CN104796637B - 图像传感器的读出系统和读出方法 - Google Patents

Abstract

一种图像传感器的读出系统和读出方法，包括：斜坡电路，用于产生斜坡信号；控制模块，用于获取像素阵列的亮度，并根据亮度获得斜坡信号的电压或斜坡信号产生次数，并控制斜坡电路产生相应电压或相应次数的斜坡信号；比较器，用于比较图像信号和斜坡信号的相对大小；计数器，用于根据比较器的比较结果进行计数，获得像素量化值。本发明通过控制模块获取像素阵列的亮度，并根据亮度获得斜坡信号的电压和产生次数，从而控制斜坡电路产生相应的斜坡信号，从而实现在增大图像信号相对应的像素量化值。本发明在不提高系统成本与系统功耗，不降低帧率，不降低分辨率的情况下，提高了信号强度，改善了图像信号的信噪比。

Description

图像传感器的读出系统和读出方法

技术领域

本发明涉及图像传感器领域，特别涉及一种图像传感器的读出系统和读出方法。

背景技术

图像传感器可以将光信号转换成电信号，基于所述电信号获得图像信号以进行图像系统处理或者用于远距离播放。半导体图像传感器，主要是指互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)和电荷耦合元件(Charge CoupledDevice,CCD)两种类型，应用十分广泛。其中CMOS图像传感器由于功耗小、成本低、易于在标准生产线生产等优势成为主流。

CMOS图像传感器将光信号转换为电信号的基本转换过程为：CMOS图像传感器中的像素进行曝光，在一定曝光时间内，像素上的电压随不同光线强度产生线性电压，随后的读出系统将所述线性电压转换成数字信号输出。

参考图1，示出了现有技术中一种CMOS图像传感器的读出系统结构示意图，主要包括比较器10和计数器20。比较器10的正相输入端输入像素信号Vpixel，比较器10的负相输入端输入斜坡信号Vramp，比较器10的输出端与计数器20的输入端D相连，计数器的输出端输出像素量化值Dsig。

结合参考图2，示出了图1中所示读出系统的相关信号示意图。具体的，所述读出系统读出信号的过程如下：

像素输出Vpixel在第一时刻t1由复位电平vrst变为信号电平vsig；

待信号电平vsig稳定后，从第二时刻t2开始，斜坡信号Vramp从起始电压vo向终止电压vt逐渐线性降低，比较器10比较斜坡信号Vramp与所述信号电平vsig的大小。刚开始，斜坡信号Vramp高于信号电平vsig，比较器10的输出电压Vcomp为高电平vh，计数器从0开始正向计数。

一定计数周期后，在第三时刻t3，斜坡信号Vramp的电压值降低至与信号电平vsig相等，比较器COMP的输出信号Vcomp由高电平vh变为低电平vl，计数器停止计数，此时计数器的计数结果d作为这个信号电平vsig的像素量化值Dsig1。

计数结果d中包含了信号signal和噪声noise，信噪比SNR＝signal/noise。图像传感中的噪声包括像素的随机电报噪声(Random Telegraph Noise,RTN)，读出系统的读出噪声等。在暗场下，这些噪声会恶化图像的信噪比SNR，从而降低图像质量，限制了CMOS图像传感器的使用。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种图像传感器的读出系统和读出方法，提高信噪比。

为解决上述问题，本发明提供一种图像传感器的信号读出系统，所述读出系统用于读取像素阵列中像素单元所获得的图像信号，包括：

斜坡电路，用于产生斜坡信号；

控制模块，用于获取所述像素阵列的亮度，并根据所述亮度获得斜坡信号的电压或斜坡信号产生次数，并控制所述斜坡电路产生相应电压或相应次数的斜坡信号；

比较器，用于比较所述图像信号和斜坡信号的相对大小；

计数器，用于根据所述比较器的比较结果进行计数，获得像素量化值。

可选的，所述控制模块包括：获取单元，用于获取所述像素阵列的亮度；设定单元，用于根据所述获取单元获得的亮度，获得斜坡信号的电压或斜坡信号的产生次数；控制单元，用于控制像素阵列中像素单元输出所获得的图像信号；用于根据所述设定单元获得的斜坡信号的电压或斜坡信号产生次数，控制所述斜坡电路产生相应电压或相应次数的斜坡信号。

可选的，所述获取单元根据多帧历史图像的平均亮度获取所述像素阵列的亮度。

可选的，所述获取单元根据前一帧图像的平均亮度获取所述像素阵列的亮度。

可选的，所述获取单元根据历史图像的像素量化值，获取所述像素阵列的亮度。

可选的，所述斜坡信号的电压包括：斜坡信号开始时的初始电压、斜坡信号停止时的终止电压；所述设定单元用于根据所述亮度获得斜坡信号的初始电压和终止电压。

可选的，所述读出系统还包括行信号产生电路，所述行信号产生电路包括：驱动产生电路，用于产生驱动所述像素阵列中像素单元的驱动信号；触发产生电路，用于根据控制模块获得的斜坡信号产生次数，产生触发所述斜坡电路产生斜坡信号的触发信号。

可选的，所述驱动产生电路在第一时刻产生驱动信号，所述触发产生电路在第二时刻产生触发信号，所述第二时刻晚于所述第一时刻。

可选的，所述驱动产生电路与所述计数器相连，用于向所述计数器发送所述驱动信号，所述计数器在接收到所述驱动信号时对计数结果清零。

可选的，所述触发产生电路用于产生触发信号以控制所述计数器开始计数。

可选的，所述斜坡信号包括电压线性减小的线性信号；所述触发产生电路，用于产生控制所述线性信号开始产生的线性触发信号，所述线性触发信号还用于控制所述计数器开始计数；所述计数器在所述线性触发信号的控制下基于比较器的比较结果开始计数；在所述比较器的比较结果反转时停止计数，并以累积计数值获得像素量化值。

可选的，所述线性信号大于所述图像信号时，所述比较器输出高电压的比较结果，所述计数器进行计数；所述线性信号小于所述图像信号时，所述比较器输出低电压的比较结果，所述计数器停止计数。

可选的，所述线性信号开始时的电压为初始电压，所述斜坡电路还用于产生位于线性信号之前的平台信号，所述平台信号的电压恒定不变，且与所述初始电压相等；所述触发产生电路，还用于产生控制所述平台信号开始产生的平台触发信号。

可选的，所述线性信号停止时的电压为终止电压；所述斜坡电路还用于产生位于所述平台信号之前的恒定电压信号，所述恒定电压信号的电压位于初始电压和终止电压之间。

相应的，本发明还提供一种图像传感器的信号读出方法，所述读出方法用于读取像素阵列中像素单元所获得的图像信号，包括：

获取所述像素阵列的亮度；

根据所述亮度获得斜坡信号的电压或斜坡信号产生次数；

获取像素阵列中像素单元输出的图像信号；

基于所述斜坡信号的电压或斜坡信号产生次数，产生相应的斜坡信号；

比较所述图像信号和所述斜坡信号的相对大小；

根据所述比较结果进行计数，以获得所述图像信号的像素量化值。

可选的，获取所述图像阵列的亮度的步骤包括：根据多帧历史图像的平均亮度获取所述图像阵列的亮度。

可选的，获取所述图像阵列的亮度的步骤包括：根据前一帧图像的平均亮度获取所述图像阵列的亮度。

可选的，获取所述图像阵列的亮度的步骤包括：根据历史图像的像素量化值获取所述图像阵列的亮度。

可选的，所述斜坡信号的电压包括：斜坡信号开始时的初始电压、斜坡信号停止时的终止电压；根据所述亮度获得斜坡信号的电压的步骤包括：根据所述亮度获得所述斜坡信号的初始电压和终止电压。

可选的，获得斜坡信号产生次数的步骤之后，获取图像信号的步骤之前，所述读出方法还包括：产生行信号，所述行信号包括驱动所述像素阵列中各行像素单元的驱动信号和触发所述斜坡信号产生的触发信号；获取像素阵列中像素单元输出的图像信号的步骤包括：在所述驱动信号的控制下，依次驱动所述像素阵列中各行像素单元，像素单元被驱动后输出图像信号；产生相应的斜坡信号的步骤包括：在所述触发信号的控制下，产生相应的斜坡信号；所述触发信号还用于控制开始计数；根据所述比较结果进行计数的步骤包括：在所述触发信号的控制下，根据所述比较结果开始计数。

可选的，产生行信号的步骤包括：在第一时刻产生驱动信号，在第二时刻产生触发信号；所述第二时刻晚于所述第一时刻。

可选的，获取像素阵列中像素单元输出的图像信号的步骤还包括：在所述驱动信号控制下，对计数结果清零，以获得被驱动的像素单元所产生的图像信号的像素量化值。

可选的，所述斜坡信号包括电压线性减小的线性信号，产生斜坡信号的步骤包括：产生线性信号；比较所述图像信号和所述斜坡信号的相对大小的步骤包括：比较所述图像信号和所述线性信号的相对大小；根据所示比较结果开始计数的步骤包括：在所述线性信号开始时，基于所述比较结果开始计数；获得像素量化值的步骤包括：当所述图像信号和所述线性信号的相对大小发生反转时停止计数，并以累积计数值获得像素量化值。

可选的，比较所述图像信号和所述斜坡信号的相对大小的步骤包括：所述线性信号大于所述图像信号时，获得高电压的比较结果，根据所述比较结果进行计数；所述线性信号小于所述图像信号时，获得低电压的比较结果，根据所述比较结果停止计数。

可选的，所述线性信号开始时的电压为初始电压，所述初始电压大于所述图像信号；获取图像信号的步骤之后，产生斜坡信号的步骤之前，所述读出方法还包括：在线性信号开始之前产生电压恒定不变的平台信号，所述平台信号的电压与所述线性信号的初始电压相等。

可选的，所述线性信号停止时的电压为终止电压；获取图像信号的步骤之后，产生斜坡信号的步骤之前，所述读出方法还包括：在产生平台信号之前产生恒定电压信号，所述恒定电压信号的电压位于所述线性信号的初始电压和终止电压之间。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明通过控制模块获取所述像素阵列的亮度，并根据所述亮度获得斜坡信号的电压和产生次数，并控制斜坡电路产生相应的斜坡信号，以增大所述图像信号相对应的像素量化值。所述图像信号包括有规律的信号以及无规律的噪声，当图像信号被放大时，能够提高有规律的信号强度，由于噪声的随机性使噪声无法随着图像信号的放大而放大，因此增大所述图像信号相对应的像素量化值能够提高系统的信噪比。本发明在不提高系统成本与系统功耗，不降低帧率，不降低分辨率的情况下，提高了信号强度，改善了图像信号的信噪比，提高了图像质量，扩展了图像传感器的使用。

可选的，在本发明的可选方案中，采用前一帧图像的平均亮度获得所述图像阵列的亮度，并根据所述亮度，获得斜坡信号的电压或斜坡信号的产生次数。所述控制模块通过多次迭代的方式调整所述斜坡信号的电压和产生次数，在不增加资源耗费的情况下，提高了读出系统的读出速度，提高了图像传感器的性能。

可选的，在本案的可选方案中，还可以采用行信号控制所述斜坡电路和所述计数器，使所述斜坡信号的产生和所述计数器开始计数实现同步开始，提高了读出系统对图像信号的量化精度，提高了图像传感器获取图像的质量。

附图说明

图1是现有技术中一种CMOS图像传感器的读出系统结构示意图；

图2是图1中所示读出系统的相关信号示意图；

图3是本发明图像传感器读出系统一实施例的功能框图；

图4是图3中控制模块的功能框图；

图5是图3中行信号产生电路的功能框图；

图6是图3所示读出系统读取图像信号Vpixel时相关信号的时序图；

图7是本发明所提供图像传感器的读出方法一实施例的流程图。

具体实施方式

由背景技术可以知道，现有图像传感器存在暗场下信噪比低的问题，现结合现有技术读出方法分析原因：

在暗场下，图像传感器接收到的光线较暗，像素输出信号很小，也就是Vpixel/Vref的值较小，现有单次量化计数获得的像素量化值很小，可能无法获得图像的细节，信噪比较低。

而现有技术中提高图像传感器信噪比有两个方向：一是提高信号强度，主要实现的方式为补光、延长曝光时间；二是降低读出噪声，主要的实现方式为像素累加(Binning)，数字方式的多帧累积等。这些方法都各有弊端：对于采用补光的方式提高信号强度，需要对系统进行改进，而且这样会提高系统成本与系统功耗；通过延长曝光时间则会降低帧率，这是因为当曝光时间延长到n倍后，信噪比虽然提高了n倍SNR＝n×(signal/noise)，但是此时的帧率(与曝光时长成反比)也就降低到原来的1/n；当保持曝光时间不变，采用多帧累积的方法提高信噪比也容易降低帧率，具体地说，当采用n帧累积的方式改善信噪比的方法时，由于噪声的随机性使累积后的信号噪声放大了倍，图像信号本身放大了n倍，因此信噪比提高了倍输出的有效帧率也降低到原来的1/n；像素累加就是将相邻像素的图像信号累加在一起，以一个像素的模式读出，也就是将几个像素联合起来作为一个像素使用，因此会降低图像的分辨率。

为解决所述技术问题，本发明提供一种图像传感器的读出系统，包括：

斜坡电路，用于产生斜坡信号；控制模块，用于获取所述像素阵列的亮度，并根据所述亮度获得斜坡信号的电压或斜坡信号产生次数，并控制所述斜坡电路产生相应电压或相应次数的斜坡信号；比较器，用于比较所述图像信号和斜坡信号的相对大小；计数器，用于根据所述比较器的比较结果进行计数，获得像素量化值。

本发明通过控制模块获取所述像素阵列的亮度，并根据所述亮度获得斜坡信号的电压和产生次数，从而控制斜坡电路产生相应的斜坡信号，从而实现在增大所述图像信号相对应的像素量化值。所述图像信号包括有规律的信号以及无规律的噪声，当图像信号被放大时，能够提高有规律的信号强度，由于噪声的随机性使噪声无法随着图像信号的放大而放大，因此增大所述图像信号相对应的像素量化值能够提高系统的信噪比。本发明在不提高系统成本与系统功耗，不降低帧率，不降低分辨率的情况下，提高了信号强度，改善了图像信号的信噪比。

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例做详细的说明。

参考图3，示出了本发明图像传感器读出系统一实施例的功能框图。

需要说明的是，所述图像传感器包括像素阵列1000，所述读出系统用于读取像素阵列1000中像素单元1110所获得的图像信号Vpixel。

参考图3，所述读出系统包括：

斜坡电路100，用于产生斜坡信号Vramp。

具体的，所述斜坡电路100用于产生初始电压为Vo，终止电压为Vt的斜坡信号Vramp。所述斜坡信号Vramp用于与所述图像信号Vpixel相比较，以实现对所述图像信号Vpixel的量化。需要说明的是，本发明对产生所述斜坡信号Vramp的具体方式不做任何限制。

控制模块200，用于获取所述像素阵列1000的亮度，并根据所述亮度获得斜坡信号Vramp的电压或斜坡信号Vramp产生次数，并控制所述斜坡电路100产生相应电压或相应次数的斜坡信号Vramp；

具体的，参考图4，示出了图3中控制模块200的功能框图。

所述控制模块200包括：用于获取所述像素阵列1000亮度的获取单元210。

本实施例中，所述获取单元210根据前一帧图像的平均亮度获得所述像素阵列1000的亮度。具体的，所述获取单元210获得前一帧图像所有像素位置的所述像素量化值并取平均值，并根据所述像素量化值的平均值获得所述前一帧图像的平均亮度，根据所述平均亮度，获得所述像素阵列的亮度。

需要说明的是，本实施例中，所述获取单元210是根据前一帧图像所有像素位置的像素量化值的平均值获得像素阵列的亮度，但是这种做法仅为一示例，本发明对获取所述像素阵列亮度的方式不做限定。

还需要说明的是，当所述像素阵列1000初次使用时，所述获取单元210可以根据所述图像传感器的测光部件获得所述亮度。但是本发明对初次使用时获得所述亮度的方式不做限定。

所述控制模块200还包括设定单元220，用于根据所述获取单元210获得的所述亮度，获得所述斜坡信号Vramp的电压或斜坡信号Vramp的产生次数。

所述设定单元220与所述获取单元210相连，以获得所述获取单元210获得的亮度，并根据所述亮度，设定所述斜坡信号Vramp的电压和所述斜坡信号Vamp产生的次数。

需要说明的是，所述斜坡信号Vramp的电压包括：所述斜坡信号Vramp开始时的初始电压Vo以及所述斜坡信号Vramp停止时的终止电压Vt；所述设定单元220用于根据所述获取单元210获得的亮度，设定所述斜坡信号Vramp的初始电压Vo和终止电压Vt。

具体的，所述设定单元220内预先设定有增益阈值，当所述获取单元210获得的亮度达到所述增益阈值时，所述设定单元220维持前一帧图像的图像信号读取时所获得的斜坡信号Vramp的电压以及斜坡信号Vramp产生的次数不变。在本帧图像读取时，所述设定单元220依旧采用相同的斜坡信号Vramp电压以及产生次数。

当所述获取单元210获得的亮度未达到所述增益阈值时，所述设定单元220增大所述斜坡信号Vramp的量程，即扩大所述斜坡信号Vramp起始电压Vo与终止电压Vt的差值。本实施例中，采用保持斜坡信号Vramp起始电压Vo不变，仅调整斜坡信号Vramp的终止电压Vt的方法以实现快速调整斜坡信号Vramp量程。

当斜坡信号Vramp量程增大到所述斜坡电路100输出的最大值，但所述获取单元210获得的亮度仍未达到所述增益阈值时，所述设定单元220增加一次斜坡信号Vramp产生的次数。

具体的，本实施例中，读取前一帧图像过程中，所述设定单元220所获得初始电压Vo、终止电压Vt的斜坡信号Vramp，所述斜坡信号Vramp的电压为所述斜坡电路100输出的最大值，且所述斜坡信号Vramp输出3次。所述设定单元220根据前一帧图像所有像素位置的像素量化值所获得的像素阵列的亮度仍未达到增益阈值。因此，本实施例中，所述设定单元220获得维持初始电压Vo、终止电压Vt的斜坡信号Vramp，且所述斜坡信号Vramp产生次数增加一次，即产生4次所述斜坡信号Vramp。

需要说明的是，当所述像素阵列1000初次使用时，所述设定单元210可以根据所述获取单元210由所述测光部件获得的所述亮度设定所述斜坡信号Vramp的电压和产生次数，也可以在所述设定单元220中预先设定默认值，对初次使用时斜坡信号Vramp的电压和产生次数进行设定，本发明对初次使用时，所述设定单元220获得所述斜坡信号Vramp的电压和产生次数的方法不做限定。

所述控制模块200还包括控制单元230，用于控制像素阵列1000中像素单元1110输出所获得的图像信号Vpixel；还用于根据所述设定单元210获得的斜坡信号Vramp的电压或斜坡信号Vramp产生次数，控制所述斜坡电路100产生相应电压或相应次数的斜坡信号Vramp。

具体的，所述控制单元230与所述设定单元220相连，用以获得所述设定单元设定的所述斜坡信号Vramp的初始电压Vo和所述终止电压Vt；所述控制单元230还与所述斜坡电路100相连，用于控制所述斜坡电路100产生初始电压为Vo，终止电压为Vt的斜坡信号Vramp。

继续参考图3，需要说明的是，所述读出系统还包括行信号产生电路500。

具体的，结合参考图5，示出了图3中行信号产生电路500的功能框图。

所述行信号产生电路500包括：驱动产生电路510，用于产生驱动所述像素阵列1000中像素单元1100的驱动信号Vcp。

具体的，所述驱动产生电路510与所述像素阵列1000中像素单元1100相连，所述驱动产生电路510产生的所述驱动信号Vcp控制所述像素阵列1000中像素单元1100输出所获得的图像信号Vpixel。

所述行信号产生电路500还包括：触发产生电路520，用于根据所述控制模块200获得的所述斜坡信号Vramp产生次数，产生触发所述斜坡电路100产生斜坡信号Vramp的触发信号Vcq。

具体的，所述触发产生电路520与所述斜坡电路100相连，所述触发产生电路520产生的所述触发信号Vcq控制所述斜坡电路100产生斜坡信号Vramp。

需要说明的是，所述驱动产生电路510在第一时刻T1产生驱动信号Vcp，所述触发产生电路520在第二时刻T2产生触发信号Vcq，所述第二时刻T2晚于所述第一时刻T1。

继续参考图3，所述读出系统还包括比较器300，用于比较所述图像信号Vpixel和所述斜坡信号Vramp的相对大小。

具体的，所述比较器300的正相输入端与所述像素阵列1000相连，用于接收所述像素阵列1000中像素单元1110所获得的图像信号Vpixel；所述比较器300的负相输入端与所述斜坡电路100相连，用于接收所述斜坡电路100产生的斜坡信号Vramp。

所述比较器300比较所述图像信号Vpixel和所述斜坡信号Vramp的相对大小。本实施例中，当所述斜坡信号Vramp大于所述图像信号Vpixel时，所述比较器300输出高电压Vh的比较结果Vcomp；当所述斜坡信号Vramp小于所述图像信号时，所述比较器300输出低电压Vl的比较结果Vcomp。

所述读出系统还包括用于根据所示比较器300比较结果Vcomp进行计数以获得像素量化值的计数器400。

具体的，所述计数器400包括用于接收所述比较器300比较结果Vcomp的计数信号端D和用于接收工作时钟信号的时钟信号端Clk：所述计数信号端D与所述比较器300的输出端相连，用于接收所述比较器300的比较结果Vcomp；所述时钟信号端Clk与所述工作时钟(图中未示出)相连，用于接收所述工作时钟信号Vclock。

所述计数器400用于根据所述比较器300的比较结果Vcomp，基于所述工作时钟信号Vclock进行计数。本实施例中，当所述比较器300输出高电压Vh的比较结果Vcomp时，所述计数器400进行计数；当所述比较器300输出低电压Vl的比较结果Vcomp时，所述计数器400停止计数。

需要说明的是，本实施例中，工作时钟信号Vclock在所述触发信号Vcq的控制下形成。具体的，所述触发产生电路520与所述工作时钟相连，向所述工作时钟发送所述触发信号Vcq，所述工作时钟接收到所述触发信号Vcq时，开始产生所述工作时钟信号Vclock。因此，所述计数器400接收到所述工作时钟信号Vclock时，根据所述比较器的比较结果Vcomp，开始基于所述工作时钟信号Vclock的计数。所以，所述触发产生电路520用于产生触发信号Vcq，通过控制工作时钟产生工作时钟信号Vclock以控制所述计数器400开始计数。由此，所述计数器400在所述斜坡电路100接收到触发信号Vcq开始产生斜坡信号Vramp时，接收到工作时钟信号Vclock开始计数。

结合参考图5，还需要说明的是，本实施例中，所述计数器400还与所述行信号产生电路500中的驱动产生电路510相连，所述驱动产生电路510向所述计数器400发送所述驱动信号Vcp，所述计数器400在接收到所述驱动信号Vcp时对计数结果进行清零处理。

结合参考图6，示出了图3所示读出系统针对图像信号Vpixel进行量化时相关信号的时序图。

在所述读出系统获得图像信号Vpixel的第一时刻T1之前，所述控制模块200中的设定单元220已经根据所述获取单元210获得的所述像素阵列1000的亮度，设定了所述斜坡信号Vramp的电压和产生次数。

具体的，本实施例中，针对所述图像信号Vpixel，所述设定单元220根据所述获取单元210获得的所述亮度，以及读取前一帧图像时所获得的所述斜坡信号Vramp的电压与产生次数，获得初始电压为Vo、终止电压为Vt的斜坡信号Vramp，且所述斜坡信号Vramp产生4次。

根据所述设定单元220设定的斜坡信号Vramp的电压和产生的次数，所述控制单元230控制所述行信号产生电路500产生行信号，所述行信号包括所述驱动产生电路510产生的驱动信号Vcp和所述触发产生电路520产生的触发信号Vcq。

本实施例中，由于所述设定单元220获得所述斜坡信号Vramp产生4次，因此所述触发信号Vcq需要产生4次。

需要说明的是，本实施例中，所述驱动信号Vcp和所述触发信号Vcq均为方波脉冲信号，但是采用方波脉冲信号作为驱动信号Vcp和触发信号Vcq的做法仅为一示例，本发明对所述驱动信号Vcp和触发信号Vcq的具体形式不做任何限定。

在所述设定模块220获得了斜坡信号Vramp的电压和产生次数之后，所述控制模块230控制所述行信号产生电路500中的驱动产生电路510在第一时刻T1产生驱动信号Vcp。

所述驱动信号Vcp控制所述像素阵列1000中像素单元1110输出所获得的图像信号Vpixel；所述比较器300正相输入端接收到的图像信号Vpixel由复位电压Vrst变化为信号电压Vsig。

需要说明的是，本实施例中，未采用前置放大电路，因此像素单元1110所获得的图像信号Vpixel低于复位电压Vrst，且电压越低，图像信号Vpixel越强，像素单元1110的曝光量越大。但是当所述读出系统与所述像素阵列1000之间设置有放大器时，由于放大器一般为反相放大，即信号越强，放大器的输出结果越大。此时，所述图像信号Vpixel高于复位电压Vrst，且电压越高，图像信号Vpixel越强，像素曝光量越大。

需要说明的是，由于所述驱动信号Vcp还用于控制所述计数器400对计数结果进行清零，因此在第一时刻T1时，所述计数器400进行清零，计数结果为0。

之后，所述触发产生电路520产生触发信号Vcq，所述触发信号Vcq控制所述斜坡电路100产生斜坡信号Vramp。

本实施例中，由于所述图像信号Vpixel低于复位电压Vrst，为了通过比较所述斜坡信号Vramp与所述图像信号Vpixel的相对大小而实现对所述图像信号Vpixel的量化，本实施例中，所述斜坡信号Vramp包括电压线性减小的线性信号Vlin。所述线性信号Vlin开始时的初始电压Vo大于所述线性信号Vlin停止时的终止电压Vt。

需要说明的是，为了维持线性信号Vlin初始值Vo的稳定，所述斜坡电路100还用于产生位于线性信号Vlin之前的平台信号Vcon，所述平台信号Vcon的电压恒定不变，且所述平台信号Vcon的电压与所述线性信号Vlin的初始电压Vo相等。

因此，本实施例中，所述触发信号Vcq包括用于控制斜坡电路100开始产生所述线性信号Vlin的线性触发信号Vclin和用于控制所述斜坡电路100开始产生平台信号Vcon的平台触发信号Vccon。所述触发产生电路520用于产生控制所述线性信号Vlin开始产生的线性触发信号Vclin；还用于产生控制所述平台信号Vcon开始产生的平台触发信号Vccon。

具体的，在第二时刻T2，所述触发产生电路520产生平台触发信号Vccon；所述斜坡电路100接收到所述平台触发信号Vccon后，开始产生平台信号Vcon。

需要说明的是，为了等待所述图像信号Vpixel的稳定，所述斜坡电路100还用于在第一次平台信号Vcon产生之前，产生恒定电压信号Vc。为了保证后续产生的所述斜坡信号Vramp能够实现对所述图像信号Vpixel的量化能够实现，所述恒定电压信号Vc的电压位于所述斜坡信号Vramp初始电压Vo和终止电压Vt之间。具体的，本实施例中，在获得图像信号Vpixel的第一时刻T1之后，在产生平台信号Vcon的第二时刻T2之前，所述斜坡电路100还用于产生恒定电压信号Vc。

还需要说明的是，本实施例中，所述线性触发信号Vclin还用于控制所述计数器400开始计数。具体的，所述触发产生电路520与所述工作时钟相连，向所述工作时钟发送所述线性触发信号Vclin，所述工作时钟接收到所述线性触发信号Vclin时，开始产生所述工作时钟信号Vclock；所述计数器400接收到所述工作时钟信号Vclock时，开始根据所述比较器300的比较结果Vcomp，开始基于所述工作时钟信号Vclock的计数。所以，所述线性触发信号Vclin通过控制工作时钟信号Vclock的产生而实现对所述计数器400计数开始的控制。

在第三时刻T3，所述触发产生电路520产生线性触发信号Vclin；所述斜坡电路100接收到所述线性触发信号Vclin后，开始产生线性信号Vlin；所述比较器300比较所述线性信号Vlin和所述图像信号Vpixel的相对大小；所述线性触发信号Vclin控制所述工作时钟产生所述工作时钟信号Vclock，所述计数器400在接收到所述工作时钟信号Vclock时，开始基于比较器300的比较结果Vcomp的计数。

需要说明的是，在获得图像信号Vpixel的第一时刻T1之后，所述比较器300随即开始比较所述图像信号Vpixel和所述斜坡电路100输出信号的相对大小，持续输出比较结果Vcomp。但是所述计数器400第三时刻T3之前，未接收到所述工作时钟信号Vclock，因此不进行计数。

还需要说明的是，在所述线性信号Vlin大于所述图像信号Vpixel时，所述比较器300输出高电压Vh的比较结果Vcomp，所述计数器300进行计数；所述斜坡信号Vcomp小于所述图像信号Vpixel时，所述比较器300输出低电压Vl的比较结果Vcomp，也就是说比较器的输出结果反转，所述计数器300停止计数。

具体的，在所述线性信号Vlin刚开始产生时，所述线性信号Vlin大于所述图像信号Vpixel，所述比较器300输出高电压Vh的比较结果Vcomp，所述计数器300进行计数。

直到第四时刻T4，所述线性信号Vlin与所述图像信号Vpixel相等，所述比较器300比较结果Vcomp发生反转，由高电压Vh的比较结果Vcomp转变为低电压Vl的比较结果Vcomp，所述计数器400停止计数，获得计数结果为d。

需要说明的是，为了避免所获得的图像失真，在一帧图像的读取中，读出系统读出所述像素阵列1000中所有像素单元所产生的斜坡信号Vramp均相同。此外，由于所述像素阵列1000是逐行输出像素单元的图像信号Vpixel的，而且针对每一列的像素单元，均有一个计数器与之相对应。因此，本实施例中，在所述读出系统读取所述像素单元1110所获得的图像信号Vpixel，所述计数器400获得计数结果d后，待与所述像素单元1110同行的所有像素单元所对应的计数器均停止计数后，所述行信号产生电路500才会再次产生触发信号Vcq，以触发所述斜坡电路100再一次产生斜坡信号Vramp。

本实施例中，在第五时刻T5所述触发产生电路520再次产生平台触发信号Vccon；所述斜坡电路100在所述平台触发信号Vccon控制下再次产生平台信号Vcon。在第六时刻T6所述触发产生电路520再次产生线性触发信号Vclin；所述斜坡电路100在所述线性触发信号Vclin的控制下再次产生线性信号Vlin；所述比较器300再次比较所述线性信号Vlin和所述图像信号Vpixel的相对大小；所述计数器300在所述线性触发信号Vclin控制下在计数结果d的基础上进行累积计数。直至第七时刻T7，所述线性信号Vlin再次与所述图像信号Vpixel相等，所述计数器300停止计数，获得累积像素量化值2d。

由于所述设定单元220根据所述获取单元210所获得的亮度，设定本实施例中，针对所述图像信号Vpixel，所述斜坡信号Vramp需要产生4次。因此，所述触发产生电路520产生4次触发信号Vcq。

具体的，所述4次触发信号Vcq包括4次平台触发信号Vccon和4次线性触发信号Vclin。每次平台触发信号Vccon和线性触发信号Vclin产生后，均控制所述斜坡电路100产生一次平台信号Vcon和一次线性信号Vlin，所述比较器300始终比较平台信号Vcon、所述线性信号Vlin和所述图像信号Vpixel的相对大小；所述计数器400根据所述比较结果Vcomp基于工作时钟信号Vclock进行累积计数。

直至第八时刻T8，第4次触发信号Vcq触发产生的线性信号Vlin产生后，比较器300第4次比较结果Vcomp反转，所述计数器400获得累积计数值4d，以所述累积计数4d作为所述图像信号Vpixel的像素量化值Dsig，待与相应像素单元1110同行的所有像素单元均量化完成的时候，所述计数器400输出所述像素量化值Dsig：Dsig＝4d。

需要说明的是，本实施例中由于所述控制模块200中的获取单元210是根据前一帧图像所有像素位置的所述像素量化值的平均值，获得前一帧图像的平均亮度，并根据所述平均亮度获得所述像素阵列的亮度，因此所述计数器400在输出所述像素量化值Dsig的同时，还与所述控制模块200相连，用于将所述像素量化值Dsig发送到所述控制模块200中，以供读取下一帧图像时，所述获取模块210获得所述亮度。

还需要说明的是，本实施例中，所述获取单元210是基于前一帧图像所有像素位置的所述像素量化值的平均值获得前一帧图像的平均亮度，并根据所述平均亮度获取所述像素阵列的亮度。所述获取单元210还可以根据多帧历史图像的平均亮度获取所述图像阵列1000的亮度，还可以根据多帧历史图像像素量化值的平均值获取所述图像阵列的亮度，本发明对获取单元210获取所述像素阵列亮度的方式不做限定。

相应的，本发明还提供一种图像传感器的读出方法，包括：

获取所述像素阵列的亮度；根据所述亮度获得斜坡信号Vramp的电压或斜坡信号Vramp产生次数；获取像素阵列中像素单元输出的图像信号Vpixel；基于所述斜坡信号Vramp的电压或斜坡信号Vramp产生次数，产生相应的斜坡信号Vramp；比较所述图像信号Vpixel和所述斜坡信号Vramp的相对大小；根据所述比较结果进行计数，以获得所述图像信号Vpixel的像素量化值。

具体的，结合参考图6和图7，图6示出了本发明所提供读出方法读取图像信号Vpixel时相关信号的时序图；图7示出了本发明所提供图像传感器的读出方法一实施例的流程图。

需要说明的是，所述图像传感器包括像素阵列，所述读出方法用于读取所述像素阵列中像素单元所获得的图像信号Vpixel。

首先执行步骤S100，获取所述像素阵列的亮度。

本实施例中，根据前一帧图像的平均亮度获得所述像素阵列的亮度。具体的，获得前一帧图像所有像素位置的所述像素量化值并取平均值，并根据所述像素量化值的平均值获得所述前一帧图像的平均亮度，根据所述平均亮度，获得所述像素阵列的亮度。

需要说明的是，本实施例中，是根据前一帧图像所有像素位置的像素量化值的平均值获得像素阵列的亮度，但是这种做法仅为一示例，本发明对获取所述像素阵列亮度的方式不做限定。

还需要说明的是，当所述像素阵列初次使用时，执行步骤S100，获取所述像素阵列的亮度的步骤之前，还可以进行测光的步骤，以获得所述像素阵列的亮度，但是本发明对初始使用时获得所述亮度的方式不做限定。

接着执行步骤S200，根据所述亮度，获得斜坡信号Vramp的电压或斜坡信号Vramp产生次数。

所述斜坡信号Vramp的电压包括：所述斜坡信号Vramp开始时的初始电压Vo以及所述斜坡信号Vramp停止时的终止电压Vt；根据所述亮度，获得斜坡信号Vramp的电压的步骤包括：根据所述亮度，获得所述斜坡信号Vramp的初始电压Vo和终止电压Vt。

具体的，当步骤S100中所获取的所述像素阵列的亮度达到预先设定的增益阈值时，维持上一帧图像的图像信号Vpixel读取时所获得的斜坡信号Vramp的电压以及产生次数不变，在本帧图像读取时依旧采用相同的斜坡信号Vramp电压以及产生次数。

当所述亮度未达到预先设定的增益阈值时，先增大所述斜坡信号Vramp的量程，即扩大所述斜坡信号Vramp起始电压Vo与终止电压Vt的差值。本实施例中，采用保持斜坡信号Vramp起始电压Vo不变，仅调整斜坡信号Vramp的终止电压Vt的方法以实现快速调整斜坡信号Vramp量程。

当斜坡信号Vramp量程增大到最大值，但所述亮度仍未达到所述增益阈值时，则增加一次斜坡信号Vramp产生的次数。

具体的，本实施例中，读取前一帧图像过程中，获得初始电压Vo、终止电压Vt的斜坡信号Vramp，所述斜坡信号Vramp的电压为最大值，且所述斜坡信号Vramp输出3次。但是，执行步骤S100，所获得的亮度仍未达到增益阈值。因此，本实施例中，执行步骤S200获得维持初始电压Vo、终止电压Vt的斜坡信号Vramp不变，且所述斜坡信号Vramp产生次数增加一次，即产生4次所述斜坡信号Vramp。

需要说明的是，当所述像素阵列初次使用时，可以根据测光步骤获得的所述亮度设定所述斜坡信号Vramp的电压和产生次数，也可以预先设定默认值，对初次使用时斜坡信号Vramp的电压和产生次数进行设定，本发明对初次使用时，获得所述斜坡信号Vramp的电压和产生次数的方法不做限定。

之后，执行步骤S310，获取像素阵列中像素单元输出的图像信号Vpixel。

需要说明的是，在执行步骤S200，获得斜坡信号Vramp的电压或产生次数的步骤之后，执行步骤S300，获取像素阵列中像素单元输出的图像信号Vpixel的步骤之前，所述读出方法还包括：执行步骤S600，产生行信号，所述行信号包括驱动所述像素阵列中各行像素单元的驱动信号Vcp。

本实施例中，步骤S310，获取像素阵列中像素单元输出的图像信号Vpixel的步骤包括：在所述驱动信号Vcq的控制下，依次驱动所述像素阵列中各行像素单元，在像素单元被驱动后输出图像信号Vpixel。

具体的，在获得了斜坡信号Vramp的电压和产生次数后，在第一时刻T1产生驱动信号Vcp；所述驱动信号Vcp控制所述像素阵列中像素单元输出所获得的图像信号Vpixel；所述图像信号Vpixel由复位电压Vrst变化为信号电压Vsig。

需要说明的是，本实施例中，在获得图像信号Vpixel之前未进行放大处理，因此所述信号电压Vsig低于复位电压Vrst，且电压越低，图像信号Vpixel越强，像素单元的曝光量越大。但是当对图像信号Vpixel进行放大处理时，由于放大处理一般为反相放大，即信号越强，放大处理的输出结果越大。此时，所述信号电压Vsig高于复位电压Vrst，且电压越高，图像信号Vpixel越强，像素曝光量越大。

还需要说明的是，所述驱动信号Vcp还用于控制计数结果清零。具体的，在所述驱动信号Vcp驱动所述像素阵列中的像素单元的同时，在所述驱动信号Vcp的控制下，对计数结果清零，以获得被驱动像素单元所产生的图像信号Vpixel的像素量化值。

获得图像信号Vpixel之后，执行步骤S320，基于所述斜坡信号Vramp的电压或斜坡信号Vramp产生次数，产生相应的斜坡信号Vramp。

本实施例中，步骤S600中所产生的所述行信号还包括：触发所述斜坡信号Vramp产生的触发信号Vcq。因此，步骤S320，产生相应的斜坡信号Vramp的步骤包括：在所述触发信号Vcq控制下，产生相应的斜坡信号Vramp。此外，产生行信号的步骤包括：在第一时刻T1产生驱动信号Vcp，在第二时刻T2产生触发信号Vcq；所述第二时刻T2晚于所述第一时刻T1。

需要说明的是，本实施例中，所述驱动信号Vcp和所述触发信号Vcq均为方波脉冲信号，但是采用方波脉冲信号作为驱动信号Vcp和触发信号Vcq的做法仅为一示例，本发明对所述驱动信号Vcp和触发信号Vcq的具体形式不做任何限定。

本实施例中，由于图像信号Vpixel低于复位电压Vrst，为了通过比较斜坡信号Vramp与所述图像信号Vpixel的相对大小而实现对所述图像信号Vpixel的量化，本实施例中，所述斜坡信号Vramp包括电压线性减小的线性信号Vlin。所述线性信号Vlin开始时的初始电压Vo大于所述线性信号Vlin停止时的终止电压Vt。步骤S320，产生斜坡信号Vramp的步骤包括：产生线性信号Vlin。

需要说明的是，为了维持线性信号Vlin初始值Vo的稳定，执行步骤S310获取图像信号Vpixel的步骤之后，执行步骤S320产生相应的斜坡信号Vramp的步骤之前，所述读出方法还包括：在线性信号Vlin开始之前，产生电压恒定不变的平台信号Vcon，所述平台信号Vcon的电压与所述线性信号Vlin的初始电压Vo相等。

因此，本实施例中，所述触发信号Vcq包括用于控制所述线性信号Vlin开始产生的线性触发信号Vclin和用于控制所述平台信号Vcon开始产生的平台触发信号Vccon。

具体的，在第二时刻T2，执行步骤S600，产生行信号的步骤还包括：产生平台触发信号Vccon；在所述平台触发信号Vccon的控制下，开始产生平台信号Vcon。

需要说明的是，为了等待所述图像信号Vpixel的稳定，执行步骤S310获得图像信号Vpixel的步骤之后，执行步骤S320产生斜坡信号Vramp的步骤之前，所述读出方法还包括：在产生平台信号Vcon之前产生恒定电压信号Vc，所述恒定电压信号Vc的电压值位于所述线性信号Vlin的初始电压Vo和终止电压Vt之间。

具体的，本实施例中，在获得图像信号Vpixel的第一时刻T1之后，在产生平台信号Vcon的第二时刻T2之前，产生恒定电压信号Vc。

获得所述图像信号Vpixel和所述斜坡信号Vramp之后，执行步骤S400，比较所述图像信号Vpixel和所述斜坡信号Vramp的相对大小。

本实施例中，步骤S400，比较所述图像信号Vpixel和所述斜坡信号Vramp的相对大小的步骤包括：比较所述图像信号Vpixel和所述线性信号Vlin的相对大小：当所述线性信号Vlin大于所述图像信号Vpixel时，获得高电压Vh的比较结果Vcomp；当所述线性信号Vlin小于所述图像信号时，获得低电压Vl的比较结果Vcomp。

在比较所述图像信号Vpixel和所述斜坡信号Vramp相对大小的同时，执行步骤S500，根据所述比较结果Vcomp开始计数，以获得所述图像信号Vpixel的像素量化值Dsig。

本实施例中，根据所示比较结果Vcomp开始计数的步骤包括：在所述线性信号Vlin开始时，基于所述比较结果Vcomp开始计数：当获得高电压Vh的比较结果Vcomp时，进行计数。获得像素量化值的步骤包括：当所述图像信号Vpixel和所述线性信号Vlin的相对大小发生反转时停止计数，并以累积计数值获得像素量化值Dsig：当获得低电压Vl的比较结果Vcomp时，也就是说所述图像信号Vpixel和所述线性信号Vlin的相对大小发生反转时停止计数，并以累积计数值，获得像素量化值。

需要说明的是，本实施例中，所述触发信号Vcq还用于控制开始计数。因此步骤S500，根据所述比较结果Vcomp开始计数的步骤还包括：在所述触发信号Vcq的控制下，根据所述比较结果Vcomp开始计数。

还需要说明的是，所述工作时钟信号Vclock在所述触发信号Vcq的控制下形成。具体的，接收到所述工作时钟信号Vclock时，根据所述比较结果Vcomp，开始基于所述工作时钟信号Vclock计数。因此，所述触发信号Vcq通过控制工作时钟信号Vclock的产生，以控制计数的开始。

本实施例中，在第三时刻T3，产生线性触发信号Vclin；在所述线性触发信号Vclin的控制下，开始产生线性信号Vlin；开始产生线性信号Vlin后，比较所述线性信号Vlin和所述图像信号Vpixel的相对大小；与此同时，在线性触发信号Vclin的控制下，开始产生工作时钟信号Vclock，根据所述比较结果Vcomp，开始基于所述工作时钟信号Vclock的计数。

需要说明的是，在获得图像信号Vpixel的第一时刻T1之后，随即开始比较所述图像信号Vpixel和所述恒定电压信号Vc以及所述平台信号Vcon的相对大小，持续输出比较结果Vcomp。在第三时刻T3之前，并未形成所述工作时钟信号Vclock，因此不进行计数。

还需要说明的是，在所述线性信号Vlin大于所述图像信号Vpixel时，获得高电压Vh的比较结果Vcomp，进行计数；所述斜坡信号Vcomp小于所述图像信号Vpixel时，获得低电压Vl的比较结果Vcomp，也就是说比较器的输出结果反转，停止计数。

具体的，在所述线性信号Vlin刚开始产生时，所述线性信号Vlin大于所述图像信号Vpixel，获得高电压Vh的比较结果Vcomp，进行计数。

直到第四时刻T4，所述线性信号Vlin与所述图像信号Vpixel相等，比较结果Vcomp发生反转，由高电压Vh的比较结果Vcomp转变为低电压Vl的比较结果Vcomp，停止计数，获得计数结果为d。

需要说明的是，为了避免所获得的图像失真，在一帧图像的读取中，读出所述像素阵列中所有像素单元所产生的斜坡信号Vramp均相同。此外，由于所述像素阵列是逐行输出像素单元的图像信号Vpixel的，而且针对每一列的像素单元，均独立计数。因此本实施例中，在获得计数结果d后，需待与所述像素单元同行的所有像素单元图像信号Vpixel的读取均停止计数后，才会再次产生触发信号Vcq，以再一次产生斜坡信号Vramp。

本实施例中，在第五时刻T5，再次产生平台触发信号Vccon；在所述平台触发信号Vccon控制下，再次产生平台信号Vcon。在第六时刻T6，再次产生线性触发信号Vclin；在所述线性触发信号Vclin控制下，再次产生线性信号Vlin；再次比较所述线性信号Vlin和所述图像信号Vpixel的相对大小；在所述线性触发信号Vclin控制下，在计数结果d的基础上进行累积计数。直至第七时刻T7，所述线性信号Vlin再次与所述图像信号Vpixel相等，停止计数，获得累积像素量化值2d。

由于在步骤S200中，根据步骤S100所获得的亮度，设定本实施例中，读取所述图像信号Vpixel时，所述斜坡信号Vramp产生4次。因此，本实施例中，需产生4次触发信号Vcq。

具体的，所述4次触发信号Vcq包括4次平台触发信号Vccon和4次线性触发信号。每次平台触发信号Vccon和线性触发信号Vclin产生后，均产生一次平台信号Vcon和一次线性信号Vlin，始终比较平台信号Vcon、所述线性信号Vlin和所述图像信号Vpixel的相对大小，根据所述比较结果Vcomp进行基于工作时钟信号Vclock的累积计数。

直至第八时刻T8，第4次触发信号Vcq触发产生的线性信号Vlin产生后，比较结果Vcomp第4次发生反转，获得累积计数值4d，以所述累积计数值4d作为所述图像信号Vpixel的像素量化值Dsig。待与相应像素单元同行的所有图像信号均读取完成后，输出所述像素量化值Dsig：Dsig＝4d。

需要说明的是，本实施例中是根据前一帧图像所有像素位置的所述像素量化值的平均值，获得前一帧图像的平均亮度，并根据所述平均亮度获得所述像素阵列的亮度，因此在输出累积计数的像素量化值Dsig：Dsig＝4d的同时，还需保存所述像素量化值，以供下一帧图像读取时，获得所述亮度。

还需要说明的是，本实施例中，是基于前一帧图像所有像素位置的所述像素量化值的平均值获得前一帧图像的平均亮度，并根据所述平均亮度获取所述像素阵列的亮度。还可以根据多帧历史图像的平均亮度获取所述图像阵列的亮度，或者根据多帧历史图像像素量化值的平均值获取所述图像阵列的亮度，本发明对获取所述像素阵列亮度的方式不做限定。

综上，本发明通过控制模块获取所述像素阵列的亮度，并根据所述亮度获得斜坡信号的电压和产生次数，从而控制斜坡电路产生相应的斜坡信号，从而实现在增大所述图像信号相对应的像素量化值。所述图像信号包括有规律的信号以及无规律的噪声，当图像信号被放大时，能够提高有规律的信号强度，由于噪声的随机性使噪声无法随着图像信号的放大而放大，因此增大所述图像信号相对应的像素量化值能够提高系统的信噪比。本发明在不提高系统成本与系统功耗，不降低帧率，不降低分辨率的情况下，提高了信号强度，改善了图像信号的信噪比，提高了图像质量，扩展了图像传感器的使用。此外，在本发明的可选方案中，采用前一帧图像的平均亮度获得所述图像阵列的亮度，并根据所述亮度，获得斜坡信号的电压或斜坡信号的产生次数。所述控制模块通过多次迭代的方式调整所述斜坡信号的电压和产生次数，在不增加资源耗费的情况下，提高了读出系统的读出速度，提高了图像传感器的性能。进一步，在本案的可选方案中，还可以采用行信号控制所述斜坡电路和所述计数器，使所述斜坡信号的产生和所述计数器开始计数实现同步开始，提高了读出系统对图像信号的量化精度，提高了图像传感器获取图像的质量。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (26)

1.一种图像传感器的读出系统，所述图像传感器包括像素阵列，所述读出系统用于读取像素阵列中像素单元所获得的图像信号，其特征在于，包括：

斜坡电路，用于产生斜坡信号；

控制模块，用于获取所述像素阵列的亮度，并根据所述亮度获得斜坡信号的电压或斜坡信号产生次数，并控制所述斜坡电路产生相应电压或相应次数的斜坡信号；

比较器，用于比较所述图像信号和斜坡信号的相对大小；

计数器，用于根据所述比较器的比较结果进行累计计数，获得像素量化值。

2.如权利要求1所述的读出系统，其特征在于，所述控制模块包括：

获取单元，用于获取所述像素阵列的亮度；

设定单元，用于根据所述获取单元获得的亮度，获得斜坡信号的电压或斜坡信号的产生次数；

控制单元，用于控制像素阵列中像素单元输出所获得的图像信号；用于根据所述设定单元获得的斜坡信号的电压或斜坡信号产生次数，控制所述斜坡电路产生相应电压或相应次数的斜坡信号。

3.如权利要求2所述的读出系统，其特征在于，所述获取单元根据多帧历史图像的平均亮度获取所述像素阵列的亮度。

4.如权利要求2所述的读出系统，其特征在于，所述获取单元根据前一帧图像的平均亮度获取所述像素阵列的亮度。

5.如权利要求2所述的读出系统，其特征在于，所述获取单元根据历史图像的像素量化值，获取所述像素阵列的亮度。

6.如权利要求2所述的读出系统，其特征在于，所述斜坡信号的电压包括：

斜坡信号开始时的初始电压、斜坡信号停止时的终止电压；

所述设定单元用于根据所述亮度获得斜坡信号的初始电压和终止电压。

7.如权利要求1所述的读出系统，其特征在于，所述读出系统还包括行信号产生电路，所述行信号产生电路包括：

驱动产生电路，用于产生驱动所述像素阵列中像素单元的驱动信号；

触发产生电路，用于根据控制模块获得的斜坡信号产生次数，产生触发所述斜坡电路产生斜坡信号的触发信号。

8.如权利要求7所述的读出系统，其特征在于，所述驱动产生电路在第一时刻产生驱动信号，所述触发产生电路在第二时刻产生触发信号，所述第二时刻晚于所述第一时刻。

9.如权利要求7所述的读出系统，其特征在于，所述驱动产生电路与所述计数器相连，用于向所述计数器发送所述驱动信号，所述计数器在接收到所述驱动信号时对计数结果清零。

10.如权利要求7所述的读出系统，其特征在于，所述触发产生电路用于产生触发信号以控制所述计数器开始计数。

11.如权利要求7所述的读出系统，其特征在于，所述斜坡信号包括电压线性减小的线性信号；

所述触发产生电路，用于产生控制所述线性信号开始产生的线性触发信号，所述线性触发信号还用于控制所述计数器开始计数；

所述计数器在所述线性触发信号的控制下基于比较器的比较结果开始计数；

在所述比较器的比较结果反转时停止计数，并以累积计数值获得像素量化值。

12.如权利要求11所述的读出系统，其特征在于，所述线性信号大于所述图像信号时，所述比较器输出高电压的比较结果，所述计数器进行计数；

所述线性信号小于所述图像信号时，所述比较器输出低电压的比较结果，所述计数器停止计数。

13.如权利要求11所述的读出系统，其特征在于，所述线性信号开始时的电压为初始电压，所述斜坡电路还用于产生位于线性信号之前的平台信号，所述平台信号的电压恒定不变，且与所述初始电压相等；

所述触发产生电路，还用于产生控制所述平台信号开始产生的平台触发信号。

14.如权利要求13所述的读出系统，其特征在于，所述线性信号停止时的电压为终止电压；

所述斜坡电路还用于产生位于所述平台信号之前的恒定电压信号，所述恒定电压信号的电压位于初始电压和终止电压之间。

15.一种图像传感器的读出方法，所述图像传感器包括像素阵列，所述读出方法用于读取像素阵列中像素单元所获得的图像信号，其特征在于，包括：

获取所述像素阵列的亮度；

根据所述亮度获得斜坡信号的电压或斜坡信号产生次数；

获取像素阵列中像素单元输出的图像信号；

基于所述斜坡信号的电压或斜坡信号产生次数，产生相应的斜坡信号；

比较所述图像信号和所述斜坡信号的相对大小；

根据所述比较结果进行计数，以获得所述图像信号的像素量化值。

16.如权利要求15所述的读出方法，其特征在于，获取所述图像阵列的亮度的步骤包括：根据多帧历史图像的平均亮度获取所述图像阵列的亮度。

17.如权利要求15所述的读出方法，其特征在于，获取所述图像阵列的亮度的步骤包括：根据前一帧图像的平均亮度获取所述图像阵列的亮度。

18.如权利要求15所述的读出方法，其特征在于，获取所述图像阵列的亮度的步骤包括：根据历史图像的像素量化值获取所述图像阵列的亮度。

19.如权利要求15所述的读出方法，其特征在于，所述斜坡信号的电压包括：

斜坡信号开始时的初始电压、斜坡信号停止时的终止电压；

根据所述亮度获得斜坡信号的电压的步骤包括：根据所述亮度获得所述斜坡信号的初始电压和终止电压。

20.如权利要求15所述的读出方法，其特征在于，获得斜坡信号产生次数的步骤之后，获取图像信号的步骤之前，所述读出方法还包括：

产生行信号，所述行信号包括驱动所述像素阵列中各行像素单元的驱动信号和触发所述斜坡信号产生的触发信号；

获取像素阵列中像素单元输出的图像信号的步骤包括：在所述驱动信号的控制下，依次驱动所述像素阵列中各行像素单元，像素单元被驱动后输出图像信号；

产生相应的斜坡信号的步骤包括：在所述触发信号的控制下，产生相应的斜坡信号；

所述触发信号还用于控制开始计数；根据所述比较结果进行计数的步骤包括：在所述触发信号的控制下，根据所述比较结果开始计数。

21.如权利要求20所述的读出方法，其特征在于，产生行信号的步骤包括：在第一时刻产生驱动信号，在第二时刻产生触发信号；所述第二时刻晚于所述第一时刻。

22.如权利要求20所述的读出方法，其特征在于，获取像素阵列中像素单元输出的图像信号的步骤还包括：在所述驱动信号控制下，对计数结果清零，以获得被驱动的像素单元所产生的图像信号的像素量化值。

23.如权利要求15所述的读出方法，其特征在于，所述斜坡信号包括电压线性减小的线性信号，产生斜坡信号的步骤包括：产生线性信号；

比较所述图像信号和所述斜坡信号的相对大小的步骤包括：比较所述图像信号和所述线性信号的相对大小；

根据所述 比较结果开始计数的步骤包括：在所述线性信号开始时，基于所述比较结果开始计数；

获得像素量化值的步骤包括：当所述图像信号和所述线性信号的相对大小发生反转时停止计数，并以累积计数值获得像素量化值。

24.如权利要求23所述的读出方法，其特征在于，比较所述图像信号和所述斜坡信号的相对大小的步骤包括：

所述线性信号大于所述图像信号时，获得高电压的比较结果，根据所述比较结果进行计数；

所述线性信号小于所述图像信号时，获得低电压的比较结果，根据所述比较结果停止计数。

25.如权利要求23所述的读出方法，其特征在于，所述线性信号开始时的电压为初始电压，所述初始电压大于所述图像信号；

获取图像信号的步骤之后，产生斜坡信号的步骤之前，所述读出方法还包括：在线性信号开始之前产生电压恒定不变的平台信号，所述平台信号的电压与所述线性信号的初始电压相等。

26.如权利要求25所述的读出方法，其特征在于，所述线性信号停止时的电压为终止电压；

获取图像信号的步骤之后，产生斜坡信号的步骤之前，所述读出方法还包括：在产生平台信号之前产生恒定电压信号，所述恒定电压信号的电压位于所述线性信号的初始电压和终止电压之间。