性信號Vlin再次與所述圖像信號Vpixel相 等，停止計數(shù)，獲得累積像素量化值2d。
[0173] 由于在步驟S200中，根據(jù)步驟SlOO所獲得的亮度，設(shè)定本實施例中，讀取所述圖 像信號Vpixel時，所述斜坡信號Vramp產(chǎn)生4次。因此，本實施例中，需產(chǎn)生4次觸發(fā)信號 Vcq0
[0174] 具體的，所述4次觸發(fā)信號Vcq包括4次平臺觸發(fā)信號Vccon和4次線性觸發(fā)信 號。每次平臺觸發(fā)信號Vccon和線性觸發(fā)信號Vclin產(chǎn)生后，均產(chǎn)生一次平臺信號Vcon和 一次線性信號Vlin，始終比較平臺信號Vcon、所述線性信號Vlin和所述圖像信號Vpixel 的相對大小，根據(jù)所述比較結(jié)果Vcomp進行基于工作時鐘信號Vclock的累積計數(shù)。
[0175] 直至第八時刻T8,第4次觸發(fā)信號Vcq觸發(fā)產(chǎn)生的線性信號Vlin產(chǎn)生后，比較結(jié) 果Vcomp第4次發(fā)生反轉(zhuǎn)，獲得累積計數(shù)值4d，以所述累積計數(shù)值4d作為所述圖像信號 Vpixel的像素量化值Dsig。待與相應像素單元同行的所有圖像信號均讀取完成后，輸出所 述像素量化值Dsig :Dsig = 4d。
[0176] 需要說明的是，本實施例中是根據(jù)前一幀圖像所有像素位置的所述像素量化值的 平均值，獲得前一幀圖像的平均亮度，并根據(jù)所述平均亮度獲得所述像素陣列的亮度，因此 在輸出累積計數(shù)的像素量化值Dsig :Dsig = 4d的同時，還需保存所述像素量化值，以供下 一幀圖像讀取時，獲得所述亮度。
[0177] 還需要說明的是，本實施例中，是基于前一幀圖像所有像素位置的所述像素量化 值的平均值獲得前一幀圖像的平均亮度，并根據(jù)所述平均亮度獲取所述像素陣列的亮度。 還可以根據(jù)多幀歷史圖像的平均亮度獲取所述圖像陣列的亮度，或者根據(jù)多幀歷史圖像像 素量化值的平均值獲取所述圖像陣列的亮度，本發(fā)明對獲取所述像素陣列亮度的方式不做 限定。
[0178] 綜上，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)生相應的斜坡信號，從而實現(xiàn)在增大所述圖 像信號相對應的像素量化值。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，提高了圖像質(zhì)量，擴展了圖像傳感器的使用。此外，在本發(fā)明的 可選方案中，采用前一幀圖像的平均亮度獲得所述圖像陣列的亮度，并根據(jù)所述亮度，獲得 斜坡信號的電壓或斜坡信號的產(chǎn)生次數(shù)。所述控制模塊通過多次迭代的方式調(diào)整所述斜坡 信號的電壓和產(chǎn)生次數(shù)，在不增加資源耗費的情況下，提高了讀出系統(tǒng)的讀出速度，提高了 圖像傳感器的性能。進一步，在本案的可選方案中，還可以采用行信號控制所述斜坡電路和 所述計數(shù)器，使所述斜坡信號的產(chǎn)生和所述計數(shù)器開始計數(shù)實現(xiàn)同步開始，提高了讀出系 統(tǒng)對圖像信號的量化精度，提高了圖像傳感器獲取圖像的質(zhì)量。
[0179] 雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本 發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應當以權(quán)利要求所 限定的范圍為準。
【主權(quán)項】
1. 一種圖像傳感器的讀出系統(tǒng)，所述圖像傳感器包括像素陣列，所述讀出系統(tǒng)用于讀 取像素陣列中像素單元所獲得的圖像信號，其特征在于，包括： 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)生相應電壓或相應次數(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小； 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。
2. 如權(quán)利要求1所述的讀出系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊包括： 獲取單元，用于獲取所述像素陣列的亮度； 設(shè)定單元，用于根據(jù)所述獲取單元獲得的亮度，獲得斜坡信號的電壓或斜坡信號的產(chǎn) 生次數(shù)； 控制單元，用于控制像素陣列中像素單元輸出所獲得的圖像信號；用于根據(jù)所述設(shè)定 單元獲得的斜坡信號的電壓或斜坡信號產(chǎn)生次數(shù)，控制所述斜坡電路產(chǎn)生相應電壓或相應 次數(shù)的斜坡信號。
3. 如權(quán)利要求2所述的讀出系統(tǒng)，其特征在于，所述獲取單元根據(jù)多幀歷史圖像的平 均亮度獲取所述像素陣列的亮度。
4. 如權(quán)利要求2所述的讀出系統(tǒng)，其特征在于，所述獲取單元根據(jù)前一幀圖像的平均 亮度獲取所述像素陣列的亮度。
5. 如權(quán)利要求2所述的讀出系統(tǒng)，其特征在于，所述獲取單元根據(jù)歷史圖像的像素量 化值，獲取所述像素陣列的亮度。
6. 如權(quán)利要求2所述的讀出系統(tǒng)，其特征在于，所述斜坡信號的電壓包括：斜坡信號開 始時的初始電壓、斜坡信號停止時的終止電壓； 所述設(shè)定單元用于根據(jù)所述亮度獲得斜坡信號的初始電壓和終止電壓。
7. 如權(quán)利要求1所述的讀出系統(tǒng)，其特征在于，所述讀出系統(tǒng)還包括行信號產(chǎn)生電路， 所述行信號產(chǎn)生電路包括： 驅(qū)動產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生驅(qū)動所述像素陣列中像素單元的驅(qū)動信號； 觸發(fā)產(chǎn)生電路，用于根據(jù)控制模塊獲得的斜坡信號產(chǎn)生次數(shù)，產(chǎn)生觸發(fā)所述斜坡電路 產(chǎn)生斜坡信號的觸發(fā)信號。
8. 如權(quán)利要求7所述的讀出系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動產(chǎn)生電路在第一時刻產(chǎn)生驅(qū) 動信號，所述觸發(fā)產(chǎn)生電路在第二時刻產(chǎn)生觸發(fā)信號，所述第二時刻晚于所述第一時刻。
9. 如權(quán)利要求7所述的讀出系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動產(chǎn)生電路與所述計數(shù)器相連， 用于向所述計數(shù)器發(fā)送所述驅(qū)動信號，所述計數(shù)器在接收到所述驅(qū)動信號時對計數(shù)結(jié)果清 零。
10. 如權(quán)利要求7所述的讀出系統(tǒng)，其特征在于，所述觸發(fā)產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生觸發(fā)信號 以控制所述計數(shù)器開始計數(shù)。
11. 如權(quán)利要求7所述的讀出系統(tǒng)，其特征在于，所述斜坡信號包括電壓線性減小的線 性信號； 所述觸發(fā)產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生控制所述線性信號開始產(chǎn)生的線性觸發(fā)信號，所述線性 觸發(fā)信號還用于控制所述計數(shù)器開始計數(shù)； 所述計數(shù)器在所述線性觸發(fā)信號的控制下基于比較器的比較結(jié)果開始計數(shù)； 在所述比較器的比較結(jié)果反轉(zhuǎn)時停止計數(shù)，并以累積計數(shù)值獲得像素量化值。
12. 如權(quán)利要求11所述的讀出系統(tǒng)，其特征在于，所述線性信號大于所述圖像信號時， 所述比較器輸出高電壓的比較結(jié)果，所述計數(shù)器進行計數(shù)； 所述線性信號小于所述圖像信號時，所述比較器輸出低電壓的比較結(jié)果，所述計數(shù)器 停止計數(shù)。
13. 如權(quán)利要求11所述的讀出系統(tǒng)，其特征在于，所述線性信號開始時的電壓為初始 電壓，所述斜坡電路還用于產(chǎn)生位于線性信號之前的平臺信號，所述平臺信號的電壓恒定 不變，且與所述初始電壓相等； 所述觸發(fā)產(chǎn)生電路，還用于產(chǎn)生控制所述平臺信號開始產(chǎn)生的平臺觸發(fā)信號。
14. 如權(quán)利要求13所述的讀出系統(tǒng)，其特征在于，所述線性信號停止時的電壓為終止 電壓； 所述斜坡電路還用于產(chǎn)生位于所述平臺信號之前的恒定電壓信號，所述恒定電壓信號 的電壓位于初始電壓和終止電壓之間。
15. -種圖像傳感器的讀出方法，所述圖像傳感器包括像素陣列，所述讀出方法用于讀 取像素陣列中像素單元所獲得的圖像信號，其特征在于，包括： 獲取所述像素陣列的亮度； 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)； 獲取像素陣列中像素單元輸出的圖像信號； 基于所述斜坡信號的電壓或斜坡信號產(chǎn)生次數(shù)，產(chǎn)生相應的斜坡信號； 比較所述圖像信號和所述斜坡信號的相對大?。? 根據(jù)所述比較結(jié)果進行計數(shù)，以獲得所述圖像信號的像素量化值。
16. 如權(quán)利要求15所述的讀出方法，其特征在于，獲取所述圖像陣列的亮度的步驟包 括：根據(jù)多幀歷史圖像的平均亮度獲取所述圖像陣列的亮度。
17. 如權(quán)利要求15所述的讀出方法，其特征在于，獲取所述圖像陣列的亮度的步驟包 括：根據(jù)前一幀圖像的平均亮度獲取所述圖像陣列的亮度。
18. 如權(quán)利要求15所述的讀出方法，其特征在于，獲取所述圖像陣列的亮度的步驟包 括：根據(jù)歷史圖像的像素量化值獲取所述圖像陣列的亮度。
19. 如權(quán)利要求15所述的讀出方法，其特征在于，所述斜坡信號的電壓包括：斜坡信號 開始時的初始電壓、斜坡信號停止時的終止電壓； 根據(jù)所述亮度獲得斜坡信號的電壓的步驟包括：根據(jù)所述亮度獲得所述斜坡信號的初 始電壓和終止電壓。
20. 如權(quán)利要求15所述的讀出方法，其特征在于，獲得斜坡信號產(chǎn)生次數(shù)的步驟之后， 獲取圖像信號的步驟之前，所述讀出方法還包括： 產(chǎn)生行信號，所述行信號包括驅(qū)動所述像素陣列中各行像素單元的驅(qū)動信號和觸發(fā)所 述斜坡信號產(chǎn)生的觸發(fā)信號； 獲取像素陣列中像素單元輸出的圖像信號的步驟包括：在所述驅(qū)動信號的控制下，依 次驅(qū)動所述像素陣列中各行像素單元，像素單元被驅(qū)動后輸出圖像信號； 產(chǎn)生相應的斜坡信號的步驟包括：在所述觸發(fā)信號的控制下，產(chǎn)生相應的斜坡信號； 所述觸發(fā)信號還用于控制開始計數(shù)；根據(jù)所述比較結(jié)果進行計數(shù)的步驟包括：在所述 觸發(fā)信號的控制下，根據(jù)所述比較結(jié)果開始計數(shù)。
21. 如權(quán)利要求20所述的讀出方法，其特征在于，產(chǎn)生行信號的步驟包括：在第一時刻 產(chǎn)生驅(qū)動信號，在第二時刻產(chǎn)生觸發(fā)信號；所述第二時刻晚于所述第一時刻。
22. 如權(quán)利要求20所述的讀出方法，其特征在于，獲取像素陣列中像素單元輸出的圖 像信號的步驟還包括：在所述驅(qū)動信號控制下，對計數(shù)結(jié)果清零，以獲得被驅(qū)動的像素單元 所產(chǎn)生的圖像信號的像素量化值。
23. 如權(quán)利要求15所述的讀出方法，其特征在于，所述斜坡信號包括電壓線性減小的 線性信號，產(chǎn)生斜坡信號的步驟包括：產(chǎn)生線性信號； 比較所述圖像信號和所述斜坡信號的相對大小的步驟包括：比較所述圖像信號和所述 線性信號的相對大??； 根據(jù)所示比較結(jié)果開始計數(shù)的步驟包括：在所述線性信號開始時，基于所述比較結(jié)果 開始計數(shù)； 獲得像素量化值的步驟包括：當所述圖像信號和所述線性信號的相對大小發(fā)生反轉(zhuǎn)時 停止計數(shù)，并以累積計數(shù)值獲得像素量化值。
24. 如權(quán)利要求23所述的讀出方法，其特征在于，比較所述圖像信號和所述斜坡信號 的相對大小的步驟包括： 所述線性信號大于所述圖像信號時，獲得高電壓的比較結(jié)果，根據(jù)所述比較結(jié)果進行 計數(shù)； 所述線性信號小于所述圖像信號時，獲得低電壓的比較結(jié)果，根據(jù)所述比較結(jié)果停止 計數(shù)。
25. 如權(quán)利要求23所述的讀出方法，其特征在于，所述線性信號開始時的電壓為初始 電壓，所述初始電壓大于所述圖像信號； 獲取圖像信號的步驟之后，產(chǎn)生斜坡信號的步驟之前，所述讀出方法還包括：在線性信 號開始之前產(chǎn)生電壓恒定不變的平臺信號，所述平臺信號的電壓與所述線性信號的初始電 壓相等。
26. 如權(quán)利要求25所述的讀出方法，其特征在于，所述線性信號停止時的電壓為終止 電壓； 獲取圖像信號的步驟之后，產(chǎn)生斜坡信號的步驟之前，所述讀出方法還包括：在產(chǎn)生平 臺信號之前產(chǎn)生恒定電壓信號，所述恒定電壓信號的電壓位于所述線性信號的初始電壓和 終止電壓之間。
【專利摘要】一種圖像傳感器的讀出系統(tǒng)和讀出方法，包括：斜坡電路，用于產(chǎn)生斜坡信號；控制模塊，用于獲取像素陣列的亮度，并根據(jù)亮度獲得斜坡信號的電壓或斜坡信號產(chǎn)生次數(shù)，并控制斜坡電路產(chǎn)生相應電壓或相應次數(shù)的斜坡信號；比較器，用于比較圖像信號和斜坡信號的相對大?。挥嫈?shù)器，用于根據(jù)比較器的比較結(jié)果進行計數(shù)，獲得像素量化值。本發(fā)明通過控制模塊獲取像素陣列的亮度，并根據(jù)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)生相應的斜坡信號，從而實現(xiàn)在增大圖像信號相對應的像素量化值。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。
【IPC分類】H04N5-374, H04N5-378
【公開號】CN104796637
【申請?zhí)枴緾N201510185837
【發(fā)明人】任張強
【申請人】昆山銳芯微電子有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月17日