流源单元用于为积分电容阵列中的电容提供复位电流。
5.根据权利要求4所述的动态范围自适应调整的图像传感器读出电路，其特征在于：所述输入级电路的输入端与输出端直接电连接，所述积分电容阵列包括常规积分电容和拓展积分电容，所述常规积分电容的第一端与输入级电路的输入端电连接，第二端接地；所述拓展积分电容的第一端通过电容接入控制开关与输入级电路的输入端电连接，第二端接地；所述电容接入控制开关的控制端与自适应逻辑控制模块的输出端电连接。
6.根据权利要求5所述的动态范围自适应调整的图像传感器读出电路，其特征在于：所述复位电流源单元包括常规复位电流源和补偿复位电流源，所述常规复位电流源的输出电流值与常规积分电容的容值相适配，所述补偿复位电流源的输出电...
【专利技术属性】
技术研发人员：祝晓笑，张艺潇，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十四研究所，
类型：发明
国别省市：
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