[发明专利]图像传感器、摄像装置及图像数据生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像传感器，特别地，涉及一种图像传感器、摄像装置及图像数据生成方法。

背景技术

视频监控通常用于观测人的行为，活动和其他变化信息，一般来讲，视频监控主要是应用能观察一定距离的电子设备来获取运动信息，例如，交通流量。

政府或执法部门通常利用视频监控来维护社会稳定，监控各种突发事件，恐怖危险等不安全的因素。依靠各种先进的监控设备的技术优势，政府部分正逐步增强对监控各种不同危险的前所未有的能力。

交通监控技术是一种新型和实用的监控技术，监控摄像头安装在道路口两侧的交通信号设备上。不管是为将来研究而记录交通模式还是为观察交通违章，交通摄像头都是视频监控领域中非常受欢迎的产品。

通常我们会看到利用安装的多个摄像机来检测交通断面。典型的公路上会有双向8车道，这样一般情况下需要安装4或8个摄像机来监控1或2个车道。不仅会增加横跨车道的固定设施的复杂性，而且也会增加设备的投入成本。

在视频监控领域中，图像传感器的性能在系统中是非常重要的。图像传感器是将光信号转换为电信号的器件，其在数字电视和可视通信市场中有着广泛的应用。60年代末期，美国贝尔实脸室发现电荷通过半导体势阱发生转移的现象，因而提出了固态成像这一新概念和一维电荷耦合器件（Charge-Coupled Device，CCD）模型。到90年代初期，CCD技术已发展得比较成热，得到非常广泛的应用。但是，随着CCD应用范围的扩大，其缺点逐渐暴露出来。首先，CCD技术芯片工艺复杂，不能与标准工艺兼容；其次，CCD技术芯片需要的电压功耗大，因此CCD技术芯片价格昂贵且使用不便。

目前，最引人注目、最有发展潜力的是采用标准的互补金属氧化物场效应管（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）技术来生产图像传感器，即，CMOS图像传感器。CMOS图像传感器芯片采用CMOS工艺，将图像采集单元和信号处理单元集成到同一块芯片上。20世纪80年代，英国爱丁堡大学成功地制造出了世界上第一块单片CMOS图像传感器件。目前，CMOS图像传感器正得到广泛的应用，具有很强的市场竞争力和广阔的发展前景。

与CCD技术相比，CMOS的制作工艺容易实现高分辨率，因此现在市场上的高分辨率彩色摄像机和手机相机上的图像传感器大多采用CMOS。但是，常规的CMOS图像传感器在低照度及频谱响应宽度上均不如CCD。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是提供一种图像传感器、摄像装置及图像数据生成方法，能够在低照度工作环境下利用单个摄像头监控多个目标。

根据本发明的一方面，提出了一种图像传感器，包括多个像素阵列，用于根据分辨率大小设置在成像靶面的感光材料上，每个像素阵列的每个像素上设置有多个感光元器件，每个感光元器件对应于一个子像素；多个读出单元，每个读出单元分别与每个感光元器件相连，用于读取每个感光元器件进行光电转换后的电信号；多个电荷集成单元，每个电荷集成单元分别与属于同一像素的多个读出单元相连，用于将与每个像素对应的多个感光元器件输出的电信号合并为与一个像素对应的电信号。

根据本发明的另一方面，还提出了一种图像传感器，包括多个像素阵列，用于根据分辨率大小设置在成像靶面的感光材料上，每个像素阵列的每个像素上设置有多个感光元器件，每个感光元器件对应一个子像素，在属于同一像素的多个感光元器件上覆盖可透过设定光谱频率的滤光片；多个读出单元，每个读出单元分别与每个感光元器件相连，用于读取每个感光元器件进行光电转换后的电信号；多个电荷集成单元，每个电荷集成单元分别与每个读出单元相连，用于输出与每个子像素对应的电信号。

根据本发明的又一方面，还提出了一种摄像装置，包括前述实施例中的图像传感器。

根据本发明的再一方面，还提出了一种图像数据生成方法，包括设置在多个像素阵列中的每个像素阵列的每个像素上的多个感光元器件采集光信号，并将光信号转换为电信号，其中，每个感光元器件对应于一个子像素；按顺序读取与每个子像素对应的电信号；将与每个像素对应的多个感光元器件输出的电信号合并为与一个像素对应的电信号；输出与每个像素对应的电信号。