[发明专利]单次拍摄生成高动态范围图像的图像传感器

说明书

本发明公开了一种单次拍摄生成高动态范围图像的图像传感器，包括：多个像素单元，每个所述像素单元包括多个像素组，每个所述像素组包括至少一个第一像素以及数量大于所述第一像素的多个第二像素；多个开关控制电路，与所述多个像素组一一对应相连，所述开关控制电路用于在同一曝光时间下，将选中的所述像素组的第一像素的感光单元的信号和第二像素的感光单元的信号依次输出，以在同一曝光时间下分别生成低感光图像和高感光图像。本发明能够通过单次拍摄生成高动态范围图像，节省了系统资源。

技术领域

本发明涉及图像传感器领域，特别涉及一种通过单次拍摄可获得高动态范围图像的图像传感器。

背景技术

图像传感器是相机的重要组成部分。传统相机中图像传感器是通过胶片来实现的，而现代数码相机中，图像传感器是通过CMOS或者CCD图像传感器来实现的。

对于胶片传感器来说，由于胶片卤化银感光颗粒的随机性，因此，当采用胶卷传感器拍摄物体时，即是物体是由规则线条或图形组成的，但是不会发生莫尔条纹。一般来说，莫尔条纹是两条线或两个物体之间以恒定的角度和频率发生干涉的视觉结果，当人眼无法分辨这两条线或两个物体时，只能看到干涉的花纹，这种光学现象就是莫尔条纹。

值得注意的是，对于数字图像传感器来说，无论CMOS图像传感器还是CCD图像传感器，其光感像素通常采用规则排列构成，因此在拍摄由规则条纹或者图形构成的物体时，通常会出现莫尔条纹。莫尔条纹现象是由于信号取样频率接近感光器分辨率所致，通常解决方法用一个低通滤镜把高于感光器分辨率的信号挡住，其副作用就是降低成像分辨率。因此在设计低通滤镜时设计师要在分辨率和莫尔条纹之间做一个妥协选择。

目前一些高端相机和手机（如iPhone）都提供HDR的拍摄模式，传统的高动态范围图像（High-Dynamic Range，简称HDR），相比普通的图像，可以提供更多的动态范围和图像细节，根据不同的曝光时间的LDR(Low-Dynamic Range)图像，利用每个曝光时间相对应最佳细节的LDR图像来合成最终HDR图像，能够更好的反映人真实环境中的视觉效果。

传统的HDR拍摄模式主要通过改变曝光时间，通常通过3幅不同曝光时间的照片来合成一张HDR的照片。在各个曝光时间下，分别拍摄高感光状态、中感光状态、低感光状态等三种状态的照片。当拍摄完这三张照片，相机或手机的数字处理系统（DSP系统）接收到这三张照片后，将会对这三张照片进行处理。从每张照片中分别选出最佳的成像区域合成最终的一张优秀照片。

然而需要通过多次拍摄，将获取的多幅照片来合成一张HDR的照片，因此不可避免地需要较长时间以及较多系统资源来完成。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种通过单次拍摄即可生成高动态范围图像的图像传感器，不仅加快了拍摄照片的时间，并且节省了系统资源。

为达成上述目的，本发明提供一种单次拍摄生成高动态范围图像的图像传感器，包括多个像素单元，每个所述像素单元包括多个像素组，每个所述像素组包括至少一个第一像素以及数量大于所述第一像素的多个第二像素；多个开关控制电路，与所述多个像素组一一对应相连，所述开关控制电路用于在同一曝光时间下，将选中的所述像素组的第一像素的感光单元的信号和第二像素的感光单元的信号依次输出，以在同一曝光时间下分别生成低感光图像和高感光图像。

优选的，每一所述开关控制电路包括多个传输管、悬浮节点、复位管、源跟随器和行选通管，所述多个传输管与所述像素组的每一个像素的感光单元对应相连；所述多个传输管的漏极、所述源跟随器的栅极、所述复位管的源极连接于所述悬浮节点；所述行选通管用于选中所述像素组，且将所述像素组的第一像素和第二像素的输出信号依次输出至外围电路进行处理，以将所述低感光图像和高感光图像合并。