[发明专利]一种图像传感器、增强图像传感器线性的方法及深度相机

说明书

本发明公开了一种图像传感器、增强图像传感器线性的方法及深度相机，包括：像素阵列，用于接收光子并输出像素信号；放大器，用于根据像素信号输出模拟量电压；斜坡信号发生器，用于生成斜坡信号，所述斜坡信号包括第一斜坡信号和第二斜坡信号；模数转换器，用于根据模拟量电压与斜坡信号进行比较以输出数字信号；控制与处理器，用于根据数字信号和对应的曝光时间得到像素不同曝光时间与数字信号的线性关系。本发明通过获取像素不同曝光时间和对应数字信号的线性关系，获取光子数和数字信号的线性关系，由此可以得到电荷量和光子数的线性关系，最终能获得距离与电荷量的线性关系，从而减少了后续标定的工作、降低标定成本以及提升校正效率。

技术领域

本发明涉及深度相机技术领域，尤其涉及一种图像传感器、增强图像传感器线性的方法及深度相机。

背景技术

TOF的全称是Time-of-Flight，即飞行时间，TOF深度相机为基于从目标反射回的光来标识和映射目标物体，核心部件包括光源和图像传感器，光源被配置为朝向目标物体发射光束，图像传感器被配置为接收由目标物体反射回来的反射光。在TOF深度相机中，非线性主要是由入射光子转换成电子，再从电子转换成电压，电压通过ADC转化成数字信号的过程产生的，可见，这些非线性大多数都是由图像传感器引起的，因此，可以通过提高图像传感器的线性度，从而提高TOF深度相机的线性度。

图像传感器包括的像素阵列可在每个像素中包括光电转换元件。光电转换元件将入射的光子转换成电子，再从电子转换成电压，放大器对电压进行放大，并且将电压传输至ADC形成模拟量电压，ADC对该模拟量电压与预定基准电压(也称斜坡信号)进行比较后输出数字信号。

图像传感器一般使用针对ADC转换的单斜率ADC转换方法，在单斜率ADC转换方法中，随时间沿一个方向单调变化的斜坡信号与具有预定电压电平的像素信号进行对比，在斜坡信号的电压水平等于像素信号的电压电平时的时间(或时间点)，斜坡信号被转换为数字信号。ADC将从像素输出的模拟像素信号转换为数字信号的ADC转换器，非线性可发生在ADC转换器中，模拟像素输出的ADC是影响图像传感器性能很重要的因素，且这种非线性对TOF深度相机也会造成很大的影响。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种图像传感器、增强图像传感器线性的方法及深度相机，以解决上述背景技术问题中的至少一种问题。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

一种图像传感器，包括像素阵列、放大器、斜坡信号发生器、模数转换器以及分别与所述像素阵列、所述放大器、所述斜坡信号发生器和所述模数转换器连接的控制与处理器；其中，

所述像素阵列用于接收光子并输出像素信号；

所述放大器用于根据所述像素信号输出模拟量电压；

所述斜坡信号发生器用于生成斜坡信号，所述斜坡信号包括第一斜坡信号和第二斜坡信号；

所述模数转换器用于根据所述模拟量电压与所述斜坡信号进行比较以输出数字信号；

所述控制与处理器用于根据所述数字信号和对应的曝光时间得到所述像素不同曝光时间与数字信号的线性关系。

在一些实施例中，根据所述数字信号，所述控制与处理器调用预先存储的不同曝光时间与对应数字信号的非线性关系，通过查表法确定所述数字信号对应的曝光时间，并校正所述数字信号以获取所述像素的不同曝光时间与数字信号的线性关系。