[发明专利]一种兼容两种曝光模式的CMOS图像传感器读出电路

说明书

本发明公开了一种兼容两种曝光模式的CMOS图像传感器读出电路，包括像元、增益放大器、相关双采样电路、切换电路、斜坡发生电路、模拟数字转换器和计数器；像元输出端连接增益放大器的第一输入端；增益放大器的第二输入端连接切换电路的第一输出端，增益放大器的输出端连接相关双采样电路的输入端，相关双采样电路的输出端连接模拟数字转换器的第一输入端，模拟数字转换器的第二输入端连接斜坡发生电路的输出端，斜坡发生电路的输入端连接切换电路的第二输出端；模拟数字转换器的输出端连接计数器的输入端。本发明读出电路结构能够满足两种曝光模式输出，使两种曝光模式集成于同一相机；且兼容两种曝光模式的同时，基本不占用系统额外的面积和功耗。

技术领域

本发明属于CMOS图像传感器领域，涉及一种兼容两种曝光模式的CMOS图像传感器读出电路。

背景技术

图像传感器是现代电子成像系统的核心，图像传感器主要基于两种工艺实现，CMOS工艺和电荷耦合器件(CCD)工艺。CMOS图像传感器技术由于其集成度高、体积小、功耗低等优点，在最近几年取得了飞速发展，CMOS图像传感器目前分为两种曝光模式，一是早期的卷帘曝光模式，输出信噪比高，但是帧频较小，用于对静态物或缓慢运动物体的高清拍摄，特别适用于地球同步卫星对地监控；另外一种是全局曝光模式，输出信噪比相对较低，但是帧频高，可用于对动态物的拍照或者摄像。

但是，目前这两种曝光模式分别对应一套读出电路架构设计，这就使得同一款相机，只能具有一种曝光模式，如果在特殊场合需要实现另外一种功能，就无法实现了。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种兼容两种曝光模式的CMOS图像传感器读出电路。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种兼容两种曝光模式的CMOS图像传感器读出电路，包括像元、增益放大器、相关双采样电路、切换电路、斜坡发生电路、模拟数字转换器和计数锁存电路；像元输出端连接增益放大器的第一输入端；增益放大器的第二输入端连接切换电路的第一输出端，增益放大器的输出端连接相关双采样电路的输入端，相关双采样电路的输出端连接模拟数字转换器的第一输入端，模拟数字转换器的第二输入端连接斜坡发生电路的输出端，斜坡发生电路的输入端连接切换电路的第二输出端；计数锁存电路包括计数器和锁存器，模拟数字转换器的输出端连接计数器的输入端，计数器的输出端连接锁存器的输入端；增益放大器用于增益像元发送的复位信号和曝光信号，得到增益复位信号和增益曝光信号；相关双采样电路用于采样增益放大器发送的增益复位信号和增益曝光信号，得到采样复位信号和采样曝光信号并发送至模拟数字转换器的第一输入端；切换电路用于两种曝光模式下增益放大器和斜坡发生电路的共模电平切换；斜坡发生电路用于生成由高到低的斜坡信号或由低到高的斜坡信号并发送至模拟数字转换器的第二输入端；模拟数字转换器用于通过由高到低的斜坡信号或由低到高的斜坡信号依次将采样复位信号和采样曝光信号量化，得到复位时钟脉冲和曝光时钟脉冲；当采样曝光信号量化完成时生成翻转信号并发送至锁存器；计数器用于计数曝光时钟脉冲和复位时钟脉冲的差值，得到计数结果并输出至锁存器；锁存器用于当接收到翻转信号时，锁存计数结果并输出。

本发明进一步的改进在于：

切换电路包括四个开关和两个输出端；第一开关和第二开关的一端均连接切换电路的第一输出端，另一端分别为第一共模电平输入端和第二共模电平输入端；第三开关和第四开关的一端均连接切换电路的第二输出端，另一端分别为第三共模电平输入端和第四共模电平输入端。

第一共模电平输入端和第二共模电平输入端连接，第三共模电平输入端和第四共模电平输入端连接。