[发明专利]一种图像传感器及其输出电路

说明书

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。

技术领域

本发明涉及图像传感器技术领域，特别涉及一种图像传感器及其输出电路。

背景技术

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(Complementary MetalOxide Semiconductor，简称CMOS)或者电荷耦合元件(Charge-coupled Device，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(High Dynamic Range，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(Low Dynamic Range，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(shutter pointer)，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。

发明内容

本发明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，本发明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。