CN102695004A - Cmos图像传感器及其曝光控制方法 - Google Patents

Abstract

CMOS图像传感器及其曝光控制方法。所述方法包括：对像素阵列进行第一逐行曝光和第二逐行曝光以得出第一图像数据和第二图像数据，第一逐行曝光和第二逐行曝光中相同行的曝光时间间隔半个光强变化周期的奇数倍；将第一图像数据与第二图像数据中位于相同行的图像数据进行合成以得出输出图像。CMOS图像传感器包括：曝光时序控制电路、行选电路、像素阵列、读出电路和图像合成电路，其中，行选电路对像素阵列进行第一逐行曝光和第二逐行曝光，第一逐行曝光和第二逐行曝光中相同行的曝光时间间隔半个光强变化周期的奇数倍，图像合成电路对第一图像数据和第二图像数据进行合成以形成输出图像。本发明技术方案消除了图像中的黄带或明暗条带。

Description

CMOS图像传感器及其曝光控制方法

技术领域

本发明涉图像传感器技术领域，特别涉及一种CMOS图像传感器及其曝光控制方法。

背景技术

图像传感器是将光信号转换成电信号的半导体器件。目前，传统的图像传感器包括电荷耦合器件（CCD）图像传感器、互补金属氧化物半导体（CMOS）图像传感器。由于CMOS图像传感器具有低功耗和高信噪比的优点，因此在图像传感器领域应用比较广泛。

公开号为CN101212580A的中国专利公开了一种典型的四管结构的CMOS图像传感器，该传感器的像素单元电路图如图1所示。其中主要包括光电检测器PPD，传输管T1，复位管T2，源跟随器T3，以及选择管T4。光电检测器PPD为从光能生成电荷的光电二极管，并在A点积累电荷，传输管T1在栅极接收使能/读取信号tck，将A处的电荷运送到浮动扩散区B。复位管T2则通过其栅极接收复位信号rst，设置A以及B处的电压回复到期望电平（如VDD）并排除B处的电荷，以此来复位。源跟随器T3在其栅极接收B处的电压，并因此用作源跟随器，且选择管T4的栅极接收行选择信号row_sel（其可在CMOS图像传感器的其他电路生成或执行），输出来自源跟随器T3的电压。

上述传统的CMOS图像传感器通常采用逐行滚动曝光的方法，简单来讲，先进行第一行的曝光，过一个行时间第二行开始曝光，再过一个行时间第三行开始曝光，依次类推直至所有行均实现曝光。在这种方法中，虽然每一行开始曝光的时间不同，但是所有行的曝光时间长度都一样。

并且，由CMOS图像传感器构成的摄像机经常会在室内场合下使用。在室内场合，照明一般使用的是50Hz的交流电和日光灯，在这种光线条件下工作，为避免图像闪烁，通常设定帧时间为10ms（光强变化周期）的整数倍。但是当室内光线比较强，曝光时间短于10ms的情况下，经常可见图像上出现黄带或其他明暗相间的条带，从而严重影响了图像的质量和观感。

因此，如何克服CMOS图像传感器因为滚动曝光在特定条件下所造成的黄带或明暗相间的条带问题就成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种CMOS图像传感器及其曝光控制方法，以有效地消除图像上的黄带或者明暗条带问题。

为解决上述问题，本发明提供一种CMOS图像传感器的曝光控制方法，包括：对像素阵列分别进行第一逐行曝光和第二逐行曝光以得出第一图像数据和第二图像数据，其中，所述第一逐行曝光和第二逐行曝光中相同行的曝光时间间隔半个光强变化周期的奇数倍；

将第一图像数据与第二图像数据中位于相同行的图像数据进行合成以得出输出图像。

可选地，所述对像素阵列分别进行第一逐行曝光和第二逐行曝光以得出第一图像数据和第二图像数据的步骤包括：

对像素阵列进行第一逐行曝光以得出第一图像数据；

采用与第一逐行曝光相同的曝光顺序对像素阵列进行第二逐行曝光以得出第二图像数据；所述第一逐行曝光的起始时间与第二逐行曝光的起始时间间隔半个光强变化周期的奇数倍。

可选地，所述对像素阵列分别进行第一逐行曝光和第二逐行曝光以得出第一图像数据和第二图像数据的步骤包括：

按照第一曝光顺序对像素阵列进行第一逐行曝光以得出第一图像数据；

在进行第一逐行曝光的同时，按照第二曝光顺序对像素阵列进行第二逐行曝光以得出第二图像数据；所述第一曝光顺序与第二曝光顺序中相对应的相同行的曝光时间间隔半个光强变化周期的奇数倍。

可选地，所述第一逐行曝光和第二逐行曝光中相同行的曝光时间间隔半个光强变化周期。

可选地，所述将第一图像数据与第二图像数据中位于相同行的图像数据进行合成以得出输出图像的步骤包括：

提取第一图像数据中各行所对应的第一曝光量；

提取第二图像数据中各行所对应的第二曝光量；

将第一图像数据和第二图像数据中相同行的第一曝光量和第二曝光量相加，以得出输出图像的曝光量；

将得出的所述输出图像的曝光量与第一图像数据中的其他数据相结合以得出输出图像，或者将得出的所述输出图像的曝光量与第二图像数据中的其他数据相结合以得出输出图像；所述其他数据包括除曝光量以外的数据。

可选地，所述提取第一图像数据中各行所对应的第一曝光量的步骤与所述提取第二图像数据中各行所对应的第二曝光量的步骤同时进行。

为解决上述问题，本发明还提供一种CMOS图像传感器，包括：像素阵列、曝光时序控制电路、行选电路、读出电路和图像合成电路；

所述曝光时序控制电路用于产生第一曝光控制信号和第二曝光控制信号，所述第一曝光控制信号用于控制所述第一逐行曝光的起始时间和曝光顺序，所述第二曝光控制信号用于控制所述第二逐行曝光的起始时间和曝光顺序；

所述行选电路连接所述曝光时序控制电路和像素阵列，用于在所述第一曝光控制信号的控制下对所述像素阵列进行第一逐行曝光，在所述第二曝光控制信号的控制下对所述像素阵列进行第二逐行曝光；其中，所述第一逐行曝光和第二逐行曝光中相同行的曝光时间间隔半个光强变化周期的奇数倍；

所述读出电路连接所述像素阵列，用于在第一逐行曝光时读出第一图像数据，在第二逐行曝光时读出第二图像数据；

所述图像合成电路连接所述读出电路，用于对所述第一图像数据和第二图像数据中位于相同行的图像数据进行合成，以形成输出图像。

可选地，所述行选电路按照相同的曝光顺序对像素阵列进行第一逐行曝光和第二逐行曝光；

所述第一逐行曝光的起始时间与第二逐行曝光的起始时间间隔半个光强变化周期的奇数倍。

可选地，所述行选电路按照第一曝光顺序对像素阵列进行第一逐行曝光，按照第二曝光顺序对像素阵列进行第二逐行曝光，所述第一曝光顺序与第二曝光顺序中相对应的相同行的曝光时间间隔半个光强变化周期的奇数倍；

所述第一逐行曝光的起始时间与第二逐行曝光的起始时间相同。

可选地，所述行选电路包括第一行选电路和第二行选电路，所述读出电路包括第一列译码及量化电路和第二列译码及量化电路；

所述第一行选电路用于在第一曝光控制信号的控制下对所述像素阵列进行第一逐行曝光，所述第二行选电路用于在第二曝光控制信号的控制下对所述像素阵列进行第二逐行曝光；

所述第一列译码及量化电路用于在第一逐行曝光时产生第一图像数据，所述第二列译码及量化电路用于在第二逐行曝光时产生第二图像数据。

可选地，所述图像合成电路包括：第一存储单元、第二存储单元、曝光量生成单元、其他数据提取单元和合成单元；

所述第一存储单元连接读出电路，用于存储所述第一图像数据；

所述第二存储单元连接读出电路，用于存储所述第二图像数据；

所述曝光量生成单元连接所述第一存储单元和第二存储单元，用于从所述第一存储单元中提取第一图像数据中各行对应的第一曝光量，从所述第二存储单元中提取第二图像数据中各行对应的第二曝光量，并将第一图像数据和第二图像数据中相同行的第一曝光量和第二曝光量相加，以得出输出图像的曝光量；

所述其他数据提取单元连接所述第一存储单元，用于从所述第一存储单元中提取第一图像数据的其他数据；或者连接所述第二存储单元，用于从所述第二存储单元中提取第二图像数据的其他数据；所述其他数据包括除曝光量以外的数据；

所述合成单元连接所述曝光量生成单元和其他数据提取单元，用于将接收到的输出图像的曝光量和第一图像数据的其他数据相结合以得出输出图像；或者将接收到的输出图像的曝光量和第二图像数据的其他数据相结合以得出输出图像。

与现有技术相比，本发明技术方案至少具有以下优点：

本发明技术方案的CMOS图像传感器的曝光控制方法包括对像素阵列进行两次逐行曝光，并且两次曝光过程中对应的相同行的曝光时间间隔半个光强变化周期的奇数倍；然后再将两次曝光得出的图像数据中相同行对应相加以得出最终的输出图像。在这样的曝光方式中，相同行的两次曝光时间相差半个光强变化周期的奇数倍，也就是说，对于每一行进行两次曝光时均存在180度的相位差，因而将相同行对应相加后的曝光量是恒定值，而不再随着光强变化而变化，因此两副图像叠加后得到了消除黄带或明暗条带的图像。

可选方案中，两次逐行曝光的步骤可以同时进行，即按照第一曝光顺序对像素阵列进行第一逐行曝光以得出第一图像数据；在进行第一逐行曝光的同时，按照第二曝光顺序对像素阵列进行第二逐行曝光以得出第二图像数据；所述第一曝光顺序与第二曝光顺序中相对应的相同行的曝光时间间隔半个光强变化周期的奇数倍。这样不仅可以有效地消除图像中的黄带或明暗条带问题，还可以进一步地提高图像曝光效率。

附图说明

图1是现有技术中具有四管结构的CMOS图像传感器的示意图；

图2是现有技术中CMOS图像传感器的曝光示意图；

图3是本发明CMOS图像传感器的曝光控制方法一实施方式的示意图；

图4是本发明CMOS图像传感器的曝光控制方法的曝光示意图；

图5是本发明CMOS图像传感器一实施方式的结构示意图；

图6是本发明CMOS图像传感器的一实施例的结构示意图；

图7是本发明CMOS图像传感器中图像合成电路一实施例的结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术中所述，CMOS图像传感器在室内日光灯的条件下进行工作时，经常会在图像上出现黄带或者其他明暗相间的条带，从而严重影响图像的质量和观感。发明人对出现这种现象的原因进行了研究和分析。

请参考图2，（1）表示50Hz的市电，光强变化周期为20ms；（2）表示的是在市电驱动下日光灯的光强变化，其周期为10ms。

正如背景技术中所述的，传统的CMOS图像传感器通常采用逐行滚动曝光的方法，且每行曝光的起始时间不同，但是所有行的曝光时间长度一样。

设想在光线较好的情况下，曝光时间远小于10ms。如图2中（2）所示，假设某一行（例如第L行）曝光时间为区间a，而另有一行（例如第M行）曝光时间为区间b。由于光强的周期性变化，可见区间a的曝光量明显大于区间b的曝光量，由此形成明暗相间的条带。具体地，在第L行（即区间a）附近的行曝光较充足，形成亮带；而在第M行（即区间b）附近的行曝光较欠缺，因此形成暗带。

实际上，伴随日光灯的光强的周期性变化，其色度也在变化，在波峰处的色度比例和波谷处的色度比例呈现明显差异。换句话说，在波谷处的蓝色成分比例较少，因而形成黄带。

本发明技术方案的CMOS图像传感器及其曝光控制方法，采用两次逐行曝光的方式，通过控制两次曝光过程中对应的相同行的曝光时间使其间隔半个光强变化周期的奇数倍，并且将两次曝光所得出的图像数据中位于相同行的图像数据进行合成以得出最终的输出图像。通过该方法可以使得输出图像的曝光量为恒定值，而不再随着光强变化而变化，从而可以消除图像中的黄带或明暗条带。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

图3示出了本发明CMOS图像传感器的曝光控制方法一实施方式的流程示意图。如图3所示，所述曝光控制方法可以包括：

步骤S1，对像素阵列分别进行第一逐行曝光和第二逐行曝光以得出第一图像数据和第二图像数据，其中，所述第一逐行曝光和第二逐行曝光中相同行的曝光时间间隔半个光强变化周期的奇数倍；

步骤S2，将第一图像数据与第二图像数据中位于相同行的图像数据进行合成以得出输出图像。

在一种具体实施例中，步骤S1中对像素阵列分别进行第一逐行曝光和第二逐行曝光以得出第一图像数据和第二图像数据的步骤可以包括：

对像素阵列进行第一逐行曝光以得出第一图像数据；

采用与第一逐行曝光相同的曝光顺序对像素阵列进行第二逐行曝光以得出第二图像数据；所述第一逐行曝光的起始时间与第二逐行曝光的起始时间间隔半个光强变化周期的奇数倍。

在另一具体实施例中，步骤S1中对像素阵列分别进行第一逐行曝光和第二逐行曝光以得出第一图像数据和第二图像数据的步骤可以包括：

按照第一曝光顺序对像素阵列进行第一逐行曝光以得出第一图像数据；

在进行第一逐行曝光的同时，按照第二曝光顺序对像素阵列进行第二逐行曝光以得出第二图像数据；所述第一曝光顺序与第二曝光顺序中相对应的相同行的曝光时间间隔半个光强变化周期的奇数倍。

较佳地，所述第一逐行曝光和第二逐行曝光中相同行的曝光时间间隔半个光强变化周期，即半个光强变化周期的1倍。

另外，步骤S2中，所述将第一图像数据与第二图像数据中位于相同行的图像数据进行合成以得出输出图像的步骤可以包括：

提取第一图像数据中各行所对应的第一曝光量；

提取第二图像数据中各行所对应的第二曝光量；

将第一图像数据和第二图像数据中相同行的第一曝光量和第二曝光量相加，以得出输出图像的曝光量；

将得出的所述输出图像的曝光量与第一图像数据中的其他数据相结合以得出输出图像，或者将得出的所述输出图像的曝光量与第二图像数据中的其他数据相结合以得出输出图像。

需要说明的是，所述其他数据指的是图像数据中除曝光量以外的其他数据，如色度数据、地址数据等等。

较佳地，所述提取第一图像数据中各行所对应的第一曝光量的步骤与所述提取第二图像数据中各行所对应的第二曝光量的步骤同时进行。

图4示出了本发明CMOS图像传感器的曝光控制方法的曝光时序图。在图4中，CMOS图像传感器工作在采用50Hz市电进行驱动的日光灯下；并且第一逐行曝光和第二逐行曝光中相同行的曝光时间间隔为半个光强变化周期。

参考图4，采用50Hz市电进行驱动的日光灯的光强变化周期为10ms。区间c表示像素阵列中第i行的曝光时间，区间c1表示所述第i行间隔半个光强变化周期，即5ms后的曝光时间。区间d表示像素阵列中第j行的曝光时间，区间d1表示所述第j行间隔半个光强变化周期后的曝光时间。

对于第i行来说，由于两次的曝光时间相差半个光强变化周期，因此这两次曝光时间相差180度的相位，也就是说，区间c和区间c1的光强相位相反。将这两次曝光所得出的曝光量相加，可以得出两倍的平均曝光量。与此类似地，区间d和区间d1的光强相位也相反，该两个区间的曝光量相加，同样得到两倍的平均曝光量。

通过上述互补相位的方法，使得输出图像的曝光量为恒定值（即两倍的平均曝光量），而不再随着光强变化而变化，这样就有效地消除了图像中的黄带或者明暗条带。

相应地，本发明还提供一种CMOS图像传感器。图5示出了本发明CMOS图像传感器一实施方式的示意图。

参考图5，所述CMOS图像传感器包括：曝光时序控制电路10、行选电路20、像素阵列30、读出电路40和图像合成电路50。

所述曝光时序控制电路10用于产生第一曝光控制信号和第二曝光控制信号，所述第一曝光控制信号用于控制所述第一逐行曝光的起始时间和曝光顺序，所述第二曝光控制信号用于控制所述第二逐行曝光的起始时间和曝光顺序。

所述行选电路20连接所述曝光时序控制电路10和像素阵列30，用于在所述第一曝光控制信号的控制下对所述像素阵列30进行第一逐行曝光，在所述第二曝光控制信号的控制下对所述像素阵列30进行第二逐行曝光；其中，所述第一逐行曝光和第二逐行曝光中相同行的曝光时间间隔半个光强变化周期的奇数倍，例如1倍，3倍、5倍等等。

当然，为了提高曝光效率，较佳地，可以将所述第一逐行曝光与第二逐行曝光中相同行的曝光时间设置为间隔半个光强变化周期，即1倍。

具体地，采用频率为50Hz的市电来驱动日光灯时，所述日光灯的光强变化周期为10ms，半个光强变化周期为5ms。当本实施方式的CMOS图像传感器工作在这种光线条件下时，所述第一逐行曝光与第二逐行曝光中相同行的曝光时间可以相差5ms、15ms、25ms、35ms等，较佳地，取第一逐行曝光与第二逐行曝光中相同行的曝光时间相差5ms。

在本实施方式中，所述行选电路20可以与现有技术中的行选电路相类似，故在此不再赘述。

继续参考图5，所述读出电路40连接所述像素阵列30，用于在第一逐行曝光时读出第一图像数据，在第二逐行曝光时读出第二图像数据。

具体地，在本实施方式中，所述读出电路40可以采用现有的列译码及量化电路来实现。

继续参考图5，所述图像合成电路50连接所述读出电路40，用于对所述第一图像数据和第二图像数据中位于相同行的图像数据进行合成，以形成输出图像。

具体地，在一个实施例中，所述行选电路20可以按照相同的曝光顺序对像素阵列30进行第一逐行曝光和第二逐行曝光；所述第一逐光曝光的起始时间与第二逐行曝光的起始时间间隔半个光强变化周期的奇数倍。

在另一实施例中，所述行选电路20还可以按照第一曝光顺序对像素阵列30进行第一逐行曝光；按照第二曝光顺序对像素阵列30进行第二逐行曝光；所述第一曝光顺序与第二曝光顺序中相对应的相同行的曝光时间间隔半个光强变化周期的奇数倍；所述第一逐行曝光的起始时间与第二行逐行曝光的起始时间相同。

图6示出了本发明CMOS图像传感器的一实施例的结构示意图。在本实施例中，所述行选电路包括第一行选电路210和第二行选电路220，所述读出电路包括第一列译码及量化电路410和第二列译码及量化电路420。

所述第一行选电路210用于在曝光时序控制电路10产生的第一曝光控制信号的控制下对所述像素阵列30进行第一逐行曝光，所述第二行选电路220用于在曝光时序控制电路10产生的第二曝光控制信号的控制下对所述像素阵列30进行第二逐行曝光。

所述第一行选电路210和第二行选电路220的结构可以与现有技术的行选电路相类似。另外，所述第一行选电路210和第二行选电路220可以是两个分开独立的电路，也可以进行集成在一起，本发明对此不做限制。

所述第一列译码及量化电路410用于在第一逐行曝光时产生第一图像数据，所述第二列译码及量化电路420用于在第二逐行曝光时产生第二图像数据。

与行选电路相类似地，所述第一列译码及量化电路410与第二列译码及量化电路420同样可以是两个分开的独立电路，也可以被集成在一起，其不限制本发明的保护范围。

图7示出了所述图像合成电路一实施例的结构示意图。参考图7，在本实施例中，所述图像合成电路50包括第一存储单元501、第二存储单元502、曝光量生成单元503、其他数据提取单元504和合成单元505。

所述第一存储单元501用于存储所述第一图像数据；所述第二存储单元502用于存储第二图像数据。所述第一图像数据和第二图像数据分别包括各行的曝光量数据和除曝光量以外的其他数据。

所述第一存储单元501与第二存储单元502可以采用现有技术中任意一种存储器，并且所述第一存储单元401和第二存储单元402可以是相互独立的存储器，也可以是集成在一起的存储器，本发明对此不做限制。

所述曝光量生成单元503连接所述第一存储单元501和第二存储单元502，用于从所述第一存储单元501中提取第一图像数据中各行对应的第一曝光量，从所述第二存储单元502中提取第二图像数据中各行对应的第二曝光量，并将第一图像数据和第二图像数据中相同行的第一曝光量和第二曝光量相加，以得出输出图像的曝光量。

所述其他数据提取单元504连接所述第一存储单元501，用于从所述第一存储单元501中提取第一图像数据的其他数据。所述其他数据指的是第一图像中各行曝光量以外的数据，例如色度数据、图像地址数据等等。

所述合成单元505连接所述曝光量生成单元503和其他数据提取单元404，用于将接收到的输出图像的曝光量和第一图像数据的其他数据相结合以得出输出图像。

在其他实施例中，所述其他数据提取单元504还可以连接所述第二存储单元502（如图中虚线和虚框所示），用于从所述第二存储单元502中提取第二图像的其他数据。所述其他数据指的是第二图像中各行曝光量以外的数据，例如色度数据、图像地址数据等等。这时，所述合成单元505连接所述曝光量生成单元503和其他数据提取单元504，用于将接收到的输出图像的曝光量和第二图像数据的其他数据相结合以得出输出图像。

下面再对图6所示实施例的工作过程做进一步说明。

在一个实施例中，所述曝光时序控制电路10在某一时刻（例如t3时刻）同时产生第一曝光控制信号和第二曝光控制信号，所述第一曝光控制信号携带的信息包括第一逐行曝光的起始时间和第一行选电路210的曝光顺序；所述第二曝光控制信号携带的信息包括第二逐行曝光的起始时间和第二行选电路220的曝光顺序。

在一种具体应用中，所述曝光时序控制电路10可以将地址Ai送入第一行选电路210；同时，将Ai地址延迟半个光强变化周期（T/2）后送入第二行选电路220。其中，T指的是光强变化周期，例如，在50Hz的市电照明下，日光灯的光强变化周期T为10ms，而在60Hz的市电照明下，日光灯的光强变化周期T为8.333ms。

假设一个光强变化周期T为N个行时间（Trow），即N×Trow=T。那么，Ai地址在延迟T/2后变为A（i-N/2），因此，在t3时刻，所述第一行选电路210接收到的曝光地址为第i行，而第二行选电路220接收到的曝光地址为第（i-N/2）行。换句话说，在本实施例中，像素阵列30中的第i行与第（i-N/2）行将同时进行曝光，依次类推，直至像素阵列30中的所有行将实现曝光。

在这种曝光方式中，像素阵列30中的相同行，例如第i行进行两次曝光的时间间隔为半个光强变化周期。

下面以一个具体的例子对此做详细说明，假设像素阵列30中包括1000行（从第1行~第1000行）；且第1行与第501行之间相差半个光强变化周期，也就是说第1行与第501行同时曝光。依次类推，第2行与第502行同时曝光，第3行与第503行同时曝光……第500行与第1000行同时曝光。

在上述曝光方式中，所述第一行选电路210按照从第1行~第1000行的第一曝光顺序进行第一逐行曝光；而第二行选电路220则按照从第501行~第1000行，再由第1行~第500行的第二曝光顺序进行第二逐行曝光。

在本实施例中，所述第一逐行曝光的起始时间和第二逐行曝光的起始时间相同，但是曝光顺序不同，即第一曝光顺序与第二曝光顺序中位于相同行的曝光时间相差半个光强变化周期的奇数倍。这样，在这两次曝光过程中，每行的曝光量成180相位差，在后续图像合成时，两次曝光量相加后得到一恒定的曝光量。

在另一实施例中，所述曝光时序控制电路10在某一时刻（例如t4时刻）产生第一曝光控制信号，所述第一曝光控制信号携带的信息包括第一逐行曝光的起始时间和曝光顺序。

所述第一行选电路210在该第一曝光控制信号的控制下按照一曝光顺序对像素阵列30进行第一逐行曝光。在具体应用中，所述第一行选电路210进行第一逐行曝光的曝光顺序可以是从第1行逐行曝光至最后一行。

在t4时刻延迟半个光强变化周期的奇数倍，例如1倍时，所述曝光时序控制电路10产生第二曝光控制信号。所述第二行选电路220在该第二曝光控制信号的控制下采用与第一行选电路210相同的曝光顺序对像素阵列30进行第二逐行曝光，即所述第二逐行曝光的曝光顺序同样是从第1行逐行曝光至最后一行。

在本实施例中，所述第二曝光控制信号与第一曝光控制信号相同。但是由于该两种曝光控制信号的产生时刻相差半个光强变化周期的奇数倍，因此像素阵列30中位于相同行的曝光时间也相差半个光强变化周期的奇数倍。在这两次曝光过程中，每行的曝光量成180相位差，在后续图像合成时，两次曝光量相加后得到一恒定的曝光量。

本领域技术人员应当可以了解，所述曝光时序控制电路10产生所述第一曝光控制信号和第二曝光控制信号的方式并不限于上述实施例所述，例如，在又一实施例中，所述曝光时序控制电路10还可以在不同时刻产生第一曝光控制信号和第二曝光控制信号（即曝光的起始时间不同），且第一逐行曝光的起始行和第二逐行曝光的起始行也可以不同（即曝光顺序也不同），但只要使得第一逐行曝光和第二逐行曝光中相同行的曝光时间间隔半个光强变化周期的奇数倍，同样可以使得两次曝光过程中相同行的曝光量相差180度相位，进而在后续合成图像时消除黄带或明暗相间的条带。

继续参考图6，无论曝光时序控制电路10采用何种方式输出第一曝光控制信号和第二曝光控制信号，所述第一列译码及量化电路410均在第一行选电路210对像素阵列30进行第一逐行曝光时依次读出像素阵列30中每行的图像数据，并形成第一图像数据。相类似地，所述第二列译码及量化电路420在第二行选电路220对像素阵列30进行第二逐行曝光时依次读出像素阵列30中每行的图像数据，并形成第二图像数据。

所述图像合成电路50最后对所述第一图像数据和第二图像数据中位于相同行的图像数据进行合成，以形成输出图像。这样，所述输出图像中每行的曝光量都是恒定值，而不再随着光强变化而变化，从而得到了消除黄带或明暗条带的图像。

在图6所示实施例中，所述CMOS图像传感器包括两套相对应的行选电路和读出电路。这样，可以对像素阵列同时进行两次曝光过程，从而可以有效地提高曝光效率。

另外，需要说明的是，图6所示实施例中，行选电路接收到的地址Ai或A（i-N/2）都实际表示复位、电荷转移及读出选通三组地址线，因此，在实际电路实现中需要有对应不同地址线的译码器，分别给出像素所需的复位信号、电荷转移信号及读出选通信号。

综上，上述CMOS图像传感器可以实现对像素阵列的两次逐行曝光，并且两次逐行曝光过程中相同行的曝光时间间隔半个光强变化周期的奇数倍。这样，对于同一行来说，两次曝光相差180度的相位，也就是说，同一行两次曝光时的光强相位相反。将这两次曝光量相加，得出两倍的平均曝光量。通过上述曝光方式后，像素阵列的每一行的曝光量都将是两倍的平均曝光量，而不再随着光强变化而变化，因此，可以消除图像中的黄带或明暗条带。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (11)

1.一种CMOS图像传感器的曝光控制方法，其特征在于，包括：

对像素阵列分别进行第一逐行曝光和第二逐行曝光以得出第一图像数据和第二图像数据，其中，所述第一逐行曝光和第二逐行曝光中相同行的曝光时间间隔半个光强变化周期的奇数倍；

将第一图像数据与第二图像数据中位于相同行的图像数据进行合成以得出输出图像。

2.如权利要求1所述的CMOS图像传感器的曝光控制方法，其特征在于，所述对像素阵列分别进行第一逐行曝光和第二逐行曝光以得出第一图像数据和第二图像数据的步骤包括：

对像素阵列进行第一逐行曝光以得出第一图像数据；

采用与第一逐行曝光相同的曝光顺序对像素阵列进行第二逐行曝光以得出第二图像数据；所述第一逐行曝光的起始时间与第二逐行曝光的起始时间间隔半个光强变化周期的奇数倍。

3.如权利要求1所述的CMOS图像传感器的曝光控制方法，其特征在于，所述对像素阵列分别进行第一逐行曝光和第二逐行曝光以得出第一图像数据和第二图像数据的步骤包括：

按照第一曝光顺序对像素阵列进行第一逐行曝光以得出第一图像数据；

在进行第一逐行曝光的同时，按照第二曝光顺序对像素阵列进行第二逐行曝光以得出第二图像数据；所述第一曝光顺序与第二曝光顺序中相对应的相同行的曝光时间间隔半个光强变化周期的奇数倍。

4.如权利要求1~3任一项所述的CMOS图像传感器的曝光控制方法，其特征在于，所述第一逐行曝光和第二逐行曝光中相同行的曝光时间间隔半个光强变化周期。

5.如权利要求1所述的CMOS图像传感器的曝光控制方法，其特征在于，所述将第一图像数据与第二图像数据中位于相同行的图像数据进行合成以得出输出图像的步骤包括：

提取第一图像数据中各行所对应的第一曝光量；

提取第二图像数据中各行所对应的第二曝光量；

将第一图像数据和第二图像数据中相同行的第一曝光量和第二曝光量相加，以得出输出图像的曝光量；

将得出的所述输出图像的曝光量与第一图像数据中的其他数据相结合以得出输出图像，或者将得出的所述输出图像的曝光量与第二图像数据中的其他数据相结合以得出输出图像；所述其他数据包括除曝光量以外的数据。

6.如权利要求5所述的CMOS图像传感器的曝光控制方法，其特征在于，所述提取第一图像数据中各行所对应的第一曝光量的步骤与所述提取第二图像数据中各行所对应的第二曝光量的步骤同时进行。

7.一种CMOS图像传感器，其特征在于，包括：像素阵列、曝光时序控制电路、行选电路、读出电路和图像合成电路；

所述曝光时序控制电路用于产生第一曝光控制信号和第二曝光控制信号，所述第一曝光控制信号用于控制所述第一逐行曝光的起始时间和曝光顺序，所述第二曝光控制信号用于控制所述第二逐行曝光的起始时间和曝光顺序；

所述行选电路连接所述曝光时序控制电路和像素阵列，用于在所述第一曝光控制信号的控制下对所述像素阵列进行第一逐行曝光，在所述第二曝光控制信号的控制下对所述像素阵列进行第二逐行曝光；其中，所述第一逐行曝光和第二逐行曝光中相同行的曝光时间间隔半个光强变化周期的奇数倍；

所述读出电路连接所述像素阵列，用于在第一逐行曝光时读出第一图像数据，在第二逐行曝光时读出第二图像数据；

所述图像合成电路连接所述读出电路，用于对所述第一图像数据和第二图像数据中位于相同行的图像数据进行合成，以形成输出图像。

8.如权利要求7所述的CMOS图像传感器，其特征在于，

所述行选电路按照相同的曝光顺序对像素阵列进行第一逐行曝光和第二逐行曝光；

所述第一逐行曝光的起始时间与第二逐行曝光的起始时间间隔半个光强变化周期的奇数倍。

9.如权利要求7所述的CMOS图像传感器，其特征在于，

所述行选电路按照第一曝光顺序对像素阵列进行第一逐行曝光，按照第二曝光顺序对像素阵列进行第二逐行曝光，所述第一曝光顺序与第二曝光顺序中相对应的相同行的曝光时间间隔半个光强变化周期的奇数倍；

所述第一逐行曝光的起始时间与第二逐行曝光的起始时间相同。

10.如权利要求7所述的CMOS图像传感器，其特征在于，所述行选电路包括第一行选电路和第二行选电路，所述读出电路包括第一列译码及量化电路和第二列译码及量化电路；

所述第一行选电路用于在第一曝光控制信号的控制下对所述像素阵列进行第一逐行曝光，所述第二行选电路用于在第二曝光控制信号的控制下对所述像素阵列进行第二逐行曝光；

所述第一列译码及量化电路用于在第一逐行曝光时产生第一图像数据，所述第二列译码及量化电路用于在第二逐行曝光时产生第二图像数据。

11.如权利要求7所述的CMOS图像传感器，其特征在于，所述图像合成电路包括：第一存储单元、第二存储单元、曝光量生成单元、其他数据提取单元和合成单元；

所述第一存储单元连接读出电路，用于存储所述第一图像数据；

所述第二存储单元连接读出电路，用于存储所述第二图像数据；

所述曝光量生成单元连接所述第一存储单元和第二存储单元，用于从所述第一存储单元中提取第一图像数据中各行对应的第一曝光量，从所述第二存储单元中提取第二图像数据中各行对应的第二曝光量，并将第一图像数据和第二图像数据中相同行的第一曝光量和第二曝光量相加，以得出输出图像的曝光量；

所述其他数据提取单元连接所述第一存储单元，用于从所述第一存储单元中提取第一图像数据的其他数据；或者连接所述第二存储单元，用于从所述第二存储单元中提取第二图像数据的其他数据；所述其他数据包括除曝光量以外的数据；

所述合成单元连接所述曝光量生成单元和其他数据提取单元，用于将接收到的输出图像的曝光量和第一图像数据的其他数据相结合以得出输出图像；或者将接收到的输出图像的曝光量和第二图像数据的其他数据相结合以得出输出图像。

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