，像素輸出信號很小，也就是Vpixel/ Vref的值較小，現(xiàn)有單次量化計數(shù)獲得的像素量化值很小，可能無法獲得圖像的細節(jié)，信噪 比較低。
[0060] 而現(xiàn)有技術(shù)中提高圖像傳感器信噪比有兩個方向：一是提高信號強度，主要 實現(xiàn)的方式為補光、延長曝光時間；二是降低讀出噪聲，主要的實現(xiàn)方式為像素累加 (Binning)，數(shù)字方式的多幀累積等。這些方法都各有弊端：對于采用補光的方式提高信號 強度，需要對系統(tǒng)進行改進，而且這樣會提高系統(tǒng)成本與系統(tǒng)功耗；通過延長曝光時間則會 降低幀率，這是因為當曝光時間延長到η倍后，信噪比雖然提高了 η倍SNR = nX (signal/ noise)，但是此時的幀率（與曝光時長成反比）也就降低到原來的1/n ;當保持曝光時間不 變，采用多幀累積的方法提高信噪比也容易降低幀率，具體地說，當采用η幀累積的方式改 善信噪比的方法時，由于噪聲的隨機性使累積后的信號噪聲放大了 λ/5倍，圖像信號本身放 大了 η倍，因此信噪比提高了^倍SNR=V^x(signal/noise)，輸出的有效幀率也降低到原 來的1/n ;像素累加就是將相鄰像素的圖像信號累加在一起，以一個像素的模式讀出，也就 是將幾個像素聯(lián)合起來作為一個像素使用，因此會降低圖像的分辨率。
[0061] 為解決所述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種圖像傳感器的讀出系統(tǒng)，包括：
[0062] 斜坡電路，用于產(chǎn)生斜坡信號；控制模塊，用于獲取所述像素陣列的亮度，并根據(jù) 所述亮度獲得斜坡信號的電壓或斜坡信號產(chǎn)生次數(shù)，并控制所述斜坡電路產(chǎn)生相應(yīng)電壓或 相應(yīng)次數(shù)的斜坡信號；比較器，用于比較所述圖像信號和斜坡信號的相對大??；計數(shù)器，用 于根據(jù)所述比較器的比較結(jié)果進行計數(shù)，獲得像素量化值。
[0063] 本發(fā)明通過控制模塊獲取所述像素陣列的亮度，并根據(jù)所述亮度獲得斜坡信號的 電壓和產(chǎn)生次數(shù)，從而控制斜坡電路產(chǎn)生相應(yīng)的斜坡信號，從而實現(xiàn)在增大所述圖像信號 相對應(yīng)的像素量化值。所述圖像信號包括有規(guī)律的信號以及無規(guī)律的噪聲，當圖像信號被 放大時，能夠提高有規(guī)律的信號強度，由于噪聲的隨機性使噪聲無法隨著圖像信號的放大 而放大，因此增大所述圖像信號相對應(yīng)的像素量化值能夠提高系統(tǒng)的信噪比。本發(fā)明在不 提高系統(tǒng)成本與系統(tǒng)功耗，不降低幀率，不降低分辨率的情況下，提高了信號強度，改善了 圖像信號的信噪比。
[0064] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明 的具體實施例做詳細的說明。
[0065] 參考圖3,示出了本發(fā)明圖像傳感器讀出系統(tǒng)一實施例的功能框圖。
[0066] 需要說明的是，所述圖像傳感器包括像素陣列1000,所述讀出系統(tǒng)用于讀取像素 陣列1000中像素單元1110所獲得的圖像信號Vpixel。
[0067] 參考圖3，所述讀出系統(tǒng)包括：
[0068] 斜坡電路100,用于產(chǎn)生斜坡信號Vramp。
[0069] 具體的，所述斜坡電路100用于產(chǎn)生初始電壓為Vo,終止電壓為Vt的斜坡信號 Vramp。所述斜坡信號Vramp用于與所述圖像信號Vpixel相比較，以實現(xiàn)對所述圖像信號 VpixeI的量化。需要說明的是，本發(fā)明對產(chǎn)生所述斜坡信號Vramp的具體方式不做任何限 制。
[0070] 控制模塊200,用于獲取所述像素陣列1000的亮度，并根據(jù)所述亮度獲得斜坡信 號Vramp的電壓或斜坡信號Vramp產(chǎn)生次數(shù)，并控制所述斜坡電路100產(chǎn)生相應(yīng)電壓或相 應(yīng)次數(shù)的斜坡信號Vramp ;
[0071] 具體的，參考圖4,示出了圖3中控制模塊200的功能框圖。
[0072] 所述控制模塊200包括：用于獲取所述像素陣列1000亮度的獲取單元210。
[0073] 本實施例中，所述獲取單元210根據(jù)前一幀圖像的平均亮度獲得所述像素陣列 1000的亮度。具體的，所述獲取單元210獲得前一幀圖像所有像素位置的所述像素量化值 并取平均值，并根據(jù)所述像素量化值的平均值獲得所述前一幀圖像的平均亮度，根據(jù)所述 平均亮度，獲得所述像素陣列的亮度。
[0074] 需要說明的是，本實施例中，所述獲取單元210是根據(jù)前一幀圖像所有像素位置 的像素量化值的平均值獲得像素陣列的亮度，但是這種做法僅為一示例，本發(fā)明對獲取所 述像素陣列亮度的方式不做限定。
[0075] 還需要說明的是，當所述像素陣列1000初次使用時，所述獲取單元210可以根據(jù) 所述圖像傳感器的測光部件獲得所述亮度。但是本發(fā)明對初次使用時獲得所述亮度的方式 不做限定。
[0076] 所述控制模塊200還包括設(shè)定單元220,用于根據(jù)所述獲取單元210獲得的所述亮 度，獲得所述斜坡信號Vramp的電壓或斜坡信號Vramp的產(chǎn)生次數(shù)。
[0077] 所述設(shè)定單元220與所述獲取單元210相連，以獲得所述獲取單元210獲得的亮 度，并根據(jù)所述亮度，設(shè)定所述斜坡信號Vramp的電壓和所述斜坡信號Vamp產(chǎn)生的次數(shù)。
[0078] 需要說明的是，所述斜坡信號Vramp的電壓包括：所述斜坡信號Vramp開始時的初 始電壓Vo以及所述斜坡信號Vramp停止時的終止電壓Vt ;所述設(shè)定單元220用于根據(jù)所 述獲取單元210獲得的亮度，設(shè)定所述斜坡信號Vramp的初始電壓Vo和終止電壓Vt。
[0079] 具體的，所述設(shè)定單元220內(nèi)預(yù)先設(shè)定有增益閾值，當所述獲取單元210獲得的亮 度達到所述增益閾值時，所述設(shè)定單元220維持前一幀圖像的圖像信號讀取時所獲得的斜 坡信號Vramp的電壓以及斜坡信號Vramp產(chǎn)生的次數(shù)不變。在本幀圖像讀取時，所述設(shè)定 單元220依舊采用相同的斜坡信號Vramp電壓以及產(chǎn)生次數(shù)。
[0080] 當所述獲取單元210獲得的亮度未達到所述增益閾值時，所述設(shè)定單元220增大 所述斜坡信號Vramp的量程，即擴大所述斜坡信號Vramp起始電壓Vo與終止電壓Vt的差 值。本實施例中，采用保持斜坡信號Vramp起始電壓Vo不變，僅調(diào)整斜坡信號Vramp的終 止電壓Vt的方法以實現(xiàn)快速調(diào)整斜坡信號Vramp量程。
[0081] 當斜坡信號Vramp量程增大到所述斜坡電路100輸出的最大值，但所述獲取單元 210獲得的亮度仍未達到所述增益閾值時，所述設(shè)定單元220增加一次斜坡信號Vramp產(chǎn)生 的次數(shù)。
[0082] 具體的，本實施例中，讀取前一幀圖像過程中，所述設(shè)定單元220所獲得初始電壓 Vo、終止電壓Vt的斜坡信號Vramp，所述斜坡信號Vramp的電壓為所述斜坡電路100輸出的 最大值，且所述斜坡信號Vramp輸出3次。所述設(shè)定單元220根據(jù)前一幀圖像所有像素位 置的像素量化值所獲得的像素陣列的亮度仍未達到增益閾值。因此，本實施例中，所述設(shè)定 單元220獲得維持初始電壓Vo、終止電壓Vt的斜坡信號Vramp，且所述斜坡信號Vramp產(chǎn) 生次數(shù)增加一次，即產(chǎn)生4次所述斜坡信號Vramp。
[0083] 需要說明的是，當所述像素陣列1000初次使用時，所述設(shè)定單元210可以根據(jù)所 述獲取單元210由所述測光部件獲得的所述亮度設(shè)定所述斜坡信號Vramp的電壓和產(chǎn)生次 數(shù)，也可以在所述設(shè)定單元220中預(yù)先設(shè)定默認值，對初次使用時斜坡信號Vramp的電壓和 產(chǎn)生次數(shù)進行設(shè)定，本發(fā)明對初次使用時，所述設(shè)定單元220獲得所述斜坡信號Vramp的電 壓和產(chǎn)生次數(shù)的方法不做限定。
[0084] 所述控制模塊200還包括控制單元230,用于控制像素陣列1000中像素單元1110 輸出所獲得的圖像信號Vpixel ;還用于根據(jù)所述設(shè)定單元210獲得的斜坡信號Vramp的電 壓或斜坡信號Vramp產(chǎn)生次數(shù)，控制所述斜坡電路100產(chǎn)生相應(yīng)電壓或相應(yīng)次數(shù)的斜坡信 號 Vramp 〇
[0085] 具體的，所述控制單元230與所述設(shè)定單元220相連，用以獲得所述設(shè)定單元設(shè)定 的所述斜坡信號Vramp的初始電壓Vo和所述終止電壓Vt ;所述控制單元230還與所述斜 坡電路100相連，用于控制所述斜坡電路100產(chǎn)生初始電壓為Vo,終止電壓為Vt的斜坡信 號 Vramp 〇
[0086] 繼續(xù)參考圖3,需要說明的是，所述讀出系統(tǒng)還包括行信號產(chǎn)生電路500。
[0087] 具體的，結(jié)合參考圖5,示出了圖3中行信號產(chǎn)生電路500的功能框圖。
[0088] 所述行信號產(chǎn)生電路500包括：驅(qū)動產(chǎn)生電路510,用于產(chǎn)生驅(qū)動所述像素陣列 1000中像素單元1100的驅(qū)動信號Vcp。
[0089] 具體的，所述驅(qū)動產(chǎn)生電路510與所述像素陣列1000中像素單元1100相連，所述 驅(qū)動產(chǎn)生電路510產(chǎn)生的所述驅(qū)動信號Vcp控制所述像素陣列1000中像素單元1100輸出 所獲得的圖像信號Vpixel。
[0090] 所述行信號產(chǎn)生電路500還包括：觸發(fā)產(chǎn)生電路520,用于根據(jù)所述控制模塊200 獲得的所述斜坡信號Vramp產(chǎn)生次數(shù)，產(chǎn)生觸發(fā)所述斜坡電路100產(chǎn)生斜坡信號Vramp的 觸發(fā)信號Vcq。
[0091] 具體的，所述觸發(fā)產(chǎn)生電路520與所述斜坡電路100相連，所述觸發(fā)產(chǎn)生電路520 產(chǎn)生的所述觸發(fā)信號Vcq控制所述斜坡電路100產(chǎn)生斜坡信號Vramp。
[0092] 需要說明的是，所述驅(qū)動產(chǎn)生電路510在第一時刻Tl產(chǎn)生驅(qū)動信號Vcp，所述觸發(fā) 產(chǎn)生電路520在第二時刻T2產(chǎn)生觸發(fā)信號Vcq，所述第二時刻T2晚于所述第一時刻Tl。
[0093] 繼續(xù)參考圖3,所述讀出系統(tǒng)還包括比較器300,用于比較所述圖像信號Vpixel和 所述斜坡信號Vramp的相對大小。
[0094] 具體的，所述比較器300的正相輸入端與所述像素陣列1000相連，用于接收所述 像素陣列1000中像素單元Ilio所獲得的圖像信號Vpixel ;所述比較器300的負相輸入端 與所述斜坡電路100相連，用于接收所述斜坡電路100產(chǎn)生的斜坡信號Vramp。
[0095] 所述比較器300比較所述圖像信號Vpixel和所述斜坡信號Vramp的相對大小。本 實施例中，當所述斜坡信號Vramp大于所述圖像信號Vpixel時，所述比較器300輸出高電 壓Vh的比較結(jié)果Vcomp ;當所述斜坡信號Vramp小于所述圖像信號時，所述比較器300輸 出低電壓Vl的比較結(jié)果Vcomp。
[0096] 所述讀出系統(tǒng)還包括用于根據(jù)所示比較器300比較結(jié)果Vcomp進行計數(shù)以獲得像 素量化值的計數(shù)器400。
[0097] 具體的，所述計數(shù)器400包括用于接收所述比較器300比較結(jié)果Vcomp的計數(shù)信 號端D和用于接收工作時鐘信號的時鐘信號端Clk :所述計數(shù)信號端D與所述比較器300的 輸出端相連，用于接收所述比較器300的比較結(jié)果Vcomp ;所述時鐘信號端Clk與所述工作 時鐘（圖中未示出）相連，用于接收所述工作時鐘信號Vclock。
[0098] 所述計數(shù)器400用于根據(jù)所述比較器300的比較結(jié)果Vcomp，基于所述工作時鐘信 號Vclock進行計數(shù)。本實施例中，當所述比較器300輸出高電壓Vh的比較結(jié)果Vcomp時， 所述計數(shù)器400進行計數(shù)；當所述比較器300輸出低電壓Vl的比較結(jié)果Vcomp時，所述計 數(shù)器400停止計數(shù)。
[0099] 需要說明的是，本實施例中，工作時鐘信號Vclock在所述觸發(fā)信號Vcq的控制下 形成。具體的，所述觸發(fā)產(chǎn)生電路520與所述工作時鐘相連，向所述工作時鐘發(fā)送所述觸發(fā) 信號Vcq，所述工作時鐘接收到所述觸發(fā)信號Vcq時，開始產(chǎn)生所述工作時鐘信號Vclock。 因此，所述計數(shù)器400接收到所述工作時鐘信號Vclock時，根據(jù)所述比較器的比較結(jié)果 Vcomp，開始基于所述工作時鐘信號Vclock的計數(shù)。所以，所述觸發(fā)產(chǎn)生電路520用于產(chǎn) 生觸發(fā)信號Vcq，通過控制工作時鐘產(chǎn)生工作時鐘信號Vclock以控制所述計數(shù)器400開始 計數(shù)。由此，所述計數(shù)器400在所述斜坡電路100接收到觸發(fā)信號Vcq開始產(chǎn)生斜坡信號 Vramp時，接收到工作時鐘信號Vclock開始計數(shù)。
[0100] 結(jié)合參考圖5,還需要說明的是，本實施例中，所述計數(shù)器400還與所述行信號產(chǎn) 生電路500中的驅(qū)動產(chǎn)生電路510相連，所述驅(qū)動產(chǎn)生