CN111193882A - 单帧高动态范围图像传感器的实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种单帧高动态范围图像传感器的实现方法，同一帧中，不同像素单元的曝光时间由入射到对应像素单元的光强决定，通过控制像素阵列中不同像素单元的曝光时间不同，实现单帧高动态范围，从而提高成像质量，改善图像传感器性能。

Description

单帧高动态范围图像传感器的实现方法
技术领域
本发明涉及图像传感器领域，特别涉及单帧高动态范围图像传感器的实现方法。
背景技术
标准图像传感器具有大致60dB至70dB的有限动态范围。然而，现实世界的亮度的动态范围要大得多。自然景象通常跨越90dB及以上的范围。为同时捕获强光及阴影，已在图像传感器中使用了高动态范围技术来增大所捕获的动态范围。
增大动态范围的最常见技术为将用标准（低动态范围）图像传感器捕获的多个曝光合并成单个线性高动态图像，所述单个线性高动态范围图像具有比单个曝光图像大得多的动态范围。
然而对于每一帧图像，由于入射到像素阵列中的不同像素单元的光强都是不同的，但是每个像素单元的曝光时间都是一样的，因此获得的单帧图像的动态范围通常是较低的。
因此，引入单帧高动态范围图像传感器为业内亟待解决的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单帧高动态范围图像传感器的实现方法，提高图像传感器动态范围，提高成像质量，改善图像传感器性能。
为解决上述问题，本发明提供一种单帧高动态范围图像传感器的实现方法，同一帧中，不同像素单元的曝光时间由入射到对应像素单元的光强决定，通过控制像素阵列中不同像素单元的曝光时间不同，实现单帧高动态范围。
优选的，所述实现方法包括：进行多次的行复位操作；第一次复位无需进行预判断；对后续的至少一次复位进行判断，在后续的复位判断中设定输出阈值，提供第一开启电压，通过判断输出信号与输出阈值的关系，进行差异化复位，记录各个像素单元的复位状态，使像素阵列的不同像素单元在积分过程中的曝光时间不同；在读出阶段将像素阵列的像素单元全部一起读出。
优选的，不同复位中对应的不同曝光时间具有比例关系。
优选的，在判断阶段，低于输出阈值的像素单元不进行复位，继续进行曝光；高于输出阈值的像素单元进行复位，重新计算曝光时间。
优选的，通过行选通，列控制的方式控制不同像素单元的曝光时间。
优选的，设置级联的第一转移晶体管、第二转移晶体管进行列控制。
优选的，所述第一转移晶体管、第二转移晶体管采用电荷耦合器件的工艺方式形成。
本发明的单帧高动态范围图像传感器的实现方法，同一帧中，不同像素单元的曝光时间由入射到对应像素单元的光强决定，通过控制像素阵列中不同像素单元的曝光时间不同，实现单帧高动态范围，从而提高成像质量，改善图像传感器性能。
附图说明
通过说明书附图以及随后与说明书附图一起用于说明本发明某些原理的具体实施方式，本发明所具有的其它特征和优点将变得清楚或得以更为具体地阐明。
图1为本发明单帧高动态范围图像传感器的实现方法的示意图。
具体实施方式
本发明提供一种单帧高动态范围图像传感器的实现方法，同一帧中，不同像素单元的曝光时间由入射到对应像素单元的光强决定，通过控制像素阵列中不同像素单元的曝光时间不同，实现单帧高动态范围。
以下结合具体实施方式对本发明进行说明。
在如图1所示的图像传感器阵列中，假设入射到不同像素单元P1、P2、P3、P4的光强不同，例如，入射到像素单元P1的光强>P2、P3的光强>P4的光强，同一帧中，根据入射到对应像素单元的光强，控制像素阵列中不同像素单元的曝光时间不同，实现单帧高动态范围。
具体的，所述实现方法包括：进行多次的行复位操作；第一次复位无需进行预判断；对后续的至少一次复位进行判断，在后续的复位判断中设定输出阈值，提供第一开启电压，通过判断输出信号与输出阈值的关系，进行差异化复位并记录各个像素单元的复位状态，其中，低于输出阈值的像素单元不进行复位，继续进行曝光，高于输出阈值的像素单元进行复位，重新计算曝光时间，从而使像素阵列的不同像素单元在积分过程中的曝光时间不同，例如，像素单元P1的曝光时间T1=1ms，像素单元P2、P3的曝光时间T2=8ms，像素单元P4的曝光时间T3=64ms，也就是说，不同复位中对应的不同曝光时间具有比例关系；最后，在读出阶段将像素阵列的像素单元全部一起读出。
优选的，通过行选通，列控制的方式控制不同像素单元的曝光时间。
优选的，设置级联的第一转移晶体管、第二转移晶体管进行列控制。
优选的，所述第一转移晶体管、第二转移晶体管采用电荷耦合器件的工艺方式形成。
本发明的单帧高动态范围图像传感器的实现方法，同一帧中，不同像素单元的曝光时间由入射到对应像素单元的光强决定，通过控制像素阵列中不同像素单元的曝光时间不同，实现单帧高动态范围，从而提高成像质量，改善图像传感器性能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论如何来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，明显的，“包括”一词不排除其他元素和步骤，并且措辞“一个”不排除复数。装置权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (7)

1.一种单帧高动态范围图像传感器的实现方法，其特征在于，
同一帧中，不同像素单元的曝光时间由入射到对应像素单元的光强决定，通过控制像素阵列中不同像素单元的曝光时间不同，实现单帧高动态范围。
2.根据权利要求1所述的单帧高动态范围图像传感器的实现方法,其特征在于，所述实现方法包括：
进行多次的行复位操作；
第一次复位无需进行预判断；
对后续的至少一次复位进行判断，在后续的复位判断中设定输出阈值，提供第一开启电压，通过判断输出信号与输出阈值的关系，进行差异化复位，记录各个像素单元的复位状态，使像素阵列的不同像素单元在积分过程中的曝光时间不同；
在读出阶段将像素阵列的像素单元全部一起读出。
3.根据权利要求2所述的单帧高动态范围图像传感器的实现方法，其特征在于，不同复位中对应的不同曝光时间具有比例关系。
4.根据权利要求2所述的单帧高动态范围图像传感器的实现方法，其特征在于，在判断阶段，低于输出阈值的像素单元不进行复位，继续进行曝光；高于输出阈值的像素单元进行复位，重新计算曝光时间。
5.根据权利要求1所述的单帧高动态范围图像传感器的实现方法，其特征在于，通过行选通，列控制的方式控制不同像素单元的曝光时间。
6.根据权利要求5所述的单帧高动态范围图像传感器的实现方法，其特征在于，设置级联的第一转移晶体管、第二转移晶体管进行列控制。
7.根据权利要求6所述的单帧高动态范围图像传感器的实现方法，其特征在于，所述第一转移晶体管、第二转移晶体管采用电荷耦合器件的工艺方式形成。
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