[发明专利]单通道CMOS图像传感器及其数据传输方法

说明书

本发明公开了一种单通道CMOS图像传感器，包括由多个像素单元组成的像素阵列和数据处理单元。数据处理单元包括模数转换模块，图像处理模块和控制模块。控制模块可识别出连续两帧图像发生较大变化的区域，并控制模数转换模块在后续帧时只对图像变化区域进行模数转换，由此可以大幅减小在片模拟数字信号转换、在片图像处理、高速数据接口等各方面的压力。

技术领域

本发明涉及图像传感器领域，特别涉及一种单通道CMOS图像传感器及其数据传输方法。

背景技术

图像传感器是组成数字摄像头的重要组成部分。根据元件的不同，可分为CCD和CMOS两大类。CMOS传感器获得广泛应用的一个前提是其所拥有的较高灵敏度、较短曝光时间和日渐缩小的像素尺寸。

通常来说，一个CMOS图像传感器的帧率取决于后方数字信号处理器(DSP)的能力，目前来看，通常的数字信号处理器具备1080p全高清视频流下每秒钟30帧(30fps)或60帧(fps)的处理能力，这一帧率足以达到高清视频流所需的帧率能力。

但是对于某些特殊应用来说，每秒钟30帧或60帧的视频流帧率却远远不能满足其要求。例如，对于某些科学应用相机来说，通常需要拍摄超高速运动的物体，比如拍摄超高速运动的子弹、百米运动员冲刺等，因此要求其图像传感器能够具备高帧率的图像采集能力。一般来说，超高帧率的图像传感器需要具备1080p全高清视频流下每秒钟200帧以上的数据流能力。

由于CMOS工艺具备高度集成的特点，可以在一颗芯片上集成像素部分和数字处理电路部分，因此非常适用于有效提高图像传感器的帧率。所以，高帧率的CMOS图像传感器是目前高帧率传感器技术领域研究的重点。有的高帧率的CMOS图像传感器通常是采用单通道数据输出架构，然而，对于有效像素在1600万像素以上的大像素CMOS图像传感器来说，如果要满足全高清视频流所要求的数据流能力，数据接口的数据流也是很可观的，将会对高速数据接口带来极大的压力。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种大幅减小单通道数据流，提高帧率的CMOS图像传感器及其数据传输方法。

为达成上述目的，本发明提供一种单通道CMOS图像传感器，包括：由多个像素单元组成的像素阵列，所述像素单元用于将光信号转换为模拟电信号；数据处理单元，其包括：模数转换模块，用于响应第一控制信号以将所述像素阵列全部所述像素单元所输出的模拟电信号转换为数字信号或响应第二控制信号以仅将所述像素阵列中局部区域的像素单元输出的模拟电信号转换为数字信号；在片图像处理模块，用于对所述模数转换模块所输出的数字信号进行图像处理并输出图像信号；控制模块，用于发出所述第一控制信号和所述第二控制信号，其中所述第二控制信号指定所述局部区域；其中，所述控制模块在第1+nT和第2+nT帧开始前发出所述第一控制信号至所述模数转换模块使所述模数转换模块在第1+nT和第2+nT帧时将所述像素阵列全部所述像素单元所输出的模拟电信号转换为数字信号，n为整数，在其余帧开始之前，所述控制模块判断当前帧及前一帧所述模数转换模块是否均将所述像素阵列输出的全部模拟电信号转换为数字信号，若判断结果为是则对当前帧及前一帧所述在片图像处理模块所输出的图像信号进行比较，若比较结果为存在一图像变化区域，则将该图像变化区域确定为所述像素阵列中的局部区域并在下一帧开始之前发出所述第二控制信号使得所述模数转换模块仅将该局部区域的所述像素单元的模拟电信号转换为数字信号，若比较结果为不存在所述图像变化区域，则在下一帧开始前发出所述第一控制信号至所述模数转换模块使得所述模数转换模块将所述像素阵列全部的所述像素单元的模拟电信号转换为数字信号；若判断结果为否，则在下一帧开始之前发出与当前帧相同的控制信号至所述模数转换模块使得所述模数转换模块将与当前帧相同范围的所述像素单元的模拟电信号转换为数字信号；其中T为大于1的正整数。