[发明专利]CMOS图像传感器曝光时序控制装置

说明书

本发明提出了一种CMOS图像传感器曝光时序控制装置，包括曝光时间寄存器、曝光时间检测模块、曝光时间计数模块、曝光时序控制模块、FOT时序控制模块、读出时序控制模块、比较模块、曝光起始位置控制模块、控制电路和三个数据选择器；三个数据选择器分别记为数据选择器一、数据选择器二和数据选择器三；本发明的有益技术效果是：提出了一种CMOS图像传感器曝光时序控制装置，该装置可以通过检测当前曝光时间和前一帧周期的读出时间的时间大小，来对曝光操作的起始时间进行自动调节，保证CMOS图像传感器在各种曝光时间条件下均能正常工作，最终就能使CMOS图像传感器的曝光时间可调性得到大幅扩展。

技术领域

本发明涉及一种CMOS图像传感器控制技术，尤其涉及一种CMOS图像传感器曝光时序控制装置。

背景技术

CMOS图像传感器中的主要电路有像素电路、放大量化处理电路和读出电路，其中，像素电路用于生成光生电荷，放大量化处理电路用于对光生电荷进行放大、量化处理，读出电路用于对放大量化处理电路输出的信号进行读出操作。

读出电路正常工作时，只能逐帧对图像信号进行处理，若前一帧图像信号的读出操作还未结束，后一帧图像信号就进入读出电路，将会导致CMOS图像传感器无法正常工作，因此，在设计控制时序时，需要考虑前一帧图像的读出时间和后一帧图像的曝光时间之间的约束关系。

实际情况中，曝光时间可调是CMOS图像传感器的一项重要性能指标，曝光时间可调将会导致前述的约束关系更加复杂，具有可调性的曝光时间，其长短具有不确定性，曝光时间既可能大于读出时间，也可能小于读出时间；现有的CMOS图像传感器无法对“约束关系”进行自动调节，因此，现有技术在改变曝光时间时，一般还要同步改变相应的控制时序，而时序设计十分麻烦，对于单个CMOS图像传感器而言，器件上不可能预存大量的控制时序，这就导致单个CMOS图像传感器只能在有限数量的曝光时间种类中进行调节，调节灵活性较差。

发明内容

针对背景技术中的问题，发明人进行了大量的研究，在研究过程中，发明人发现，采用如下方式来对CMOS图像传感器的曝光时序控制进行控制，可以很好的解决背景技术中的问题：基于现有技术可知，CMOS图像传感器工作时，是按帧周期连续输出单帧图像数据；为便于阐述，将第一个帧周期记为初始帧周期，后续帧周期记为非初始帧周期；单个非初始帧周期的处理过程包含如下四个处理阶段：检测阶段、曝光阶段、信号处理阶段和信号读出阶段；当前非初始帧周期所对应的检测阶段、曝光阶段、信号处理阶段和信号读出阶段分别记为当前检测阶段、当前曝光阶段、当前信号处理阶段和当前信号读出阶段；当前曝光阶段的时间长度记为当前曝光时间；所述信号读出阶段的时间长度记为读出时间；当前检测阶段结束时，立即开始当前曝光阶段，当前曝光阶段结束时，立即开始当前信号处理阶段，当前信号处理阶段结束时，立即开始当前信号读出阶段；当前曝光阶段开始时，同步开始后一非初始帧周期的检测阶段；

当前检测阶段中，将当前曝光时间与前一帧周期的读出时间进行比较：若当前曝光时间大于前一帧周期的读出时间，则调整当前检测阶段的结束时刻，使当前曝光阶段的起始时刻与前一帧周期的读出阶段的起始时刻同步；若当前曝光时间小于前一帧周期的读出时间，则调整当前检测阶段的结束时刻，使当前曝光阶段的结束时刻与前一帧周期的读出阶段的结束时刻同步；

当前曝光阶段中，控制CMOS图像传感器的像素电路进行曝光操作，生成光生电荷；

当前信号处理阶段中，控制CMOS图像传感器的放大量化处理电路对像素电路输出的光生电荷进行放大、量化处理；

当前信号读出阶段中，控制CMOS图像传感器的读出电路对放大量化处理电路输出的信号进行转移操作。