CN107635087A - 固态图像传感器和图像感测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及固态图像传感器和图像感测方法。根据一实施例，一种固态图像传感器可包括：像素阵列，具有排列成行和列的多个像素单元，每个像素单元具有将光信号转换成电信号的光电转换器件；模数转换器，配置为将每个像素单元产生的模拟电信号转换成数字信号，从而获得每个像素单元的像素值；以及输出单元，配置为输出与前一帧像素值相比发生变化了的那些像素单元的像素值。本发明的固态图像传感器和图像感测方法通过仅发送发生变化了的像素的像素值，从而节省了数据传输带宽，可以在不牺牲分辨率的情况下，提高帧率，并且能够简化后续的图像处理操作，因此非常适合在视频监控、汽车高级驾驶辅助系统等中使用。

Description

固态图像传感器和图像感测方法

技术领域

本发明总体上涉及半导体领域，更特别地，涉及一种固态图像传感器和图像感测方法，其能够在不牺牲分辨率和帧率的情况下，显著减小数据传输量，因此尤其适合于视频监控、汽车辅助驾驶等领域。

背景技术

固态图像传感器已经广泛应用于人们的日常生活中，包括例如相机、诸如手机之类的便携式电子设备上的摄像头、各种视频监控摄像头、以及例如汽车上安装的用于高级辅助驾驶系统(ADAS)的摄像头等。这里，“固态”是指这些图像传感器是基于半导体工艺制造的。常见的固态图像传感器包括电荷耦合器件(CCD)型和互补金属氧化物半导体(CMOS)型，其均是利用诸如光电二极管之类的光电转换器件将光信号转换成电信号，从而获得图像数据。

固态图像传感器的重要参数包括分辨率和帧率。分辨率体现了图像的精细程度，分辨率越高，越能反映图像的细节。帧率反映了所捕捉的不同图像之间的时间间隔，帧率越高，越能反应不同图像之间的细微变化。因此，在图像识别领域，高的分辨率和帧率是有益的。例如在高级辅助驾驶领域，当车辆高速行驶时，高的分辨率和帧率有助于反映驾驶环境的细节及其高速变化，从而有助于快速形成正确的驾驶策略。

然而，高的分辨率和帧率对数据的传输和处理能力提出了挑战。尤其是在目前，摩尔定律已经快要走到尽头，硬件能力的进一步提升已经非常困难。高的分辨率和帧率会产生海量的数据，并且需要对这些数据进行处理，例如传输、图形识别、以及对象计算(包括距离、速度等的计算)等。例如，在图像识别和三维建模过程中，常需要将前后两帧图像相减，以获得每个像素在两帧之间的变化值。当分辨率和帧率增大时，这种图像处理计算量也急剧增大，已经超出了目前硬件的计算能力，并且仅依靠算法的改进是难以解决该问题的。因此，虽然现有的固态图像传感器已经实现了高的分辨率和帧率，但是在视频监控、汽车高级辅助驾驶等领域，尤其是在需要使用图像识别技术来进行对象识别和跟踪时，囿于当前的硬件计算能力，仍只能选用中低分辨率和帧率的图像传感器产品。

因此，仍需要一种图像传感器和图像感测方法，其能够以少量的数据实现高的分辨率和帧率，从而降低数据处理的负荷。

发明内容

针对现有技术中的上述和其他问题，本发明的一个方面在于提供一种图像传感器和图像感测方法，其能够以少量的数据实现高的分辨率和帧率，并且降低后续图像处理的运算负荷。

根据一实施例，一种固态图像传感器可包括：像素阵列，具有排列成行和列的多个像素单元，每个像素单元具有将光信号转换成电信号的光电转换器件；模数转换器，配置为将每个像素单元产生的模拟电信号转换成数字信号，从而获得每个像素单元的像素值；以及输出单元，配置为输出与前一帧像素值相比发生变化了的那些像素单元的像素值。

在一些示例中，针对每列像素单元设置有一个所述模数转换器，以将该列中的每个像素单元产生的模拟电信号转换成数字信号。

在一些示例中，所述输出单元包括：多个移位寄存器，每个移位寄存器的输入端连接到对应的模数转换器；多个逻辑器件，每个逻辑器件的一个输入端连接到对应的模数转换器，另一输入端连接到对应的移位寄存器的输出端，并且所述逻辑器件输出指示来自所述模数转换器的每个像素单元的当前帧像素值与来自所述移位寄存器的每个像素的前一帧像素值是否相同的电平信号；多个开关器件，每个开关器件的输入端连接到对应的模数转换器，每个开关器件的控制端连接到对应的逻辑器件的输出端，从而在每个像素单元的当前帧像素值与前一帧像素值相同时，所述开关器件关断，在每个像素单元的当前帧像素值与前一帧像素值不同时，所述开关器件导通；以及编码器，连接到所述多个开关器件的输出端，以将与前一帧像素值不同的当前帧像素值与其对应的像素单元地址编码输出。

在一些示例中，所述模数转换器是具有多个输出端的多比特模数转换器，所述多比特模数转换器的每个输出端连接到对应的移位寄存器、逻辑器件和开关器件，与所述模数转换器的多个输出端对应的逻辑器件的输出端分别连接到开关控制逻辑器件的多个输入端，所述开关控制逻辑器件的输出端连接到与所述模数转换器的多个输出端对应的开关器件的控制端以控制这些开关器件的导通和关断。

在一些示例中，每个所述移位寄存器的移位长度等于对应列的像素单元的数量。

在一些示例中，所述输出单元包括：移位寄存器，其输入端连接到每个所述模数转换器；逻辑器件，其一个输入端连接到每个所述模数转换器，另一输入端连接到所述移位寄存器的输出端，并且所述逻辑器件输出指示来自所述模数转换器的每个像素单元的当前帧像素值与来自所述移位寄存器的每个像素的前一帧像素值是否相同的电平信号；开关器件，其输入端连接到每个所述模数转换器，控制端连接到所述逻辑器件的输出端，从而在每个像素单元的当前帧像素值与前一帧像素值相同时，所述开关器件关断，在每个像素单元的当前帧像素值与前一帧像素值不同时，所述开关器件导通；以及编码器，连接到所述开关器件的输出端，以将与前一帧像素值不同的当前帧像素值与其对应的像素单元地址编码输出。

在一些示例中，所述模数转换器是具有多个输出端的多比特模数转换器，各个模数转换器的对应输出端连接到同一移位寄存器、逻辑器件和开关器件，与所述模数转换器的各个输出端对应的多个逻辑器件的输出端分别连接到同一开关控制逻辑器件的多个输入端，所述开关控制逻辑器件的输出端连接到与所述模数转换器的多个输出端对应的开关器件的控制端以控制这些开关器件的导通和关断。

在一些示例中，所述移位寄存器的移位长度等于所述像素阵列中的像素单元的数量。

在一些示例中，所述逻辑器件是异或门逻辑器件，所述开关器件是NMOS晶体管，所述开关控制逻辑器件是逻辑或门。

在一些示例中，所述逻辑器件是同或门逻辑器件，所述开关器件是PMOS晶体管，所述开关控制逻辑器件是逻辑与门。

根据一实施例，一种图像感测方法包括：在每个像素单元处通过光电转换将光信号转换成电信号；将每个像素单元产生的模拟电信号转换成数字信号，从而获得所述像素单元的像素值；将每个像素单元的当前帧像素值与前一帧像素值相比较；以及对与前一帧像素值不同的当前帧像素值进行编码输出。

在一些示例中，所述方法还包括：将每个像素单元的当前帧像素值存储到移位寄存器中；以及从所述移位寄存器取出每个像素单元的前一帧像素值以用于与所述当前帧像素值相比较。

在一些示例中，对与前一帧像素值不同的当前帧像素值进行编码输出包括：将所述当前帧像素值与对应像素单元的地址一起编码输出。

本发明的固态图像传感器和图像感测方法通过仅发送发生变化了的像素的像素值，从而节省了数据传输带宽，可以在不牺牲分辨率的情况下，提高帧率，并且能够简化后续的图像处理操作，因此非常适合在视频监控、汽车高级驾驶辅助系统等中使用。

附图说明

图1示出根据本发明一实施例的图像传感器的结构框图。

图2示出根据本发明一实施例的图像传感器的输出单元的结构框图。

图3示出图2的示例中与多比特ADC的每个输出端对应的电路结构的电路图。

图4示出根据本发明另一实施例的图像传感器的输出单元的结构框图。

图5示出图4的示例中与多比特ADC的每个输出端对应的电路结构的电路图。

图6示出根据本发明一实施例的图像感测方法的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图来描述本发明的示例性实施例。应理解，这些实施例仅示出了本发明的一些特定实施方式，但是并不在任何方面限制本发明的范围。例如，虽然下面在一些示例性实施例中结合CMOS图像传感器进行了示例性说明，但是应理解，本发明的原理也可以应用到诸如CCD图像传感器之类的其他类型的图像传感器。

图1示出根据本发明一实施例的图像传感器100的结构框图。如图1所示，图像传感器100包括像素阵列110，其具有排列成阵列的多个像素单元P。每个像素单元P都包括将光信号转换成电信号的光电转换元件，例如光电二极管(未示出)，并且可以采用现有的各种像素结构，这里不再赘述。像素单元P可以排列成水平行和垂直列的阵列。为了简单起见，这里示出了像素单元P的4×4阵列，但是应理解，像素阵列110可以包括更多或更少的像素单元P，并且像素阵列110的行数和列数可以彼此相等或不等。

图像传感器100还包括行扫描控制器120和列扫描控制器130来驱动像素阵列110。如图所示，行扫描控制器120通过行信号线R1、R2、R3和R4连接到各行像素单元P，列扫描控制器130通过列信号线C1、C2、C3和C4连接到各列像素单元P。因此，每个像素单元P可连接在对应的行和列信号线的交叉部分处，并且被其所驱动，从而执行各种操作，例如复位操作，读取操作等。这样，每个像素单元P通过光电转换所生成的模拟电信号可以通过列信号线C1-C4而被读取。

每条列信号线C1、C2、C3和C4还连接到对应的模数转换器ADC，以将像素单元P生成的模拟信号转换成数字信号。可以理解，像素单元P中的光电二极管生成的光生电荷的量与其所接收的光的量成正比，该光生电荷被读取为模拟电信号，该模拟电信号通过模数转换器ADC转换为对应的数值值，即该像素单元P的像素值。在目前常用的系统中，像素值可以在0-255的范围，因此模数转换器ADC可以是8位ADC(2⁸＝256)。当然，模数转换器ADC也可以是更高或更低位的ADC。

运行时，例如行扫描控制器120激活行信号线R1，列扫描控制器130激活列信号线C1，从而第一行第一列的像素单元P的信号被读取，并且被对应的模数转换器ADC转换成数字值，通过输出单元140输出。通过依次激活不同的行信号线和列信号线，可以将各个像素单元P的信号依次通过输出单元140输出。时钟控制单元150可以为行扫描控制器120、列扫描控制器130、以及输出单元140提供操作所需的时钟信号，以同步各个器件的操作。

应理解，上面描述的像素单元P生成光生电荷，光生电荷信号被读取以及被转换为数字值的操作，可以与现有技术中描述的那些相同，因此这里仅简要描述了相关的器件、结构和操作过程。下面，将关于输出单元140来详细描述本发明的像素值的输出过程。在本发明的一些实施例中，输出单元140被构造为仅输出与前一帧相比，像素值发生变化了的那些像素的像素值。换言之，如果一个像素的当前帧像素值与前一帧像素值相比彼此相同，则输出单元140不输出该像素的当前帧像素值。

图2示出根据本发明一实施例的图像传感器的输出单元140的结构框图。如图2所示，在该实施例中，每个模数转换器ADC的输出端可连接到移位寄存器142、异或门逻辑器件144、以及诸如NMOS晶体管之类的开关器件146的第一端子例如输入端子。为了简单和清楚起见，图2仅示出了两个模数转换器ADC，但是应理解，如前所述，图像传感器100可包括更多个模数转换器ADC。

移位寄存器142的输入端可连接到模数转换器ADC的输出，输出端可连接到异或门逻辑器件144的另一个输入端。移位寄存器142的移位长度可以等于与其连接的ADC所对应的列的像素单元P的数目，例如在本实施例中可以为4。初始时，移位寄存器142可以被初始化为具有预定初始值，例如每位都为0(对应于常黑模式)，或者每位都为255(对应于常白模式)，当然也可以是其他初始值。

异或门逻辑器件144的输出端可连接到开关器件146的控制端子，例如晶体管的栅极，以控制开关器件146的导通的关断。开关器件146的第二端子例如输出端子可连接到编码器148。如图所示，与多个ADC对应的开关器件146的输出端子可连接到同一个编码器148。

运行时，当ADC输出与第一帧(初始帧)对应的、该列的第一个像素单元P的像素值P₁₁时，该像素值P₁₁被提供给移位寄存器142的输入端，并且被存储到移位寄存器142的第一位中。移位寄存器142中的全部原有数据向输出端移动一位，并且移位寄存器142中的最后一位被输出，此时输出值为预定值例如0。

异或门逻辑器件144对ADC输出的当前帧像素值P₁₁与移位寄存器142输出的预定初始值执行“异或”逻辑操作。也就是说，如果二者相等，则逻辑器件144输出低电平；如果二者不相等，则逻辑器件144输出高电平。

当逻辑器件144输出低电平时，开关器件146例如NMOS晶体管关断，从而ADC输出的像素值P₁₁不被提供给编码器148以编码输出。当逻辑器件144输出高电平时，开关器件146例如NMOS晶体管可以导通，从而ADC输出的像素值P₁₁被提供给编码器148以执行编码输出。

以此类推，当ADC依次输出与第一帧对应的、该列中的第二至第四像素单元P的像素值P₁₂-P₁₄时，像素值P₁₄-P₁₁被依次存储到移位寄存器142中，其中P₁₄位于第一位，P₁₁位于最后一位。而且，异或门逻辑器件144依次对这些像素值与初始值例如0执行了“异或”逻辑操作，并且通过控制开关器件146，使得这些像素值中与预定初始值不同的值被提供给编码器148以供编码输出，而这些像素值中与预定初始值相同的值不被提供给编码器148。

接下来，当ADC输出与第二帧对应的、该列的第一个像素单元P的像素值P₂₁时，移位寄存器142中的全部数据P₁₄-P₁₁向后移动一位，像素值P₂₁被存储到移位寄存器142的第一位中，并且移位寄存器142的最后一位被输出，此时输出值为P₁₁。

异或门逻辑器件144对ADC输出的该像素的当前帧(第二帧)像素值P₂₁与移位寄存器142输出的该像素的前一帧(第一帧)像素值P₁₁执行“异或”逻辑操作。如果二者不相等，即P₂₁≠P₁₁，则逻辑器件144输出高电平，开关器件146例如NMOS晶体管导通，当前帧(第二帧)像素值P₂₁通过开关器件146被提供给编码器件148以执行编码输出。如果二者相等，即P₂₁＝P₁₁，则逻辑器件144输出低电平，开关器件146例如NMOS晶体管关断，当前帧(第二帧)像素值P₂₁不能通过开关器件146被提供给编码器件148以执行编码输出。

以此类推，当ADC依次输出与第二帧对应的、该列中的第二至第四像素单元P的像素值P₂₂-P₂₄时，像素值P₂₄-P₂₁被依次存储到移位寄存器142中，其中P₂₄位于第一位，P₂₁位于最后一位。而且，异或门逻辑器件144依次对这些当前帧(第二帧)像素值与前一帧(第一帧)像素值执行“异或”逻辑操作，并且通过控制开关器件146，使得这些当前帧像素值中与前一帧像素值不同的值被提供给编码器148以供编码输出，而这些当前帧像素值中与前一帧像素值相同的值不被提供给编码器148。

这样，通过重复执行上述操作，每列像素的当前帧像素值被存储在移位寄存器142中，并且移位寄存器142输出每个像素的前一帧像素值。逻辑器件144依次对这些当前帧(第二帧)像素值与前一帧(第一帧)像素值执行逻辑操作，并且基于二者是否相同来控制开关器件146的关断和导通，使得这些当前帧像素值中与前一帧像素值不同的值被提供给编码器148以供编码输出，而这些当前帧像素值中与前一帧像素值相同的值不被提供给编码器148。

编码器148接收通过开关器件146输出的发生变化了的那些像素单元P的像素值，并且对其执行编码输出。编码输出包括将该像素值与其对应的像素单元P的地址(或者说坐标值)，例如像素单元P的行编号和列编号等，编制成预定格式，并且输出给外部设备。例如，编码器148输出的信号中可包括帧起始标志、帧结束标志、以及位于二者之间的各个像素值和其对应的像素坐标值等。编码器146输出的信号中还可以包括其他标志，例如用于表面当前帧的一些属性(例如是否是初始帧)的标志等。

在图2的示例中，示例性示出了每个ADC仅具有一条输出线，其连接到一个移位寄存器142、逻辑器件144和开关器件146。但是应理解，实际上每个ADC可以具有多条输出线。例如，对于常用的8位ADC，其对于256灰阶图像是足够的，则具有8条输出线。当然，取决于ADC的位数，也可以有其他数目的输出线。图3示例性示出了与2比特ADC对应的具体电路。

如图3所示，ADC的每条输出线可以分别连接到对应的移位寄存器142、逻辑器件144和开关器件146。逻辑器件144可以对ADC输出的像素值中的每个比特执行逻辑操作。每个逻辑器件144的输出还可以连接到开关控制逻辑器件149。开关控制逻辑器件149可以对与每个ADC的多个输出端对应的多个逻辑器件144的输出结果进行逻辑操作，从而基于与每个ADC的多个输出端对应的多个逻辑器件144的输出结果来一致的控制与每个ADC的多个输出端对应的多个开关器件146的导通和关断。在所示实施例中，开关控制逻辑器件149可以是逻辑“或”门，其进行逻辑“或”操作。可以理解，当像素值中的任意一个比特发生了变化(对应的逻辑器件144输出为高电平)时，开关控制逻辑器件149输出高电平，所有开关器件146均导通，该像素值被提供给编码器148以编码输出。只有当像素值中的每一个比特都没有发生变化(对应的逻辑器件144输出为低电平)时，则确定该像素值与前一帧像素值相比没有发生变化，此时开关控制逻辑器件149输出低电平，所有开关器件146均关断，该像素值不被提供给编码器148。

上面参照图2和图3描述了本发明一示例性实施例，但是应理解，在本发明的教导下，本领域技术人员可以对示例性实施例做出许多变化。例如，逻辑器件144也可以是“同或”门，其在两个逻辑输入相同时输出高电平，在两个逻辑输入不同时输出低电平。开关控制逻辑器件149可以是逻辑“与”门，其在同一像素值的所有比特均与前一帧相同(对应的逻辑器件144输出高电平)时输出高电平，否则输出低电平。相应地，开关器件146可以是PMOS晶体管，其在高电平时关断，在低电平时导通。

简言之，在上述实施例中，每个像素单元的当前帧像素值被与前一帧像素值相比较。当二者相同时，该当前帧像素值不被输出；当二者不同时，该当前帧像素值被编码输出。与传统的输出所有像素的每帧图像的传感器相比，本发明的图像传感器100具有若干优点。首先，其非常适合用于视频监控摄像头。视频监控摄像头常用于固定监视某场景，其视野很少发生变化，因此场景中的背景图像也很少发生变化。如果在这类摄像头中应用本发明的图像传感器，则能够大幅减少每帧中要传输的像素值的数目，从而降低数据传输带宽和存储空间需求，并且还能减少数据处理过程。例如在计算两帧图像之间的差值时，仅需要计算后一帧图像中包括的那些像素点的差值，而不需要计算后一帧图像中不包括的那些像素点的差值，因为这些像素点的像素值与前一帧相同，所以在后一帧中未被输出。另一方面，可以容易地基于后一帧中包括的像素点来显示完整图像，例如仅需要更新后一帧图像中包括的那些像素点，而后一帧图像中不包括的那些像素点可以保持原来的亮度，因此不会损害图像的分辨率。显示时，由于仅需要更新较少的像素点，还可以提高帧率。因此，本发明的图像传感器100也非常适于用作高级驾驶辅助系统领域的车载摄像头，能够利用其高分辨率和帧速及时侦测高速运动的对象，从而做出正确的驾驶策略。当然，本发明的图像传感器还能适用于许多其他领域，并且产生相应的良好技术效果，这在本发明的教导下，对相关领域的技术人员而言是显而易见的。

图4示出根据本发明另一实施例的图像传感器的输出单元140的结构框图。图5示出图4的示例中与多比特ADC的每个输出端对应的电路结构的电路图。图4和5的输出单元140的原理与图2和图3类似，因此下面将仅描述其不同部分。

在图2的结构框图中，每个ADC连接到对应的移位寄存器142、逻辑器件144和开关器件146；而在图4的结构框图中，所有的ADC可连接到公共的移位寄存器142、逻辑器件144和开关器件146。因为在图像传感器100运行期间用于各个像素列的各个ADC是依次被激活的，因此，它们可以共用相同的移位寄存器142、逻辑器件144和开关器件146，以依次处理来自每个ADC的像素值。相应地，图4中的移位寄存器142的长度应是图2中的所有移位寄存器142的长度之和。或者说，图2中的每个移位寄存器142仅需要储存每列像素的像素值；而图4中的移位寄存器142需要存储所有列像素的像素值，即需要存储完整一帧像素的像素值。但是，图4的输出单元140仅需要使用一个逻辑器件144和开关器件146，从而简化了电路。

同样，图4中的每个ADC可以是多位ADC，其具有多个输出端。如图5所示，类似于图3，各个ADC的对应输出端子可以连接到相同的移位寄存器142、逻辑器件144和开关器件146。多个逻辑器件144的输出连接到开关控制逻辑器件149的各个输入端，开关控制逻辑器件149的输出端连接到各个开关器件146的控制端子，以控制与多位ADC的各个输出端对应的各个开关器件146同时导通或关断。图4-5的输出单元140的操作与图2-3基本相同，这里不再重复描述其具体操作过程。

图6示出根据本发明一实施例的图像感测方法的流程图，其可以利用例如前述图像传感器100来执行。如图6所示，图像感测方法200可始于步骤S210，在每个像素单元P处通过光电转换将光信号转换成电信号。然后在步骤S220，模数转换器可以将每个像素单元产生的模拟电信号转换成数字信号，从而获得所述像素单元的数字像素值。

接下来，在步骤S230中，将所获得的当前帧像素值提供给移位寄存器的输入端，以存储到所述移位寄存器中，并且从移位寄存器的输出端取出该像素单元P的前一帧像素值。当当前帧是初始帧时，则从移位寄存器的输出端取出预定初始值。

接下来，在步骤S240中，将每个像素单元的当前帧像素值与前一帧像素值相比较，以确定二者是否相同。然后在步骤S250中，将与前一帧像素值不同的当前帧像素值进行编码输出，例如将当前帧像素值与对应像素单元的地址一起编码输出。如果当前帧像素值与前一帧像素值相同，则可以不输出该当前帧像素值，直接继续对下一个像素执行上面的操作。方法200可以对每个像素单元执行上面的操作，以输出一帧图像，然后再利用每个像素单元进行光电转换以捕获图像，并且执行上面的操作以输出下一帧图像。

应理解，方法200的诸多细节已经在前面参照图1-5进行的描述中得到了详细描述，因此这里不再重复。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (13)

1.一种固态图像传感器，包括：

像素阵列，具有排列成行和列的多个像素单元，每个像素单元具有将光信号转换成电信号的光电转换器件；

模数转换器，配置为将每个像素单元产生的模拟电信号转换成数字信号，从而获得每个像素单元的像素值；以及

输出单元，配置为输出与前一帧像素值相比发生变化了的那些像素单元的像素值。

2.如权利要求1所述的固态图像传感器，其中，针对每列像素单元设置有一个所述模数转换器，以将该列中的每个像素单元产生的模拟电信号转换成数字信号。

3.如权利要求2所述的固态图像传感器，其中，所述输出单元包括：

多个移位寄存器，每个移位寄存器的输入端连接到对应的模数转换器；

多个逻辑器件，每个逻辑器件的一个输入端连接到对应的模数转换器，另一输入端连接到对应的移位寄存器的输出端，并且所述逻辑器件输出指示来自所述模数转换器的每个像素单元的当前帧像素值与来自所述移位寄存器的每个像素的前一帧像素值是否相同的电平信号；

多个开关器件，每个开关器件的输入端连接到对应的模数转换器，每个开关器件的控制端连接到对应的逻辑器件的输出端，从而在每个像素单元的当前帧像素值与前一帧像素值相同时，所述开关器件关断，在每个像素单元的当前帧像素值与前一帧像素值不同时，所述开关器件导通；以及

编码器，连接到所述多个开关器件的输出端，以将与前一帧像素值不同的当前帧像素值与其对应的像素单元地址编码输出。

4.如权利要求3所述的固态图像传感器，其中，所述模数转换器是具有多个输出端的多比特模数转换器，所述多比特模数转换器的每个输出端连接到对应的移位寄存器、逻辑器件和开关器件，与所述模数转换器的多个输出端对应的逻辑器件的输出端分别连接到开关控制逻辑器件的多个输入端，所述开关控制逻辑器件的输出端连接到与所述模数转换器的多个输出端对应的开关器件的控制端以控制这些开关器件的导通和关断。

5.如权利要求4所述的固态图像传感器，其中，每个所述移位寄存器的移位长度等于对应列的像素单元的数量。

6.如权利要求2所述的固态图像传感器，其中，所述输出单元包括：

移位寄存器，其输入端连接到每个所述模数转换器；

逻辑器件，其一个输入端连接到每个所述模数转换器，另一输入端连接到所述移位寄存器的输出端，并且所述逻辑器件输出指示来自所述模数转换器的每个像素单元的当前帧像素值与来自所述移位寄存器的每个像素的前一帧像素值是否相同的电平信号；

开关器件，其输入端连接到每个所述模数转换器，控制端连接到所述逻辑器件的输出端，从而在每个像素单元的当前帧像素值与前一帧像素值相同时，所述开关器件关断，在每个像素单元的当前帧像素值与前一帧像素值不同时，所述开关器件导通；以及

编码器，连接到所述开关器件的输出端，以将与前一帧像素值不同的当前帧像素值与其对应的像素单元地址编码输出。

7.如权利要求6所述的固态图像传感器，其中，所述模数转换器是具有多个输出端的多比特模数转换器，各个模数转换器的对应输出端连接到同一移位寄存器、逻辑器件和开关器件，与所述模数转换器的各个输出端对应的多个逻辑器件的输出端分别连接到同一开关控制逻辑器件的多个输入端，所述开关控制逻辑器件的输出端连接到与所述模数转换器的多个输出端对应的开关器件的控制端以控制这些开关器件的导通和关断。

8.如权利要求7所述的固态图像传感器，其中，所述移位寄存器的移位长度等于所述像素阵列中的像素单元的数量。

9.如权利要求4或7所述的固态图像传感器，其中，所述逻辑器件是异或门逻辑器件，所述开关器件是NMOS晶体管，所述开关控制逻辑器件是逻辑或门。

10.如权利要求4或7所述的固态图像传感器，其中，所述逻辑器件是同或门逻辑器件，所述开关器件是PMOS晶体管，所述开关控制逻辑器件是逻辑与门。

11.一种图像感测方法，包括：

在每个像素单元处通过光电转换将光信号转换成电信号；

将每个像素单元产生的模拟电信号转换成数字信号，从而获得所述像素单元的像素值；

将每个像素单元的当前帧像素值与前一帧像素值相比较；以及

对与前一帧像素值不同的当前帧像素值进行编码输出。

12.如权利要求11所述的方法，还包括：

将每个像素单元的当前帧像素值存储到移位寄存器中；以及

从所述移位寄存器取出每个像素单元的前一帧像素值以用于与所述当前帧像素值相比较。

13.如权利要求11所述的方法，其中，对与前一帧像素值不同的当前帧像素值进行编码输出包括：

将所述当前帧像素值与对应像素单元的地址一起编码输出。