[发明专利]全局快门方式下曝光时间可调的Camera Link成像系统

权利要求书

1.全局快门方式下曝光时间可调的Camera Link成像系统，包括CMOS图像传感器、成像控制器和Camera Link接口电路及传输电缆；

成像控制器产生CMOS图像传感器工作所需的时序信号，CMOS图像传感器顺序输出包含复位信号和感光图像的串行数据到成像控制器，所述成像控制器进行串并转换及数据调理后，通过Camera Link接口电路及传输电缆将数据传输至带采集卡的电脑上进行图像数据的分析及处理；其特征是：

所述CMOS图像传感器根据曝光时间的不同，工作在不同的工作模式，当曝光时间长度低于SI阶段的持续时间，CMOS图像传感器工作在A模式下，状态循环为RST_RD阶段、SI阶段、FOT阶段和SIG_RD阶段；所述SI阶段为开始整列的积分阶段，RST_RD阶段为复位图像逐行读出阶段，FOT阶段为存储收集的电荷阶段，SIG_RD阶段为感光图像逐行读出阶段；

当曝光时间长度高于SI阶段的持续时间而低于复位帧和SI阶段的持续总时间时，CMOS图像传感器工作在B模式下，状态循环为RST_RD_A阶段、SI阶段、RST_RD_B阶段、FOT阶段和SIG_RD阶段，所述RST_RD_A阶段为SI阶段前的复位图像逐行读出阶段，RST_RD_B阶段为SI阶段后的复位图像逐行读出阶段；

当曝光时间长度高于复位帧和SI阶段的持续总时间而低于复位帧、图像帧和SI阶段的持续总时间时，CMOS图像传感器工作在C模式下，状态循环为RST_RD阶段、FOT阶段、SIG_RD_A阶段、SI阶段和SIG_RD_B阶段，所述SIG_RD_A阶段为SI阶段前的感光图像逐行读出阶段，SIG_RD_B阶段为SI阶段后的感光图像逐行读出阶段；

当曝光时间长度高于复位帧、图像帧和SI阶段的持续总时间时，CMOS图像传感器工作在D模式下，状态循环为RST_RD阶段、FOT阶段、SI阶段、SIG_RD阶段和BLANK阶段，所述BLANK阶段为空操作阶段。

2.根据权利要求1所述的全局快门方式下曝光时间可调的Camera Link成像系统，其特征在于：在所述复位帧和图像帧，有效读出的行数低于复位帧和图像帧所占的宽度。

3.根据权利要求1所述的全局快门方式下曝光时间可调的Camera Link成像系统，其特征在于，所述CMOS图像传感器工作的行地址的变化规律为：在复位帧和图像帧内，地址变化为每行递增；最末行的地址与前一行地址相同；FOT阶段和BLANK阶段的地址与最末行地址相同；

SI阶段的地址，在A模式和D模式下，与CMOS图像传感器最末行地址相同；在B模式和C模式下，SI阶段的地址分别与前一阶段的最后一行行地址相同。

4.根据权利要求1所述的全局快门方式下曝光时间可调的Camera Link成像系统，其特征在于，所述CMOS图像传感器的行有效信号在有效信号期间出现，非有效信号期间为消隐的低电平；

采用时序计数信号的单个时钟窄脉冲信号进行触发；对于A模式和D模式，在RST_RD阶段和SIG_RD阶段进行行有效信号计数器的触发；对于B和C模式，在对应的RST_RD_A阶段、SIG_RD_A阶段、SIG_RD_B阶段和RST_RD_B阶段进行触发，同时在SI阶段的首行进行行有效信号计数器触发，有效信号计数器在计数值达到行周期对应的像素时钟个数后，计数值保持，否则进行计数值递增；

首行行有效的起始位置相对首行输出数据同步信号的下降沿延时为：mn+p，首行行有效的结束位置相对首行输出数据同步信号的下降沿延时为mn+p+k；

m为输出有效数据相对于数据同步信号SYNC的延迟行数，为大于1的正整数；n为每个输出行对应的像素时钟个数，为大于100的正整数；p为在数据训练的通道校正过程中，检测有效输出数据的位置相对数据同步信号SYNC的延迟像素数，为大于0的正整数；k为一行有效数据对应的像素时钟个数，为大于100的正整数。

5.根据权利要求1所述的全局快门方式下曝光时间可调的Camera Link成像系统，其特征在于，CMOS图像传感器的帧有效的辅助信号Frame_buf的跳变沿在图像帧的最后一行出现；通过检测到的帧有效的辅助信号Frame_buf的上升和下降沿，然后进行延时，最终输出行有效信号；

帧有效信号的上升沿和下降沿分别与输出的行有效信号的跳变沿对齐，在A模式、B模式和C模式下，帧有效信号的上升沿相对复位帧的首行输出数据同步信号的下降沿延时为rn+pp；

帧有效信号的下降沿相对图像帧最末行输出数据同步信号的下降沿延时为rn+pp+k，即，帧有效信号的负脉冲持续长度为n-k个像素时钟周期；

对于D模式，帧有效信号的上升沿和BANK阶段的首行输出数据同步信号的下降沿延时为rn+pp，帧有效信号的下降沿相对图像帧最末行输出数据同步信号的下降沿延时为rn+pp+k；n为每个输出行对应的像素时钟个数，k为一行有效数据对应的像素时钟个数，r为输出行有效信号相对于帧有效信号FVAL的延迟行数，pp为在数据训练的通道校正过程中，检测有效输出数据的位置相对帧有效信号FVAL的延迟像素数，为大于0的正整数。