本實(shí)用新型涉及圖像傳感器領(lǐng)域，特別涉及一種圖像傳感器。

背景技術(shù)：

目前圖像傳感器技術(shù)已經(jīng)較之前有了大幅度的提升，如圖1所示，現(xiàn)有的圖像傳感器包括：基底70和設(shè)置于所述基座70上的多個(gè)感光子單元80，其中，感光子單元80用于感光。

該圖像傳感器在較低光照度即低照度情況下，每個(gè)感光子單元80進(jìn)光量較少，導(dǎo)致每個(gè)感光子單元80產(chǎn)生的電荷量較少，使得每個(gè)感光子單元21對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)的亮度較低，使得圖像的亮度較低，因此，提升圖像的亮度是圖像傳感器最主要的目標(biāo)。

目前在低照度情況下提升圖像亮度的方法為：將圖像傳感器上移，使圖像傳感器上的感光子單元距離光源更近，由此增加每個(gè)感光子單元的進(jìn)光量，進(jìn)一步增加每個(gè)感光子單元的電荷量以提升圖像亮度。

由于圖像傳感器上移的距離有限，因此，該方法可提升圖像的亮度有限，導(dǎo)致提升圖像亮度的效果較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本實(shí)用新型實(shí)施例公開了一種圖像傳感器，用于大幅度提升在低照度情況下的圖像亮度。技術(shù)方案如下：

一種圖像傳感器，所述圖像傳感器包括：

基底1、多組感光單元2和多個(gè)數(shù)字加法器3，其中，所述多組感光單元2和所述多個(gè)數(shù)字加法器3設(shè)置于所述基底1上，每組感光單元2唯一對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)字加法器3，每組感光單元2包括位置相鄰的至少兩個(gè)感光子單元21；

每組感光單元2中的感光子單元21分別與所對(duì)應(yīng)數(shù)字加法器3的輸入端連接。

可選的，所述感光子單元21包括光電二極管211、第一開關(guān)212、第二開關(guān)214、第三開關(guān)215和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器216；

所述圖像傳感器還包括設(shè)置在所述基底1上的復(fù)位線、行掃描線以及電源輸出端213；

所述光電二極管211的負(fù)極分別與所述第一開關(guān)212的第二端及所述第二開關(guān)214的第一端連接，所述第一開關(guān)212的第一端與復(fù)位線連接，所述第一開關(guān)212的第三端與所述電源輸出端213連接，所述第二開關(guān)214的第二端與所述電源輸出端213連接，所述第二開關(guān)214的第三端與所述第三開關(guān)215的第二端連接，所述第三開關(guān)215的第一端與行掃描線連接，所述第三開關(guān)215的第三端與所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器216的第一輸入端連接，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器216的第二輸入端與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)電壓供應(yīng)端連接，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器216的輸出端與所述感光子單元21所在的感光單元2對(duì)應(yīng)的數(shù)字加法器3的輸入端連接。

可選的，所述感光子單元21還包括數(shù)字減法器217；

所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器216的輸出端與所述數(shù)字減法器217的輸入端連接，所述數(shù)字減法器217的輸出端與所述感光子單元21所在的感光單元2對(duì)應(yīng)的數(shù)字加法器3的輸入端連接。

可選的，所述每組感光單元2包括位置相鄰的四個(gè)感光子單元21。

本實(shí)用新型提供了一種攝像機(jī)，包括圖像傳感器、控制單元、亮度檢測(cè)單元和顯示單元，所述圖像傳感器通過所述控制單元與所述顯示單元連接，所述亮度檢測(cè)單元與所述控制單元連接，所述圖像傳感器具體為上述任一所述的圖像傳感器。

可選的，所述圖像傳感器還包括：

多個(gè)單刀雙擲開關(guān)4，所述單刀雙擲開關(guān)4的數(shù)量與感光子單元21的數(shù)量相同；

各個(gè)感光子單元21分別通過一個(gè)單刀雙擲開關(guān)4與所對(duì)應(yīng)的數(shù)字加法器3的輸入端相連接，其中，各個(gè)單刀雙擲開關(guān)4的動(dòng)端與相應(yīng)感光子單元21相連接，第一不動(dòng)端與相應(yīng)數(shù)字加法器3的輸入端相連接；

所述控制單元通過各個(gè)單刀雙擲開關(guān)4的第二不動(dòng)端與相應(yīng)感光子單元21相連接。

本實(shí)用新型方案所提供的一種圖像傳感器，包括：基底、多組感光單元和多個(gè)數(shù)字加法器，其中，多組感光單元和多個(gè)數(shù)字加法器設(shè)置于基底上，每組感光單元唯一對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)字加法器，每組感光單元包括位置相鄰的至少兩個(gè)感光子單元，每組感光單元中的感光子單元分別與所對(duì)應(yīng)數(shù)字加法器的輸入端連接。本實(shí)用新型中，通過增加數(shù)字加法器，將每組感光單元中的感光子單元的電荷量進(jìn)行疊加，提升了每個(gè)感光子單元對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)的亮度，從而提升了圖像整體的亮度，達(dá)到了大幅度提升在低照度情況下的圖像亮度的效果。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的圖像傳感器的圖像傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型提供的一種圖像傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3(a)為現(xiàn)有技術(shù)中像素點(diǎn)排列示意圖；

圖3(b)為本實(shí)用新型提供的對(duì)感光子單元的電荷量進(jìn)行疊加后的像素點(diǎn)排列示意圖；

圖4為本實(shí)用新型提供的感光子單元的第一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實(shí)用新型提供的感光子單元的第二種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實(shí)用新型提供的一種攝像機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本實(shí)用新型提供的單刀雙擲開關(guān)的動(dòng)端連接到第一不動(dòng)端上時(shí)的感光單元與數(shù)字加法器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

為了大幅度提升在低照度情況下的圖像的亮度，本實(shí)用新型提供了一種圖像傳感器。

需要說明的是，該圖像傳感器可以設(shè)置于攝像機(jī)中，或者，其他具有圖像采集功能的設(shè)備中。

參見圖2，圖中示出了本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種圖像傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，該圖像傳感器可以包括：

基底1、多組感光單元2和多個(gè)數(shù)字加法器3，其中，多組感光單元2和多個(gè)數(shù)字加法器3設(shè)置于基底1上，每組感光單元2唯一對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)字加法器3，每組感光單元2包括位置相鄰的至少兩個(gè)感光子單元21；

每組感光單元2中的感光子單元21分別與所對(duì)應(yīng)數(shù)字加法器3的輸入端連接。

由于一般圖像傳感器基底1上的感光子單元21為縱橫排列，因此，按照感光位置將基底1上的多個(gè)感光子單元21劃分到不同的感光單元2中，使得每組感光單元2包括位置相鄰的至少兩個(gè)感光子單元21。

由于在低照度的情況下，每個(gè)感光子單元21產(chǎn)生的電荷量較少，使得在顯示器中顯示的每個(gè)感光子單元21對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)的亮度較低，使得顯示器中圖像的亮度較低，為了提升在低照度情況下的圖像亮度，可以按照感光位置將感光系統(tǒng)圖像傳感器中包含的多個(gè)感光子單元21劃分到不同的感光單元2中，每組感光單元2包括位置相鄰的至少兩個(gè)感光子單元21，并為每組感光單元2配置一個(gè)數(shù)字加法器3，且數(shù)字加法器3設(shè)置于基底1上，即每組感光單元2唯一對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)字加法器3，每組感光單元2中的感光子單元21分別與所對(duì)應(yīng)數(shù)字加法器3的輸入端連接。

需要強(qiáng)調(diào)的是，感光子單元21為現(xiàn)有技術(shù)中的用于感光的器件，其感光原理在此不做介紹。舉例而言，感光子單元21可以為：CCD(電荷耦合)元件，或者，CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物導(dǎo)體)器件等。

針對(duì)每組感光單元2，通過其對(duì)應(yīng)的數(shù)字加法器3對(duì)自身所包含的感光子單元21的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行疊加以實(shí)現(xiàn)對(duì)自身所包含的感光子單元21的電荷量的疊加，使得該感光單元2對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)的亮度即為疊加后的電荷量所具有的亮度，其中，該感光單元2對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)包括該感光單元2包含的感光子單元21對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)，由此，提升了每個(gè)像素點(diǎn)的亮度，從而提升了圖像的亮度。

本實(shí)用新型中，通過增加數(shù)字加法器，將每組感光單元中的感光子單元的電荷量進(jìn)行疊加，提升了每個(gè)感光子單元對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)的亮度，從而提升了圖像整體的亮度，達(dá)到了大幅度提升在低照度情況下的圖像亮度的效果。

具體的，每組感光單元2可以包括位置相鄰的四個(gè)感光子單元21。

參見圖3(a)，圖像按照R:G:B＝1:2:1的方式排列，即紅色：綠色：藍(lán)色＝1:2:1，因此，本實(shí)用新型可以將位置相鄰的四個(gè)感光子單元21確定為一組感光單元2，為了方便查看，圖3(a)中只示出了一組感光單元2對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)的排列方式。

針對(duì)每組感光單元2，通過其對(duì)應(yīng)的數(shù)字加法器3對(duì)自身感光單元2所包含的四個(gè)感光子單元21的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行疊加，即將四個(gè)感光子單元21的電荷量進(jìn)行疊加，使得該感光單元2對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)的亮度即為疊加后的電荷量所具有的亮度。

為了保持圖像按照R:G:B＝1:2:1的方式排列，可以將每個(gè)感光單元2對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)的亮度存放在該感光單元2包含的四個(gè)感光子單元21中一個(gè)像素點(diǎn)中，參見圖3(b)，將圖3(a)中示出的一組感光單元2對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)的亮度，存放在該感光單元2包含的四個(gè)感光子單元21中的“B”像素點(diǎn)中，使得圖像中的各個(gè)感光單元2對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)仍然按照R:G:B＝1:2:1的方式排列。

如圖4所示，在本實(shí)用新型的一種實(shí)現(xiàn)方式中，感光子單元21可以包括光電二極管211、第一開關(guān)212、第二開關(guān)214、第三開關(guān)215和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器216；

圖像傳感器還可以包括設(shè)置在基底1上的復(fù)位線、行掃描線以及電源輸出端213；

光電二極管211的負(fù)極分別與第一開關(guān)212的第二端及第二開關(guān)214的第一端連接，第一開關(guān)212的第一端與復(fù)位線連接，第一開關(guān)212的第三端與電源輸出端213連接，第二開關(guān)214的第二端與電源輸出端213連接，第二開關(guān)214的第三端與第三開關(guān)215的第二端連接，第三開關(guān)215的第一端與行掃描線連接，第三開關(guān)215的第三端與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器216的第一輸入端連接，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器216的第二輸入端與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)電壓供應(yīng)端連接，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器216的輸出端通過開關(guān)212與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器216連接，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器216的輸出端與感光子單元21所在的感光單元2對(duì)應(yīng)的數(shù)字加法器3的輸入端連接。

其中，第一開關(guān)212、第二開關(guān)214和第三開關(guān)215均包括三端，第一開關(guān)212為復(fù)位開關(guān)，第一開關(guān)212的第一端與復(fù)位線連接，圖像傳感器每曝光一次，該第一開關(guān)212將開啟一次，將復(fù)位信號(hào)傳輸至光電二極管211復(fù)位光電二極管211。在光電二極管211的電荷積累到預(yù)設(shè)值時(shí)，第二開關(guān)214將開啟，將電信號(hào)傳輸至模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器216。第三開關(guān)215為行掃描開關(guān)，第三開關(guān)215的第一端與行掃描線連接，由于感光子單元21為縱橫排列，因此，行掃描到感光子單元21所在行，該感光子單元21中的第三開關(guān)215將開啟一次，以輸出行信號(hào)。

為保持圖像傳感器的正常工作，可在外部芯片上設(shè)置電源VCC(Volt Current Condenser，電源電壓)，在基底1上設(shè)置電源輸出端213，或者也可以將電源VCC直接設(shè)置在基底上(參照?qǐng)D4所示)，電源輸出端213分別與第一開關(guān)212的第三端及第二開關(guān)214的第二端連接，用于為該感光子單元21的電路進(jìn)行供電。

光電二極管211進(jìn)行感光并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并在第二開關(guān)214開啟時(shí)，將電信號(hào)傳輸至模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器216，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器216將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并傳輸至感光單元2對(duì)應(yīng)的數(shù)字加法器3以便進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的疊加即電荷量的疊加。

下面以圖像傳感器包含四個(gè)感光子單元為例，對(duì)本實(shí)用新型提供的圖像傳感器與現(xiàn)有技術(shù)提供的圖像傳感器所得到的圖像亮度進(jìn)行對(duì)比：

圖像傳感器包含四個(gè)感光子單元，每個(gè)感光子單元的電荷量分別為R、G1、B和G2，噪聲的電荷量均為X；

如表1所示，現(xiàn)有技術(shù)中：四個(gè)感光子單元對(duì)應(yīng)的四個(gè)像素點(diǎn)的亮度分別為R+X、G1+X、B+X和G2+X；

本實(shí)用新型中：將四個(gè)感光子單元21確定為感光單元2，通過數(shù)字加法器3對(duì)該感光單元包含的四個(gè)感光子單元21的電荷量進(jìn)行疊加，得到該感光單元2對(duì)應(yīng)的四個(gè)像素點(diǎn)的亮度均為R+G1+G2+B+4X；

由此，本實(shí)用新型提高了每個(gè)像素點(diǎn)的亮度，以提升圖像整體的亮度，可見本實(shí)用新型可在低照度情況下大幅度提高圖像的亮度。

表1

在圖4所示結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，如圖5所示，在本實(shí)用新型的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，感光子單元21還可以包括數(shù)字減法器217；

模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器216的輸出端與數(shù)字減法器217的輸入端連接，數(shù)字減法器217的輸出端與感光子單元21所在的感光單元2對(duì)應(yīng)的數(shù)字加法器3的輸入端連接。

由于每個(gè)感光子單元21本身會(huì)存在固態(tài)噪聲，因此，本實(shí)用新型為了提高信噪比，可以在每個(gè)感光子單元21中設(shè)置數(shù)字減法器217，以濾除固態(tài)噪聲，使得每個(gè)感光子單元21輸出的數(shù)字信號(hào)為降噪之后的數(shù)字信號(hào)。

其中，數(shù)字減法器217包括兩個(gè)動(dòng)端和兩個(gè)不動(dòng)端，數(shù)字減法器217中的一個(gè)動(dòng)端連接到其對(duì)應(yīng)的不動(dòng)端上時(shí)，傳輸數(shù)字信號(hào)，數(shù)字減法器217中的另一個(gè)動(dòng)端連接到其對(duì)應(yīng)的不動(dòng)端上時(shí)，傳輸固態(tài)噪聲信號(hào)，通過數(shù)字減法器217得到數(shù)字信號(hào)-固態(tài)噪聲信號(hào)＝降噪之后的數(shù)字信號(hào)，并傳輸至該感光子單元21所在的感光單元2對(duì)應(yīng)的數(shù)字加法器3。通過數(shù)字減法器217將噪聲濾除的過程為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述，通過數(shù)字減法器217可以將90％的噪聲濾除。

下面以圖像傳感器包含四個(gè)感光子單元為例，對(duì)本實(shí)用新型提供的圖像傳感器與現(xiàn)有技術(shù)提供的圖像傳感器所得到的圖像的信噪比進(jìn)行對(duì)比：

圖像傳感器包含四個(gè)感光子單元，每個(gè)感光子單元的電荷量分別為R、G1、B和G2，噪聲的電荷量均為X；

如表2所示，現(xiàn)有技術(shù)中：四個(gè)感光子單元對(duì)應(yīng)的四個(gè)像素點(diǎn)的信噪比分別為R/X、G1/X、B/X和G2/X；

本實(shí)用新型中：將四個(gè)感光子單元21確定為感光單元2，通過數(shù)字減法器217對(duì)感光子單元21進(jìn)行去噪，得到降噪后的每個(gè)感光子單元的噪聲均為0.1X，再通過數(shù)字加法器3對(duì)該四個(gè)感光子單元的電荷量進(jìn)行疊加，得到該感光單元2對(duì)應(yīng)的四個(gè)像素點(diǎn)的信噪比均為(R+G1+B+G2)/0.4X；

由此，本實(shí)用新型中，通過在感光子單元21中設(shè)置數(shù)字減法器，使得在提升圖像亮度的同時(shí)，還可以提升圖像的信噪比。

此外，本實(shí)用新型還提供了一種攝像機(jī)，參照?qǐng)D6所示，該圖為本實(shí)用新型所提供的攝像機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

該攝像機(jī)包括圖像傳感器30、控制單元40、亮度檢測(cè)單元50和顯示單元60，需要說明的是，攝像機(jī)具體結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)完全相同，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于現(xiàn)有技術(shù)完全可以實(shí)現(xiàn)，且圖像傳感器30具體結(jié)構(gòu)如上所述，圖像傳感器30通過控制單元40與顯示單元60連接，亮度檢測(cè)單元50與控制單元40連接。

其中，該控制單元40可以基于單片機(jī)、通用CPU(Central Processing Unit，中央處理器)、PLC(Programmable Logic Controller,可編程邏輯控制器)、DSP(digital signal processor,數(shù)字信號(hào)處理器)或其他可編程控制器平臺(tái)，具體的，該控制單元40可以為ISP(Imagesignalprocessing，圖像處理芯片)，該顯示單元60可以為顯示器。

該圖像傳感器30，還可以包括：

多個(gè)單刀雙擲開關(guān)4，單刀雙擲開關(guān)4的數(shù)量與感光子單元21的數(shù)量相同；

各個(gè)感光子單元21分別通過一個(gè)單刀雙擲開關(guān)4與所對(duì)應(yīng)的數(shù)字加法器3的輸入端相連接，其中，各個(gè)單刀雙擲開關(guān)4的動(dòng)端與相應(yīng)感光子單元21相連接，第一不動(dòng)端與相應(yīng)數(shù)字加法器3的輸入端相連接；

控制單元40通過各個(gè)單刀雙擲開關(guān)4的第二不動(dòng)端與相應(yīng)感光子單元21相連接。

當(dāng)圖像傳感器30所處的環(huán)境亮度較高時(shí)，每個(gè)感光子單元21的進(jìn)光量較大，使得圖像的亮度較高，此時(shí)，無需將每組感光單元2中的感光子單元21的電荷量進(jìn)行疊加以提升圖像的亮度，因此，本實(shí)用新型為了實(shí)現(xiàn)提升圖像亮度的靈活應(yīng)用，如圖7所示，可以在圖像傳感器30中設(shè)置與感光子單元21的數(shù)量相同的多個(gè)單刀雙擲開關(guān)4，使得各個(gè)感光子單元21分別通過一個(gè)單刀雙擲開關(guān)4與所對(duì)應(yīng)的數(shù)字加法器3的輸入端相連接，其中，各個(gè)單刀雙擲開關(guān)4的動(dòng)端與相應(yīng)感光子單元21相連接，第一不動(dòng)端與相應(yīng)數(shù)字加法器3的輸入端相連接，控制單元40還通過各個(gè)單刀雙擲開關(guān)4的第二不動(dòng)端與相應(yīng)感光子單元21相連接。

在亮度檢測(cè)單元40檢測(cè)到環(huán)境亮度低于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，發(fā)送第一信號(hào)至控制單元40，如圖4所示，控制單元40接收到該第一信號(hào)后，控制圖像傳感器30中每個(gè)單刀雙擲開關(guān)4的動(dòng)端連接到第一不動(dòng)端上，使感光子單元21通過數(shù)字加法器3與控制單元1相連，數(shù)字加法器3將疊加后的數(shù)字信號(hào)傳輸至控制單元40，在控制單元40接收到該數(shù)字信號(hào)后即可確定該感光單元2的電荷量即為疊加后的電荷量，并對(duì)該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理并傳輸至顯示單元60顯示，此時(shí)對(duì)每組感光單元2中的感光子單元21的電荷量進(jìn)行疊加以提升圖像的亮度。

在亮度檢測(cè)單元40檢測(cè)到環(huán)境亮度未低于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，發(fā)送第二信號(hào)至控制單元40，控制單元40接收到該第二信號(hào)后，控制圖像傳感器30中每個(gè)單刀雙擲開關(guān)4的動(dòng)端連接到第二不動(dòng)端上，使感光子單元21通過單刀雙擲開關(guān)4與控制單元40相連，此時(shí)，未對(duì)每組感光單元2中的感光子單元21的電荷量進(jìn)行疊加。

由此，實(shí)現(xiàn)了對(duì)提升圖像亮度的靈活應(yīng)用。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。