图像传感器及其控制方法与流程

本技术涉及图像处理，尤其涉及一种图像传感器及其控制方法。

背景技术：

1、对于图像传感器而言，动态范围是指其能够清晰成像的场景亮度范围的大小，是评价图像传感器应用范围和使用性能的重要指标之一。

2、为了提升图像传感器的动态范围，需要采集多帧图像并进行合成处理。如此，增加了图像传感器的功耗和图像处理时间。

3、因此，如何在实现更高动态范围的同时，避免导致功耗和图像处理时间增加，是当前亟需解决的问题。

4、需要说明的是，上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本技术的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、基于此，本技术实施例提供了一种图像传感器及其控制方法，可以在实现更高动态范围的同时，避免导致功耗和图像处理时间增加。

2、根据一些实施例，本技术一方面提供了一种图像传感器，包括有效像素阵列，以及

3、参考信号发生模块，被配置为：在高增益状态下依次生成复位信号和第一斜坡信号，并在低增益状态下生成第二斜坡信号；

4、比较模块，与所述参考信号发生模块和所述有效像素阵列相连接，用于将所述有效像素阵列输出的第一像素信号依次与所述复位信号、所述第一斜坡信号和所述第二斜坡信号进行比较，并在比较结果发生翻转时，依次生成第一计数中止信号、第二计数中止信号和第三计数中止信号；

5、计数模块，与所述比较模块相连接，并被配置为：自所述复位信号的下降时刻开始计数直至接收到所述第一计数中止信号，得到第一计数值；自所述第一斜坡信号的下降时刻开始计数直至接收到所述第二计数中止信号，得到第二计数值；自所述第二斜坡信号的下降时刻开始计数直至接收到所述第三计数中止信号，得到第三计数值；

6、数据处理模块，与所述计数模块相连接，并被配置为：根据所述第二计数值和所述第一计数值得到第一计数结果，根据所述第三计数值和所述第一计数值得到第二计数结果，并基于所述第一计数结果和所述第二计数结果进行图像合成。

7、在一些实施例中，所述图像传感器还包括与所述比较模块相连接的遮光像素阵列；

8、所述比较模块还用于将所述遮光像素阵列输出的第二像素信号依次与所述复位信号、所述第一斜坡信号和所述第二斜坡信号进行比较，并在所述比较结果发生翻转时，依次生成第四计数中止信号、第五计数中止信号和第六计数中止信号；

9、所述计数模块还被配置为：自所述复位信号的下降时刻开始计数直至接收到所述第四计数中止信号，得到第四计数值；自所述第一斜坡信号的下降时刻开始计数直至接收到所述第五计数中止信号，得到第五计数值；自所述第二斜坡信号的下降时刻开始计数直至接收到所述第六计数中止信号，得到第六计数值；

10、所述数据处理模块还被配置为：根据所述第五计数值和所述第四计数值得到第三计数结果，根据所述第六计数值和所述第四计数值得到第四计数结果；采用所述第三计数结果对所述第一计数结果进行处理，采用所述第四计数结果对所述第二计数结果进行处理；基于经过处理的所述第一计数结果和所述第二计数结果进行所述图像合成。

11、在一些实施例中，所述数据处理模块被配置为：采用高动态范围算法基于所述第一计数结果和所述第二计数结果进行所述图像合成。

12、在一些实施例中，所述数据处理模块还被配置为：对采用所述高动态范围算法基于所述第一计数结果和所述第二计数结果进行处理所得的原始图像进行去坏点处理和/或白平衡处理，以完成所述图像合成。

13、在一些实施例中，构成所述有效像素阵列的像素单元与构成所述遮光像素阵列的像素单元为相同的像素单元；

14、所述图像传感器内还设有遮光结构，被所述遮光结构覆盖的所述像素单元构成所述遮光像素阵列。

15、在一些实施例中，所述遮光结构包括金属层。

16、在一些实施例中，所述复位信号的斜率与所述第一斜坡信号的斜率相同。

17、在一些实施例中，所述第二斜坡信号的斜率与所述第一斜坡信号的斜率呈一预设倍率；所述预设倍率小于或等于16倍。

18、根据一些实施例，本技术另一方面提供了一种图像传感器的控制方法，包括数据采集阶段和数据处理阶段；其中，

19、所述数据采集阶段包括：在高增益状态下依次生成复位信号和第一斜坡信号，并在低增益状态下生成第二斜坡信号；将有效像素阵列输出的第一像素信号依次与所述复位信号、所述第一斜坡信号和所述第二斜坡信号进行比较，并在比较结果发生翻转时，依次生成第一计数中止信号、第二计数中止信号和第三计数中止信号；自所述复位信号的下降时刻开始计数直至接收到所述第一计数中止信号，得到第一计数值；自所述第一斜坡信号的下降时刻开始计数直至接收到所述第二计数中止信号，得到第二计数值；自所述第二斜坡信号的下降时刻开始计数直至接收到所述第三计数中止信号，得到第三计数值；

20、所述数据处理阶段包括：根据所述第二计数值和所述第一计数值得到第一计数结果，根据所述第三计数值和所述第一计数值得到第二计数结果，并基于所述第一计数结果和所述第二计数结果进行合成。

21、在一些实施例中，所述数据采集阶段还包括：

22、将遮光像素阵列输出的第二像素信号依次与所述复位信号、所述第一斜坡信号和所述第二斜坡信号进行比较，并在所述比较结果发生翻转时，依次生成第四计数中止信号、第五计数中止信号和第六计数中止信号；自所述复位信号的下降时刻开始计数直至接收到所述第四计数中止信号，得到第四计数值；自所述第一斜坡信号的下降时刻开始计数直至接收到所述第五计数中止信号，得到第五计数值；自所述第二斜坡信号的下降时刻开始计数直至接收到所述第六计数中止信号，得到第六计数值；根据所述第五计数值和所述第四计数值得到第三计数结果，根据所述第六计数值和所述第四计数值得到第四计数结果；

23、在所述数据处理阶段中，所述基于所述第一计数结果和所述第二计数结果进行合成，包括：

24、采用所述第三计数结果对所述第一计数结果进行处理，并采用所述第四计数结果对所述第二计数结果进行处理；

25、基于经过处理的所述第一计数结果和所述第二计数结果进行所述图像合成。

26、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。

27、本技术实施例可以/至少具有以下优点：

28、在本技术实施例中，在高增益状态下生成第一斜坡信号，并在低增益状态下生成第二斜坡信号。如此，可先获取高增益状态下的模拟电压信号，经过模数转换(adc)进行量化得到高增益条件下的图像数据(也称高增益图像)；然后获取低增益状态下的模拟电压信号，经过模数转换进行量化得到低增益条件下的图像数据(也称低增益图像)。因此，图像传感器可以在一次曝光的过程中得到高增益图像和低增益图像，通过使用高增益图像和低增益图像进行合成，保留较暗和较亮区域的细节，从而在获得更高动态范围的同时，避免增加曝光时间和量化时间，有利于提升图像传感器的帧率。并且，本技术实施例在一次曝光过程(包括一次高增益状态和一次低增益状态)中仅需生成一次复位信号，不仅节约了图像传感器的行操作时间，有利于提升图像传感器的帧率，还减少了数据信号的传输量，有效降低图像传感器的功耗。