專利名稱:組合滾筒式曝光控制方法及圖像傳感器的制作方法
組合滾筒式曝光控制方法及圖像傳感器技術(shù)領(lǐng)域：
[0001]本申請(qǐng)涉及CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器領(lǐng)域，尤其涉及一種組合滾筒式曝光控制方法及圖像傳感器。
背景技術(shù)：
[0002]CMOS圖像傳感器(CIQ是將光學(xué)圖像從光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的半導(dǎo)體裝置，其采用開(kāi)關(guān)模式(switching mode)，通過(guò)向各像素提供預(yù)定數(shù)量的MOS晶體管來(lái)順序檢測(cè)像素輸出。[0003]公開(kāi)號(hào)為CN101212580A的中國(guó)專利公開(kāi)了一種典型的四管結(jié)構(gòu)的CMOS圖像傳感器，該傳感器的像素單元電路圖如圖1所示。其中主要包括光電檢測(cè)器PDD，傳輸管Tl，復(fù)位管T2，源跟隨器T3，以及選擇管T4。光電檢測(cè)器PDD包括從光能生成電荷的光電二極管并在A點(diǎn)積分電荷，傳輸管Tl在柵極接收使能/讀取信號(hào)tck，將A處的電荷運(yùn)送到浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)B。復(fù)位管T2則通過(guò)其柵極接收復(fù)位信號(hào)rst，設(shè)置A以及B處的電壓回復(fù)到期望電平(如VDD)并排除B處的電荷，以此來(lái)復(fù)位。晶體管T3在其柵極接收B處的電壓，并因此用作源跟隨器，且選擇管T4的柵極接收行選擇信號(hào)row_sel (其可在CMOS圖像傳感器的其他地方生成或執(zhí)行)，輸出來(lái)自源跟隨器T3的電壓。[0004]滾筒式曝光多被CMOS圖像傳感器所采用，以上述四管結(jié)構(gòu)的CMOS圖像傳感器為基礎(chǔ)，簡(jiǎn)要說(shuō)明其原理。圖2為4行像素圖像的滾筒式曝光時(shí)序，假設(shè)頻幀為fps，則一次幀間隔時(shí)間為Ι/fps，每一幅完整的圖像包括0、1、2、3四行像素。[0005]首先，r0W_idx2指定曝光第0行(此處的“0”從次序來(lái)說(shuō)相當(dāng)于第一行)，按照?qǐng)D 1中的電路，先將傳輸管Tl和復(fù)位管T2同時(shí)開(kāi)啟(圖2時(shí)序中tck2和rst2輸入高電平)， 使得積分節(jié)點(diǎn)A以及浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)B的電壓復(fù)位到VDD，然后再同時(shí)關(guān)閉傳輸管Tl和復(fù)位管 T2使A點(diǎn)開(kāi)始積分電荷(tck2和rst2恢復(fù)低電平)；經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的電荷積累后(相當(dāng)于曝光時(shí)間texp)，同時(shí)開(kāi)啟復(fù)位管T2和選擇管T4，(rstl和row_sel為高電平，此時(shí)的選擇管T4選擇的是第0行輸出)，通過(guò)源跟隨器T3，選擇管T4的輸出端先讀出復(fù)位電壓值VDD， 然后關(guān)閉復(fù)位管T2 (rstl恢復(fù)低電平)，保持選擇管T4導(dǎo)通，再開(kāi)啟傳輸管Tl (tckl為高電平)，通過(guò)源跟隨器T3，選擇管T4的輸出端讀出信號(hào)的絕對(duì)值并與先前的復(fù)位電壓值相減得到信號(hào)的真實(shí)值，如roW_idxl顯示，也就是將第0行的曝光信號(hào)讀出。類似的，再以同樣方式曝光讀取第1行像素，逐行進(jìn)行直到全部處理完畢，相鄰行開(kāi)始曝光讀取的間隔時(shí)間為 Trowο[0006]在上述過(guò)程中，tck2、tckl信號(hào)均輸入Tl管的柵極，為區(qū)分不同含義的導(dǎo)通動(dòng)作， 便于理解，而在時(shí)序圖中分成兩個(gè)獨(dú)立的時(shí)序，rst2、rstl也同理表征。[0007]從時(shí)序原理可知，tckl、tck2、rstl、rst2、row_sel的周期均為一行像素的行處理間隔時(shí)間Trow，每行像素的曝光時(shí)間均為texp。各行像素按順序進(jìn)行曝光并讀取處理，并以單行像素為曝光信號(hào)的讀取對(duì)象，即在前一行像素的曝光信號(hào)讀出完成后再進(jìn)行下一行的讀取，這種逐行曝光并讀取方式即稱為滾筒式曝光。在需要多次成像同一張圖像時(shí)，重復(fù)以上過(guò)程即可。
在圖2所示時(shí)序中，因?yàn)橐粋€(gè)幀間隔時(shí)間內(nèi)只輸出一張曝光圖像，圖像的曝光時(shí)間參數(shù)是不變的，這樣單幀圖像內(nèi)只包含一次成像所得到的圖像。其幀、行同步示意圖如圖 3所示。很顯然，整張圖像每次成像的時(shí)間間隔等于幀間隔時(shí)間。
現(xiàn)有的CMOS圖像傳感器普遍采用光電二極管線性有源像素，其動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍較小，遠(yuǎn)小于人眼IOOdB 120dB的動(dòng)態(tài)范圍。在拍攝一些動(dòng)態(tài)范圍較廣的場(chǎng)景時(shí)，由于這些場(chǎng)景的亮度差異遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)感光元件的寬容度，因此對(duì)于某一指定時(shí)間長(zhǎng)度的單次成像下， 得到的圖像很難包含所有細(xì)節(jié)。比如在亮度較暗的地方可能曝光不足，而較亮的區(qū)域又曝光過(guò)度，難以滿足大動(dòng)態(tài)范圍下獲取圖像信息的要求。目前一種可行的獲取大動(dòng)態(tài)范圍圖像的方法是，針對(duì)場(chǎng)景中不同的亮暗部分，采用幾幅曝光時(shí)間參數(shù)不同的圖像進(jìn)行重疊，獲取一幅圖像。即使用短曝光獲取較亮像素，使用長(zhǎng)曝光獲取較暗像素，多幅組合以彌補(bǔ)單次成像無(wú)法展示所有細(xì)節(jié)的缺陷。
現(xiàn)有的多次曝光控制方法，在曝光過(guò)程中多在分次獨(dú)立曝光成像后進(jìn)行圖像整合，即先曝光一張圖像再以不同曝光時(shí)間參數(shù)獲取下一張圖像。然而這樣獲取大動(dòng)態(tài)范圍圖像的方式，會(huì)使得整個(gè)處理周期過(guò)長(zhǎng)，造成系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間過(guò)慢，并因此可能影響動(dòng)態(tài)圖像的質(zhì)量。且在逐行曝光讀取時(shí)，將產(chǎn)生大量的電路空閑，而造成系統(tǒng)資源的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題在于現(xiàn)有的CMOS圖像傳感器多曝光控制方法，在進(jìn)行多次曝光成像時(shí)，周期過(guò)長(zhǎng)，系統(tǒng)反應(yīng)過(guò)慢。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種組合滾筒式曝光控制方法。在一幀處理時(shí)間內(nèi)，將多次滾筒式曝光穿插進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)圖像的多次成像，包括
對(duì)于各次成像，間隔一個(gè)預(yù)設(shè)的行處理間隔時(shí)間，各行像素單元逐行進(jìn)行圖像的曝光和曝光數(shù)據(jù)的讀取；
對(duì)于各行像素單元，在曝光數(shù)據(jù)的讀取結(jié)束之后，進(jìn)行該行像素單元的下一次成像。
基于上述方法，本發(fā)明還提供了一種圖像傳感器，包括
包括多行像素單元的像素陣列，用于對(duì)目標(biāo)圖像成像；
驅(qū)動(dòng)電路，用于驅(qū)動(dòng)所述像素單元，具體包括
間隔一個(gè)預(yù)設(shè)的行處理間隔時(shí)間，逐行驅(qū)動(dòng)各行像素單元開(kāi)始成像，
在某行像素單元結(jié)束上一次成像后，驅(qū)動(dòng)該行像素單元進(jìn)行下一次成像。
本發(fā)明通過(guò)控制CMOS圖像傳感器在單幀圖像的時(shí)間周期內(nèi)，以不同的曝光參數(shù)多次成像，并整合出一幀。因此比之現(xiàn)有的單幀成像一次的多曝光控制方法，本發(fā)明可以有效的縮短相鄰次成像的時(shí)間間隔，并充分利用了逐行曝光讀取時(shí)，其他行圖像傳感器電路的空閑時(shí)間。這樣相鄰次成像的開(kāi)始時(shí)間僅僅局限于前一次的曝光時(shí)間長(zhǎng)短，而無(wú)需等前一次的曝光所有行處理完全結(jié)束后才開(kāi)始下一次成像。具有系統(tǒng)效率高，利用率充分，且輸出圖像反應(yīng)時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)。

[0021]圖1為現(xiàn)有的一種四管結(jié)構(gòu)CMOS圖像傳感器的單位像素電路原理圖；[0022]圖2為現(xiàn)有4行像素單次滾筒式曝光控制方法的時(shí)序原理圖；[0023]圖3為現(xiàn)有4行像素單次滾筒式曝光輸出的幀、行同步示意圖；[0024]圖4為本發(fā)明所述組合滾筒式曝光控制方法的流程圖；[0025]圖5為本發(fā)明實(shí)施例中4行像素組合滾筒式曝光控制方法的時(shí)序原理圖；[0026]圖6為本發(fā)明實(shí)施例中4行像素組合滾筒式曝光輸出的幀、行同步示意圖；[0027]圖7為本發(fā)明實(shí)施例中圖像傳感器的原理示意圖。
具體實(shí)施方式
[0028]現(xiàn)有技術(shù)中，在需要多次成像時(shí)，當(dāng)每一幀單張圖像逐行曝光結(jié)束后，需要調(diào)整改變曝光時(shí)間texp，再進(jìn)行下一次成像。如果需要加快成像的速率，則需要提高圖像傳感器的工作速率，但是只通過(guò)提高圖像傳感器的工作頻率來(lái)壓縮最短行處理時(shí)間，其效率并不高。 這是因?yàn)槟繕?biāo)圖像的曝光時(shí)間texp是根據(jù)其場(chǎng)景情況所設(shè)定，只需在圖像傳感器的工作范圍內(nèi)，即可實(shí)現(xiàn)成像。而圖像傳感器的電路系統(tǒng)性能只決定最短行處理時(shí)間，在一般情況下，圖像傳感器的行處理總是在逐行進(jìn)行，在執(zhí)行某一行曝光讀取時(shí)，其他行對(duì)應(yīng)的像素單元處于空閑狀態(tài)，所以圖像傳感器電路總會(huì)存在大量的空閑電路未充分利用。本發(fā)明所述的曝光控制方法就是要利用這個(gè)空閑時(shí)間，讓圖像傳感器電路系統(tǒng)資源得到盡可能應(yīng)用。[0029]本發(fā)明提出了一種新的組合滾筒式曝光控制方法，其原理及流程如圖4所示[0030]步驟1，先做基本參數(shù)設(shè)定，確定單幀圖像一個(gè)多次成像周期的曝光次數(shù)m，以及各次的曝光時(shí)間texpl、texp2、......texpm。[0031]其中，暗圖像的曝光時(shí)間小于亮圖像的曝光時(shí)間，且作為優(yōu)選方案，各次成像的順序最好按時(shí)間的長(zhǎng)短排列。[0032]步驟2，確定圖像傳感器的最短行處理時(shí)間，并將同次成像的行處理間隔時(shí)間設(shè)置為最短行處理時(shí)間的η倍，η不小于單幀時(shí)間內(nèi)一個(gè)多次成像周期的曝光次數(shù)；并以此為基礎(chǔ)設(shè)定圖像的幀頻fps。[0033]幀頻fps的主要設(shè)置原則包括如下兩方面[0034]1)幀頻的倒數(shù)Ι/fps為幀間隔時(shí)間，幀間隔時(shí)間須大于最短幀處理時(shí)間。即1/fps > Tfrm_min。其中最短幀處理時(shí)間Tfrm_min為圖像傳感器的最短行處理時(shí)間乘以圖像的像素行數(shù)得到。[0035]2)滿足上述條件后，還需進(jìn)一步判斷，幀間隔時(shí)間須大于同幅曝光圖像的相鄰行處理時(shí)間Trow的m倍再加上各次成像時(shí)間總和。即[0036]texpl+texp2+. . . +texpm+m氺Trow < 1/fps。[0037]步驟3，對(duì)目標(biāo)圖像進(jìn)行多次成像。此處流程又細(xì)分如下[0038]進(jìn)程3-1，選擇第a行所對(duì)應(yīng)的像素單元，開(kāi)始第a行像素的第b次成像，經(jīng)過(guò)曝光時(shí)間texp (b)后，該行像素曝光結(jié)束，并讀取數(shù)據(jù)；(上述的a、b均為自然數(shù)，起始值為1，表征圖像的曝光從第一行像素的第一次成像處理開(kāi)始。)[0039]進(jìn)程3-2，在進(jìn)程3-1開(kāi)始后，第a行像素開(kāi)始進(jìn)行曝光讀取，經(jīng)過(guò)一個(gè)行處理間隔時(shí)間，如果a不是最末一行，則b值不變，令a = a+1，選擇下一行所對(duì)應(yīng)的單位像素圖像獲取單元，插入本次成像的下一行曝光讀取，跳轉(zhuǎn)回進(jìn)程3-1，如果a是最末行，則表示該次成像的所有行曝光讀取結(jié)束。
進(jìn)程3-3，在進(jìn)程3-1結(jié)束后，若第a行所對(duì)應(yīng)的單位像素圖像獲取單元處于空閑狀態(tài)，且b不是最后一次成像，則令a不變，b = b+Ι，插入該行下一次成像的曝光讀取，跳轉(zhuǎn)回進(jìn)程3-1，如果b是最后一次成像，則表示該行的所有次成像結(jié)束。
上述進(jìn)程3-2與進(jìn)程3-3，是相互獨(dú)立的子進(jìn)程，當(dāng)兩者跳轉(zhuǎn)回進(jìn)程3-1時(shí)，這樣不同行進(jìn)行曝光讀取處理，在理論上存在一個(gè)控制時(shí)序的競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題，而此前預(yù)先的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)定，就是為了消除這種競(jìng)爭(zhēng)的存在。因?yàn)閺膶?shí)際應(yīng)用上來(lái)說(shuō)，圖像傳感器的對(duì)單行像素曝光后的讀取時(shí)間遠(yuǎn)小于同次成像相鄰行開(kāi)始曝光的行處理間隔時(shí)間。如果設(shè)置的行處理間隔時(shí)間越大，這樣控制時(shí)序的空閑間隔所占比例越大。所以在有限次的單幀內(nèi)多次成像時(shí)， 預(yù)先設(shè)置合理的曝光參數(shù)以及行處理間隔時(shí)間，可以在實(shí)際應(yīng)用中，免除這種競(jìng)爭(zhēng)的影響。 從而做到各次成像穿插進(jìn)行逐行曝光讀取，交替使用控制時(shí)序，且不互相干擾，直至圖像的一個(gè)多次成像周期結(jié)束。這種具體的參數(shù)設(shè)置是容易想到，并且可實(shí)施的。
在多次成像周期結(jié)束后，將多次成像所得的多張圖像，疊加整合成一幀。若有進(jìn)一步的必要，可以重復(fù)上述步驟，得到多幀圖像后再合成，或者在單幀內(nèi)添加成像的次數(shù)，以獲取更多不同曝光參數(shù)的圖像。
為了進(jìn)一步闡述本發(fā)明的實(shí)質(zhì)及其優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
本發(fā)明所述組合滾筒式曝光控制方法的一個(gè)具體實(shí)施例，使用圖1所示四管結(jié)構(gòu) CMOS圖像傳感器的單位像素電路，進(jìn)行兩次曝光成像，分別對(duì)應(yīng)輸出暗圖像frml和亮圖像 frm2。
按照前述流程，首先進(jìn)行預(yù)先參數(shù)設(shè)定，假設(shè)暗圖像的曝光時(shí)間為texpl，亮圖像的曝光時(shí)間為texp2，其中texpl < texp2。先進(jìn)行暗圖像曝光再進(jìn)行亮圖像曝光。假設(shè) CMOS圖像傳感器的最短行處理時(shí)間為T(mén)rowjnin，則對(duì)于一個(gè)4行像素圖像，最小幀處理時(shí)間 Tfrm_min 為 4Trow_min。
因?yàn)闇?zhǔn)備在單幀時(shí)間內(nèi)做兩次成像，所以假設(shè)最苛刻的情況，將圖像傳感器的同次成像圖像的行處理間隔時(shí)間Trow設(shè)定為兩倍的最短行處理時(shí)間Trowjnin，這樣使得圖像傳感器對(duì)每行像素的行數(shù)據(jù)讀取處理，控制時(shí)序至少有一半時(shí)間處于空閑間隔，并以此為基礎(chǔ)設(shè)定圖像的幀頻fps，使得幀間隔時(shí)間滿足如下要求
1/fps > Tfrm_min ；
texpl+texp2+2氺Trow < 1/fps。
然后依據(jù)前述步驟中的步驟3內(nèi)容，開(kāi)始逐行曝光，得到的一個(gè)時(shí)序如圖5所示。 結(jié)合背景技術(shù)中對(duì)圖1所示的四管結(jié)構(gòu)CMOS圖像傳感器的工作原理進(jìn)行分析。
從之前的時(shí)序描述中，我們知道{沙13(^2、1~計(jì)1、1~計(jì)2、1~0 _%1的周期均為同次成像行處理間隔時(shí)間Trow，曝光row_idX2指定行像素時(shí)，先產(chǎn)生tck2，rst2時(shí)序，在經(jīng)過(guò)暗圖像曝光時(shí)間texpl后，產(chǎn)生rstl、tCkl、r0W_sel時(shí)序。并隨之輸出rowjdxl表征該行像素的曝光信號(hào)讀取。
frml的第0行在開(kāi)始曝光讀取，并經(jīng)過(guò)一個(gè)行處理間隔時(shí)間Trow后，會(huì)開(kāi)始進(jìn)行frml的第1行的曝光，時(shí)序控制信號(hào)選擇第1行所對(duì)應(yīng)的單位像素電路，并產(chǎn)生相應(yīng)的 tck2和tckl，如此循環(huán)，進(jìn)行逐行曝光讀取。
另外，在frml的第O行的tckl信號(hào)結(jié)束也即該行的frml曝光讀取完畢之后，可發(fā)現(xiàn)，對(duì)于frml而言，第0行所對(duì)應(yīng)的單位像素電路已進(jìn)入空閑狀態(tài)，此時(shí)，可直接插入frm2 的第0行執(zhí)行曝光操作，時(shí)序控制信號(hào)將開(kāi)始產(chǎn)生frm2的tck2和rst2，并輸入第0行對(duì)應(yīng)單位像素電路中傳輸管Tl和復(fù)位管T2的柵極，(圖中的虛線信號(hào))這樣frm2便開(kāi)始了曝光讀取。
以上過(guò)程，對(duì)應(yīng)至圖5的時(shí)序圖，實(shí)線電平對(duì)應(yīng)于暗圖像frml的控制時(shí)序，而虛線電平對(duì)應(yīng)于亮圖像frm2的控制時(shí)序。由于事先已將行處理間隔時(shí)間Trow設(shè)定為兩倍的 Trow_min，使得當(dāng)產(chǎn)生frm2的控制時(shí)序時(shí)，其tck2、rst2剛好處于frml控制時(shí)序的空閑間隔中。這樣frml和frm2各自逐行曝光讀取，穿插進(jìn)行，控制時(shí)序之間并未互相影響或者產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。直至frml與frm2先后完成成像。
另外，實(shí)施例的附圖中為了能夠明確清晰地表征本發(fā)明技術(shù)特征，選擇將各端口的高電平設(shè)置成較寬顯示，但并非實(shí)際應(yīng)用中各端口輸出信號(hào)的占空比，實(shí)際上信號(hào)的寬度遠(yuǎn)小于曝光時(shí)間texp以及行處理間隔時(shí)間Trow。
最終，從row_idXl所讀取到的行像素包含了 frml與frm2的信息。在frm2的曝光未完成之前，僅有frml的數(shù)據(jù)讀出；在frm2曝光完成部分行而frml的數(shù)據(jù)未全部讀出之前，兩者交替輸出；frml數(shù)據(jù)全部行讀取完畢后，僅有frm2的數(shù)據(jù)讀出。最后進(jìn)入下一幀，重復(fù)以上過(guò)程。
在完整的曝光周期也即一個(gè)幀間隔時(shí)間Ι/fps內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了暗、亮兩次成像。如圖6 所示，為應(yīng)用了組合滾筒式曝光后，本實(shí)施例輸出的幀、行同步示意圖，每一幀內(nèi)包括暗、亮兩張圖像的數(shù)據(jù)。
將圖3及圖6兩幅幀、行同步示意圖進(jìn)行對(duì)比，顯而易見(jiàn)，本發(fā)明所述的組合滾筒式曝光控制方法，在系統(tǒng)效率、電路資源的利用率，以及曝光間隔時(shí)間、反應(yīng)速率方面比之普通的滾筒式曝光技術(shù)，具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。
上述具體實(shí)施例僅以4行像素圖像進(jìn)行單幀兩次成像為例，應(yīng)用相同的原理，還可以擴(kuò)展至復(fù)雜大動(dòng)態(tài)圖像多次成像的曝光控制要求，具體參數(shù)選擇可根據(jù)圖像傳感器電路的性能以及圖像場(chǎng)景需要決定。
下面還提供了一個(gè)本發(fā)明所述圖像傳感器的具體實(shí)施例，如圖7所示。
多行像素單元1，構(gòu)成像素陣列，用于對(duì)目標(biāo)圖像成像；
驅(qū)動(dòng)電路2，用于驅(qū)動(dòng)像素單元，具體包括
間隔一個(gè)預(yù)設(shè)的行處理間隔時(shí)間，逐行驅(qū)動(dòng)各行像素單元開(kāi)始成像，
在某行像素單元結(jié)束上一次成像后，驅(qū)動(dòng)該行進(jìn)行下一次成像；
存儲(chǔ)單元3，用于接收并存儲(chǔ)成像數(shù)據(jù)；
參數(shù)設(shè)置單元4，用于設(shè)置曝光參數(shù)，所述曝光參數(shù)包括目標(biāo)圖像的設(shè)定幀頻、行處理間隔時(shí)間、成像次數(shù)、以及每次成像的曝光時(shí)間。
更進(jìn)一步，所述驅(qū)動(dòng)電路又包括
行選擇信號(hào)產(chǎn)生電路21，用于輸出行選擇信號(hào)選擇相應(yīng)行的像素單元；
曝光信號(hào)產(chǎn)生電路22，用于輸出曝光信號(hào)驅(qū)動(dòng)像素單元對(duì)目標(biāo)圖像曝光；
讀取信號(hào)產(chǎn)生電路23，用于輸出讀取信號(hào)驅(qū)動(dòng)像素單元讀取曝光數(shù)據(jù)；
時(shí)序控制電路M，將曝光信號(hào)逐行施加至各行像素單元，其中間隔時(shí)間為一個(gè)行處理間隔時(shí)間；在某行像素單元對(duì)曝光數(shù)據(jù)的讀取結(jié)束之后，將曝光信號(hào)施加至該行像素單元。
圖像傳感器的工作過(guò)程如下
在對(duì)目標(biāo)圖像進(jìn)行多次曝光成像時(shí)，首先由參數(shù)設(shè)置單元4根據(jù)目標(biāo)圖像的現(xiàn)場(chǎng)情況，比如亮暗細(xì)節(jié)、動(dòng)態(tài)范圍色彩差異等等，確定曝光參數(shù)。這些曝光參數(shù)包括設(shè)定幀頻、 單幀成像次數(shù)、各次成像采用的曝光時(shí)間等等。
具體的確定方式，可以先以人為的拍攝經(jīng)驗(yàn)設(shè)立一個(gè)初始的參考值，然后試拍攝得到反饋，獲取一個(gè)可信度誤差，再根據(jù)這個(gè)可信度誤差進(jìn)行調(diào)整，以獲得最佳的設(shè)置參數(shù)，這個(gè)過(guò)程可以通過(guò)固件或者軟件系統(tǒng)來(lái)完成。
當(dāng)參數(shù)設(shè)置單元4確定了所有的曝光參數(shù)之后，將數(shù)據(jù)傳輸給驅(qū)動(dòng)電路2。首先， 驅(qū)動(dòng)電路2會(huì)根據(jù)曝光參數(shù)產(chǎn)生控制時(shí)序來(lái)驅(qū)動(dòng)像素單元1，因?yàn)楸緦?shí)施例中采用CMOS圖像傳感器電路，所以控制時(shí)序?qū)嵸|(zhì)包含了各個(gè)CMOS圖像傳感器中各個(gè)像素單元的晶體管輸入信號(hào)。
因?yàn)椴捎弥鹦谐上?，所以?qū)動(dòng)電路2進(jìn)行如下時(shí)序控制
行選擇信號(hào)產(chǎn)生電路21，先選擇某行所對(duì)應(yīng)的像素單元，曝光信號(hào)產(chǎn)生電路22輸出曝光信號(hào)驅(qū)動(dòng)該行的像素單元對(duì)目標(biāo)圖像曝光，經(jīng)過(guò)一個(gè)預(yù)設(shè)的曝光時(shí)間后，讀取信號(hào)產(chǎn)生電路23輸出讀取信號(hào)驅(qū)動(dòng)該行的像素單元讀取曝光數(shù)據(jù)，這樣便完成了該行的一次成像過(guò)程。
而時(shí)序控制電路M在該行像素單元開(kāi)始曝光之后，間隔一個(gè)預(yù)設(shè)的行處理間隔時(shí)間，就將曝光信號(hào)施加至下一行的像素單元，具體表現(xiàn)為行選擇信號(hào)產(chǎn)生電路21選擇下一行所對(duì)應(yīng)的像素單元，曝光信號(hào)產(chǎn)生電路22輸出曝光信號(hào)驅(qū)動(dòng)下一行像素單元開(kāi)始曝光，由此重復(fù)上述的成像過(guò)程，周始反復(fù)直至本次成像所有行都開(kāi)始；
另外，時(shí)序控制電路M在某行像素單元對(duì)曝光數(shù)據(jù)的讀取結(jié)束之后，再將曝光信號(hào)施加至該行像素單元驅(qū)動(dòng)其曝光，進(jìn)行該行的下一次成像，具體表現(xiàn)為行選擇信號(hào)產(chǎn)生電路21依然選擇該行像素單元，曝光信號(hào)產(chǎn)生電路22輸出曝光信號(hào)驅(qū)動(dòng)該行的像素單元對(duì)目標(biāo)圖像曝光，由此重復(fù)上述成像過(guò)程，與上次成像過(guò)程不同的只是采用了不同的曝光參數(shù)，變更了曝光時(shí)間，周始反復(fù)直至該行完成所有次成像。
存儲(chǔ)單元?jiǎng)t在上述的逐行逐次成像過(guò)程中，接收每行的曝光讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)， 便于之后的調(diào)用整合。
本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定權(quán)利要求
，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)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求
所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種組合滾筒式曝光控制方法，其特征在于，在一幀處理時(shí)間內(nèi)，將多次滾筒式曝光穿插進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)圖像的多次成像，包括對(duì)于各次成像，各行像素單元，間隔一個(gè)預(yù)設(shè)的行處理間隔時(shí)間，逐行進(jìn)行圖像的曝光和曝光數(shù)據(jù)的讀??；對(duì)于各行像素單元，在對(duì)曝光數(shù)據(jù)的讀取結(jié)束之后，進(jìn)行該行像素單元的下一次成像；所述在對(duì)目標(biāo)圖像成像之前，先確定單幀圖像一個(gè)多次曝光周期的成像次數(shù)m，以及各次成像的曝光時(shí)間，并將所述行處理間隔時(shí)間設(shè)置為最短行處理時(shí)間的η倍，η不小于成像次數(shù)m;在確定同次成像的行處理間隔時(shí)間以及各次成像的曝光時(shí)間參數(shù)后，將圖像的幀頻設(shè)置在圖像傳感器的工作范圍；所述幀頻的倒數(shù)為幀間隔時(shí)間，所述圖像傳感器的最短行處理時(shí)間乘以圖像像素的行數(shù)為最短幀處理時(shí)間；所述幀間隔時(shí)間大于最短幀處理時(shí)間；所述幀間隔時(shí)間還大于同次成像的行處理間隔時(shí)間的m倍再加上各次成像的曝光時(shí)間總禾口。
2.如權(quán)利要求
1所述的一種組合滾筒式曝光控制方法，其特征在于，所述各次成像的順序，按曝光時(shí)間長(zhǎng)短排列。
專利摘要
本發(fā)明提供了一種組合滾筒式曝光控制方法及其圖像傳感器，將多次滾筒式曝光穿插進(jìn)行，通過(guò)控制圖像傳感器在單幀周期內(nèi)，以不同的曝光參數(shù)曝光輸出多張圖像，整合出一幀大動(dòng)態(tài)范圍圖像。本發(fā)明可以有效的縮短相鄰次成像的時(shí)間間隔，并充分利用了逐行曝光讀取時(shí)，圖像傳感器電路的空閑電路資源。具有系統(tǒng)效率高，利用率充分，且輸出圖像反應(yīng)時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04N5/341GKCN101764958 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請(qǐng)?zhí)朇N 200810184056
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2008年12月15日
發(fā)明者曹慶紅, 鄭煒, 黃碧珍 申請(qǐng)人:昆山銳芯微電子有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (5),