[发明专利]基于多片探测器的高精度曝光同步实现方法和高帧频相机

说明书

本发明提供了一种基于多片探测器的高精度曝光同步实现方法和高帧频相机。利用多片低帧频的探测器交错曝光插值成高帧频的方法，首先要解决的问题是各探测器起始曝光的精确控制，为此本发明首先让探测器提前进入到SI状态，在SI状态等待同步脉冲；在SI状态TX2信号为曝光起始信号，拉高时光敏像素区的电荷被清除，TX2的下降沿光敏区开始累计电荷即开始曝光，故TX2在等待期间的持续拉高不会导致提前或滞后曝光；当收到同步触发脉冲后将启动曝光，此时N块探测器同步误差在一个时钟周期，最终实现高精度曝光同步。

技术领域

本发明属于高帧频成像技术领域，涉及一种高帧频相机及其曝光方法。

背景技术

高帧频相机主要用于拍摄高速运动目标，单台相机实现高帧频的设计受限于探测器的性能。目前，国内高速相机的研究处于探索阶段，相机的分辨率和帧频较低。而国外部分发达国家已研制出成熟的CMOS高帧频相机，如日本NAC公司，瑞士的AOS公司，美国的ReadLake公司等。国外高速相机价格昂贵，且有进口限制。国内急需使用国产探测器实现高帧频相机设计。

发明内容

本申请的目的是：提出一种新的高帧频相机及其曝光方法，可以不受单片探测器帧频限制而满足高帧频性能要求。

为了实现以上目的，本申请提出以下解决方案：

基于多片探测器的高精度曝光同步实现方法，包括以下步骤：

1)使多片探测器(产品参数相同)的控制时序均进入SI阶段；

2)在对应于探测器固有的TX2信号高电平终止时刻(也即下降沿时刻)，控制探测器计数器停止计数，使得所有操作时序保持锁定(即保持探测器控制时序不变，从而处于SI等待状态，等待同步触发脉冲的到来)，其中TX2信号继续处于高电平；

所述TX2信号为探测器曝光起始信号(探测器曝光驱动信号)；当TX2信号为高电平时，光敏像素区的电荷被清除；当TX2信号的下降沿到来时，光敏像素区开始累计电荷，即开始曝光；

3)向所述多片探测器等间隔发送硬触发脉冲，使每个探测器在SI阶段收到对应的硬触发脉冲时，计数器恢复工作，释放操作时序控制，此时即实现了多片探测器的高精度曝光同步；

4)基于探测器的控制时序，重复执行步骤1)至步骤3)。

可选地，所述多片探测器均为GSENSE2020探测器。

可选地，设所需高帧频为F,探测器片数为N，则相邻两片探测器的触发时间间隔INTE＝1/F，设计需求的单片探测器的帧频F_single＝F/N，周期为T_frame_single＝1/F_single，则实际选择的探测器的计算帧周期T_frame_DDS＜T_frame_single。

可选地，所述硬触发脉冲以其下降沿或上升沿触发TX2信号的下降沿到来。

相应的，本发明还提供一种高帧频相机，包括探测器，所述探测器具有内部控制单元，用于实现探测器固有的操作时序控制；其特殊之处在于，还包括外部控制器和相应的程序存储器，所述探测器共有多片；所述程序存储器存储的程序被外部控制器加载后实现上述基于多片探测器的高精度曝光同步实现方法。

可选地，所述探测器采用CMOS图像传感器，探测器的曝光驱动信号需要外部控制。

可选地，所述探测器为GSENSE2020探测器。

本发明具有以下有益效果：

本发明采用多片探测器插值成高帧频的思路，从而基于常规的探测器也能够实现高帧频相机的效果，不受单片探测器帧频限制，只需各片探测器精确间隔曝光即可。