[发明专利]像素电路及其控制方法以及全局对比度探测图像传感器

说明书

技术领域

本发明涉及传感技术领域，尤其涉及一种像素电路及其控制方法以及全局对比度探测图像传感器。

背景技术

在机器视觉领域，现有的图像传感器技术已能精确地记录光照强度的大小，并可达到很高的空间分别率和色彩保真度。对比度分析具有十分重要的作用。然而，环境中的大部分物体并不会自身发出光线，而是通过对外部光源形成反射光的形式显示自身的形态。故而，光照强度的探测反映的只是整体光源的信息和光源照射的分布，而环境中物体的轮廓、表面形貌以及物体的移动则主要由光线的对比度体现。

由于现有的图像传感器技术通常只能采集光线的光照强度，因此对比度分析往往只能应用于后期的图像处理。图像处理中常用的对比度分析技术包括对比度增强和对比度抽取。通过应用对比度分析能够更佳地显示物体的轮廓和表面形貌、增强色彩反差、物体形状轮廓识别、运动识别、背景过滤等重要的图像处理功能。另一方面，随着图像传感器分别率的不断增加，一幅高清的图像数据往往需要消耗大量的存储空间，例如，以1080p分辨率的图像为例，其中包括1920x1080约等于200万像素，每个像素包括8字节的色彩信息，则该图像需要1600万字节的存储消耗，因此，处理这样的高清图像信息则需要消耗大量的运算消耗和系统功耗。并且，难以实现快速、实时的图像处理，使得在实际场景中应用对比度分析技术进行如物体形状轮廓识别、运动识别、背景过滤等功能时往往具有较大的延时。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种像素电路及其控制方法以及全局对比度探测图像传感器，通过记录光强的对比度信号，直接得到光强的变化，省去了后期处理的运算消耗和系统功耗。并能够使对比度分析的应用更加快速、实时。

为解决上述技术问题，本发明提供一种像素电路，包括依次连接的感光电路、对比探测电路和读取电路：所述感光电路进用于曝光产生光电流，并将正比于所述光电流的对数的电压信号输出到所述对比度探测电路；所述对比度探测电路对所述电压信号进行放大，并根据所述电压信号随时间的变化得出光强的对比度信号，将所述对比度信号输出所述读取电路；所述读取电路中存储所述对比度信号，并将所述对比度信号输出列数据线。

进一步的，所述感光电路包括感光二极管、第一选通管和第一源跟随晶体管；所述感光二极管的正极接地端，负极接所述第一选通管的源极，所述第一选通管的漏极连接所述第一源跟随晶体管的源极，所述第一选通管的栅极连接一曝光控制信号，所述第一源跟随晶体管的漏极连接电源电压，所述第一源跟随晶体管的栅极连接通过一第一节点连接所述对比探测电路。

进一步的，所述对比探测电路包括放大电路、第一电容以及复位晶体管；所述放大电路连接在所述第一节点与第二节点之间，所述第二节点连接所述读取电路，所述第一电容连接在所述第二节点与地端之间，所述复位晶体管的栅极连接一复位控制信号，所述复位晶体管的源极连接所述第二节点，所述复位晶体管的漏极接地端；

进一步的，所述放大电路包括第二电容、第三电容以及阻抗元件，所述第二电容的连接在所述第一节点与所述电源电压之间，所述第三电容连接在所述第一节点与所述第二节点之间，所述阻抗元件连接在所述第一节点与所述第二节点之间；所述像素电路中还设置一偏置电流，所述偏置电流输出到所述对比度探测电路，所述偏置电流输出至所述第二节点。

进一步的，所述读取电路包括第二源跟随晶体管、第二选通管、第三源跟随晶体管、行选通管以及第四电容；所述第二源跟随晶体管的栅极连接所述第二节点，所述第二源跟随晶体管的源极连接所述第二选通管的漏极，所述第二源跟随晶体管的漏极连接所述电源电压，所述第二选通管的栅极连接一读取控制信号，所述第四电容的一端通过第三节点连接所述第二选通管的源极，所述第四电容的另一端接地端，所述第三源跟随晶体管的栅极连接所述第三节点，所述第三源跟随晶体管的源极连接所述行选通管的源极，所述第三源跟随晶体管的漏极连接电源电压，所述行选通管的栅极连接一行选通控制信号，所述行选通管的漏极连接列数据线。

相应的，本发明还提供一种上述的像素电路的控制方法，包括第一时间段、第二时间段、第三时间段、第四时间段以及第五时间段，其中：

在所述第一时间段内，所述第一选通信号为高电位，所述第一选通管开启，对所述感光二极管进行充电复位；