CN112683852A - 测量颗粒物的电子系统和图像系统以及测量颗粒物的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了电子系统、图像系统以及用于测量颗粒物的方法。该电子系统包括照明器、传感器和处理器。照明器输出光。传感器包括基于依据输出的光的散射光生成模拟信号的像素阵列、以及基于增益值将模拟信号转换成分别与增益值对应的数字信号的转换电路。处理器对数字信号的值之中的大于或等于阈值的值的数量计数，并基于依据增益值的变化的所计数的数量的变化来计算具有目标尺寸范围的颗粒物的浓度。

Description

测量颗粒物的电子系统和图像系统以及测量颗粒物的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求享有2019年10月18日提交的韩国专利申请第10-2019-0129958号的优先权，该韩国专利申请的全部公开内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明构思的实施例涉及包括光传感器的半导体设备和系统，更具体地，涉及用于测量颗粒物的电子系统和图像系统以及用于测量颗粒物的方法。
背景技术
光传感器提供在包括智能电话的各种电子设备中。可以使用光传感器来通过将外部光转换成电信号而捕获外部图像。光传感器可以被实现为执行各种功能，诸如使用感测到的图像来计算对象的距离、识别对象等以及捕获来简单地显示外部图像的功能。
由于工业技术的发展，化石燃料的燃烧或工厂、汽车等造成的气体排放取得极大进展。结果，颗粒物(PM)产生并漂浮在大气中。这样的颗粒物可能不利地影响呼吸系统、眼睛、皮肤等。因此，对颗粒物的兴趣在增加，并且对了解颗粒物的当前浓度的愿望在增加。另外，需要其中个人可以通过上述光传感器测量颗粒物的解决方案。
发明内容
一个或更多个示例性实施例的方面提供了用于针对多种尺寸中的每种测量颗粒物浓度的电子系统和图像系统、以及用于测量颗粒物的方法。
根据一示例性实施例的一方面，提供了一种电子系统，其包括：照明器，配置为输出光；传感器，包括像素阵列和转换电路，像素阵列被配置为基于依据输出的光的散射光生成模拟信号，转换电路被配置为基于增益值将模拟信号转换成分别与增益值对应的数字信号；以及处理器，配置为确定数字信号的值之中的大于或等于阈值的值的数量，并基于依据增益值的变化的所确定的数量的变化来确定具有目标尺寸范围的颗粒物的浓度。
根据另一示例性实施例的一方面，提供了一种图像系统，其包括：像素阵列，包括第一像素和第二像素，第一像素被配置为基于与从光源输出的第一波长带的光对应的散射光生成第一模拟信号，第二像素被配置为基于小于第一波长带的第二波长带的光生成第二模拟信号；转换电路，配置为将第一模拟信号转换成分别与增益值对应的第一数字信号，并将第二模拟信号转换成第二数字信号；以及处理器，配置为基于第一数字信号中的每个的大于或等于阈值的值的数量和所述数量的变化来确定其中输出光的区域中的颗粒物的浓度。
根据另一示例性实施例的一方面，提供一种用于测量颗粒物的方法，该方法包括：通过感测依据光的输出的散射光来生成模拟信号；基于增益值将模拟信号转换成分别与增益值对应的数字信号；确定数字信号的值之中的大于或等于阈值的值的数量；以及基于所确定的数量来确定与至少一个目标尺寸范围对应的颗粒物的浓度。
根据另一示例性实施例的一方面，提供了一种电子设备，其包括存储指令的存储器以及至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为运行指令以：确定分别与用于将模拟信号转换为数字信号的增益值对应的数字信号的值之中的大于或等于阈值的值的数量，模拟信号对应于入射在像素阵列上的散射光；以及基于依据增益值的变化的所确定的数量的变化来确定具有预定尺寸范围的颗粒物的浓度。
附图说明
通过参照附图详细描述示例性实施例，以上及其他目的和特征将变得明显，附图中：
图1是示出根据一示例性实施例的电子系统或图像系统的框图；
图2是示出根据一示例性实施例的像素阵列的示图；
图3是示出根据一示例性实施例的像素的电路图；
图4是示出根据一示例性实施例的像素阵列的示图；
图5是示出根据一示例性实施例的像素阵列的截面图；
图6是描述图5的滤光器的曲线图；
图7是示出根据一示例性实施例的转换电路的框图；
图8是描述图7中描述的模拟信号和增益值的图；
图9是示出根据一示例性实施例的处理器的框图；
图10是描述图9的计数器的操作的图；
图11是描述图9的减法器的操作的图；
图12是描述图9的颗粒物计算器的操作的图；
图13是描述根据一示例性实施例的系统的操作方法的流程图；
图14是描述根据一示例性实施例的操作一系统的方法的流程图；
图15是示出根据一示例性实施例的对其应用系统的电子设备的示图；
图16是示出根据一示例性实施例的对其应用系统的电子设备的示图；以及
图17是根据一示例性实施例的图像系统的框图。
具体实施方式
在下文中，将清楚且详细地描述本发明构思(们)的示例性实施例，使得本领域技术人员可以容易地实施本发明构思(们)。
要理解，如在此所使用地，诸如“中的至少一个”的表述当在一列元素之后时，修饰整列元素而不修饰该列中的个别元素。例如，表述“[A]、[B]和[C]中的至少一个”或“[A]、[B]或[C]中的至少一个”意思是仅A，仅B，仅C，A和B，B和C，A和C，或A、B和C。
图1是示出根据一示例性实施例的电子系统或图像系统100的框图。参照图1，电子系统或成像系统(在下文中，系统100)包括照明器110、传感器120和处理器130(例如至少一个处理器)。系统100可以测量颗粒物。系统100可以实现在各种电子设备中，诸如数字相机、智能电话、平板个人计算机(PC)、可穿戴设备等。系统100可以被实现为集成电路(IC)或片上系统(SoC)。然而，要理解，一个或更多个其他示例性实施例不限于此，系统100可以被实现为用于测量颗粒物的任何设备或电路。例如，系统100可以被实现为用于测量颗粒物的专用电子设备。
照明器110被配置为将光输出到外部。照明器110可以将不被用户感测的波段(诸如红外波段)的光输出到外部。然而，要理解，一个或更多个其他示例性实施例不限于此，照明器110可以将与红外波段不同的波段的光输出到外部。照明器110可以包括光源控制器111和光源112。
光源控制器111可以控制光源112的操作。光源控制器111可以控制从照明器110输出的光的定时。例如，光源控制器111可以基于在输出光的时间期间切换的时钟来控制光的输出定时。这样的时钟可以从传感器120或处理器130生成或基于传感器120或处理器130生成。
光源112可以在光源控制器111的控制下将光输出到外部。光源112可以包括基于从光源控制器111接收的电信号来产生光的发光器件。光源112可以输出红外波段中的光，但不限于如上所述的内容。光源112的类型不受限制，例如，光源112可以用垂直腔表面发射激光器(VCSEL)来实现。
从光源112输出的光被颗粒物散射。这里，颗粒物可以被定义为悬浮在空气中的固体或液体的颗粒物。颗粒物可以取决于直径来分类。例如，由PM 10定义的颗粒物的直径可以为10μm或更小，由PM 2.5定义的细颗粒物的直径可以为2.5μm或更小。当光照射到具有相同物理性质的颗粒上时，散射光的量与质量浓度成比例。即，随着颗粒物的直径增大，颗粒物的质量浓度增大，并且散射光的量增加。通过感测该散射光的强度，可以计算或确定在特定尺寸范围内的颗粒物的浓度。这里，特定尺寸范围可以包括各种直径范围，包括PM 10和PM 2.5。
传感器120感测由颗粒物散射的光。传感器120可以基于散射光生成作为电信号的模拟信号，并将该模拟信号转换成数字信号。传感器120可以包括像素阵列121、转换电路122、数字逻辑电路123和驱动电路124。
像素阵列121包括二维布置的多个像素PX。多个像素PX中的每个可以基于从外部接收的光来生成模拟信号。可以通过从驱动电路124提供的驱动信号来控制像素阵列121以生成模拟信号。模拟信号可以通过多个列线被提供给转换电路122。
多个像素PX中的至少一些可以感测散射光。当光源112输出红外波段中的光时，散射光可以是红外波段中的光。多个像素PX中的至少一些可以基于红外波段中的光来生成模拟信号。例如，当系统100是用于测量颗粒物的专用设备时，包括在像素阵列121中的所有像素PX可以感测红外波段中的光。作为另一示例，当系统100是用于图像捕获的设备(例如，数字相机或移动电话)时，多个像素PX中的一些可以感测红外波段中的光，而其他像素可以感测可见光波段中的光。稍后将描述像素阵列121的细节。
转换电路122可以将模拟信号转换成数字信号。转换电路122可以响应于驱动电路124的控制信号执行用于将模拟信号转换成数字信号的各种操作。在一示例中，转换电路122可以执行相关双采样(CDS)或伪CDS以提取有效信号分量。
转换电路122可以基于各种增益值将模拟信号转换成分别与增益值对应的数字信号。转换电路122可以基于增益值放大模拟信号。可以从处理器130提供关于增益值的信息，并且驱动电路124可以基于该信息控制转换电路122的增益值。为了计算依据颗粒物的尺寸范围的浓度，转换电路122可以在增大增益值的同时将模拟信号转换成数字信号。
例如，当通过第一增益值转换时(例如，基于通过第一增益值转换)，由于从PM 10散射的光而引起的模拟信号可以大于或等于阈值。在这种情况下，当通过大于第一增益值的第二增益值转换时(例如，基于通过大于第一增益值的第二增益值转换)，由于从PM 2.5散射的光而引起的模拟信号可以大于或等于阈值。这里，阈值可以被定义为可将特定像素视为饱和的电平。通过这样，可以区分颗粒物和细颗粒物，并且可以计算依据颗粒物的尺寸范围的浓度。转换电路122的细节在下面进行描述。
数字逻辑电路123可以临时存储数字信号，并将存储的数字信号输出到处理器130。数字逻辑电路123可以在驱动电路124的控制下依次锁存数字信号并输出锁存的数字信号。
驱动电路124可以控制像素阵列121、转换电路122和数字逻辑电路123。例如，驱动电路124可以生成用于像素阵列121、转换电路122和数字逻辑电路123的操作的时钟信号和定时控制信号。时钟信号可以被提供给光源控制器111。在一示例中，驱动电路124可以包括逻辑控制电路、锁相环(PLL)电路、定时控制电路、通信接口电路等中的至少一个。
驱动电路124可以选择像素阵列121中的多个行中的一个或更多个行。可以将从被选择的行的像素PX生成的模拟信号传送到转换电路122。驱动电路124可以控制像素阵列121，使得像素阵列121重复地感测散射光。驱动电路124可以控制像素阵列121生成与每个增益值对应的图像信号。这里，图像信号被包括在模拟信号中。
驱动电路124可以控制像素阵列121在一个(例如每个)增益值处生成多个帧信号。这里，帧信号被包括在图像信号中。即，像素阵列121可以针对每个增益值生成多个帧信号，并将所述多个帧信号输出到转换电路122。所述多个帧信号可以通过转换电路122或数字逻辑电路123被数字地转换和平均或合并。这是为了提高颗粒物浓度的计算准确度。然而，要理解，一个或更多个其他示例性实施例不限于此，可以由处理器130执行平均或合并。
处理器130可以执行用于控制系统100的控制操作和用于计算各种数据的计算操作。处理器130可以控制照明器110输出光。处理器130可以通过感测散射光来允许或控制传感器120生成数字信号。
处理器130可以基于数字信号来计算或确定依据颗粒物的尺寸范围的颗粒物的浓度。数字信号可以包括与多个像素PX中的每个对应的值。处理器130可以对这些值之中的超过阈值的值的数量计数。与大于或等于阈值的值对应的像素可以被视为通过散射光而饱和。在这种情况下，计数值可以被理解为在特定增益值处的饱和像素的数量。处理器130可以接收分别与增益值对应的数字信号，并针对每个数字信号对大于或等于阈值的值的数量计数。当增益值的数量为十六时，可以生成十六个计数值。
处理器130可以计算分别与增益值对应的计数值的变化。这里，变化可以被理解为饱和像素的数量相对于增益值的变化，并且可以被表示为差分值。例如，当增益值为1至16时，可以计算或确定分别与增益值1至16对应的第一至第十六计数值。处理器130可以通过从第二计数值减去第一计数值来计算与第二增益值对应的差分值。处理器130可以通过从第三计数值减去第二计数值来计算与第三增益值对应的差分值。该差分值或变化可以指示在特定范围内的散射光的强度或数量。因此，该差分值或变化可以与散射光的颗粒物的尺寸有关。
处理器130可以通过将校正因子应用于计算出的差分值来生成(或确定或获得)与特定尺寸范围对应的颗粒物数据。可以基于将要计算的颗粒物的尺寸范围来确定校正因子。颗粒物的尺寸范围可以提供成多个，诸如PM 2.5和PM 10。例如，颗粒物数据可以包括与PM 2.5对应的颗粒物数据和与PM 10对应的颗粒物数据。可以基于单位体积(例如1m3)来转换颗粒物数据，并且可以使用该颗粒物数据针对每个尺寸范围来计算颗粒物浓度。
与以上描述不同，可以由数字逻辑电路123执行由处理器130执行的计数操作、变化计算操作和校正因子的计算操作的至少一部分。在这种情况下，数字逻辑电路123可以在通过转换电路122生成的数字信号中对大于或等于阈值的值计数。
处理器130可以确定系统100的操作模式。例如，像素阵列121可以包括感测红外波段的第一像素和感测可见光波段的第二像素。在用于测量颗粒物的操作模式中，处理器130可以激活照明器110并控制传感器120，使得第一像素感测散射光(即，以检测或测量颗粒物)。在用于正常图像捕获的操作模式中，处理器130可以去激活照明器110并控制传感器120，使得第二像素感测可见光波段中的光(即，以捕获图像)。
图2是示出根据一示例性实施例的像素阵列121_1的示图。图2所示的像素阵列121_1可以对应于图1的像素阵列121。参照图2，像素阵列121_1包括多个像素PX1至PX9。多个像素PX1至PX9被二维地布置。
在图2的示例性实施例中，所有像素PX1至PX9可以根据从图1的照明器110输出的光来感测散射光。即，所有像素PX1至PX9可以感测例如红外波段中的光。在这种情况下，图1的包括图2的像素阵列121_1的系统100可以被实现为用于测量颗粒物的专用设备，尽管这仅是示例，并且一个或更多个其他示例性实施例不限于此。例如，系统100可以被实现为除了用于测量颗粒物的操作之外进一步执行可通过感测红外波段中的光来执行的额外操作(诸如深度测量)。
图3是示出根据一示例性实施例的像素PX的电路图。像素PX可以对应于图1的像素PX或图2的像素PX1至PX9之一。参照图3，像素PX可以包括光电转换元件PD、重置晶体管RX、选择晶体管SX和驱动晶体管DX。要理解，图3的电路结构是示例性的，并且图1和图2的像素结构不限于图3。例如，像素PX还可以包括连接在光电转换元件PD与驱动晶体管DX之间的转移晶体管。另外，像素PX还可以包括用于配置转换增益可变电路的转换增益晶体管和电容器。
光电转换元件PD根据入射到其上的光的量和光的强度中的至少一项来产生和积累电荷。当光电转换元件PD被包括在图2的像素阵列121_1中时(或基于光电转换元件PD被包括在图2的像素阵列121_1中)，光电转换元件PD可以基于红外波段中的散射光产生和积累电荷。例如，光电转换元件PD可以是使用InGaAs(铟镓砷化物)感测红外波段中的光的光电二极管，但是在一个或更多个其他示例性实施例中不限于此。例如，光电转换元件PD可以是光电二极管、光电晶体管、光电门、钉扎光电二极管(PPD)或其组合。
从光电转换元件PD产生的电荷被传输到浮置扩散区域FD。像素PX还可以包括用于控制电荷传输的传输晶体管。光电转换元件PD的曝光时间可以由传输晶体管控制。例如，代替放大模拟信号，基于图1的转换电路122中的增益值，驱动电路124可以控制传输晶体管执行图1中的增益值的调节操作。因此，可以提供取决于增益值的曝光时间，并且转换电路122可以将基于曝光时间生成的模拟信号转换成数字信号。在这种情况下，如图1所示，转换电路122可以在改变增益值的同时不生成数字信号。
浮置扩散区域FD可以积累从光电转换元件PD传输的电荷。可以基于在浮置扩散区域FD中积累的电荷的量来控制驱动晶体管DX。
重置晶体管RX可以重置在浮置扩散区域FD中积累的电荷。重置晶体管RX的漏极端子可以连接到浮置扩散区域FD，并且重置晶体管RX的源极端子可以连接到像素电源电压VPIX。重置晶体管RX可以基于重置信号RG导通或截止。可以从图1的驱动电路124提供重置信号RG。当重置晶体管RX导通时，像素电源电压VPIX可以被传输到浮置扩散区域FD。在这种情况下，可以释放在浮置扩散区域FD中积累的电荷，并且可以重置浮置扩散区域FD。
驱动晶体管DX可以是源极跟随器缓冲放大器，其与浮置扩散区域FD中的输入到栅电极的电荷量成比例地生成源极-漏极电流。驱动晶体管DX可以放大浮置扩散区域FD中的电势变化，并通过选择晶体管SX将放大的信号输出到列线CL。
选择晶体管SX用于选择将要以行为单位读取的像素PX。选择晶体管SX可以基于选择信号SEL导通或截止。可以从图1的驱动电路124提供选择信号SEL。当通过选择信号SEL使选择晶体管SX导通时，从驱动晶体管DX输出的模拟信号可以输出到列线CL。
图4是示出根据一示例性实施例的像素阵列121_2的示图。像素阵列121_2可以对应于图1的像素阵列121。参照图4，像素阵列121_2包括多个像素。所述多个像素二维地布置在由第一方向DR1和第二方向DR2限定的平面上。
在图4的示例性实施例中，像素阵列121_2可以包括感测第一波段(例如红外(IR)波段)中的光的第一像素和感测第二波段(例如可见光波段)中的光的第二像素(彩色像素)。例如，第二像素可以包括与红色对应的红色像素、与绿色对应的绿色像素以及与蓝色对应的蓝色像素。在这种情况下，图1的包括图4的像素阵列121_2的系统100可以选择性地执行用于测量颗粒物的操作和正常图像捕获操作。
第一像素(IR像素)可以根据从图1的照明器110输出的光来感测散射光。第一像素可以基于散射光生成模拟信号。如图1中所述，模拟信号可以用于测量颗粒物。
第二像素(彩色像素)可以通过在正常图像捕获操作中感测可见光波段中的光来生成模拟信号。图1的转换电路122可以基于该模拟信号生成数字图像信号。在这种情况下，可以通过像素校正操作等来校正与第一像素对应的图像信号。
为了最小化在正常图像捕获操作中产生的图像劣化和透镜阴影，可以限制第一像素的数量。例如，第一像素的数量可以少于第二像素的数量。在本示例性实施例中，如图4所示，可以以特定的方式布置第一像素。例如，可以布置第一像素使得至少四个第二像素设置在两个第一像素之间。相对于位于示出的像素阵列121_2的中心的第一像素，其他第一像素可以在第一方向DR1、第二方向DR2、第三方向DR3和第四方向DR4上设置为在其间具有至少四个第二像素。
图5是示出根据一示例性实施例的像素阵列121_2的截面图。图5的像素阵列121_2可以对应于图4的像素阵列121_2。图5示出了像素阵列121_2的三个像素。参照图5，像素阵列121_2可以包括第一像素区域PXa、第二像素区域PXb、第三像素区域PXc、第一滤色器CFa、第二滤色器CFb、透明构件TM和微透镜ML。
第一像素区域PXa和第二像素区域PXb可以基于可见光波段中的光产生电荷。例如，第一像素区域PXa和第二像素区域PXb可以包括用于产生电荷的光电二极管，诸如Si光电二极管。
第一滤色器CFa设置在第一像素区域PXa上。第一滤色器CFa可以使第一颜色(例如绿色)波段的光通过。第二滤色器CFb设置在第二像素区域PXb上。第二滤色器CFb可以使与第一滤色器CFa不同的第二颜色(例如蓝色)波段的光通过。结果，第一像素区域PXa可以基于与第一颜色对应的光产生电荷，第二像素区域PXb可以基于与第二颜色对应的光产生电荷。
第三像素区域PXc可以基于红外波段中的光产生电荷。例如，第三像素区域PXc可以包括用于产生电荷的光电二极管。在这种情况下，为了感测红外波段中的光，第三像素区域PXc可以包括例如InGaAs光电二极管，尽管一个或更多个其他示例性实施例不限于如上所述的内容。为了感测与第一像素区域PXa和第二像素区域PXb不同的波长带中的光，第三像素区域PXc中包括的材料的至少一部分可以不同于第一像素区域PXa和第二像素区域PXb的材料。备选地，为了感测不同波长带中的光，第三像素区域PXc的至少一部分的掺杂浓度可以不同于第一像素区域PXa和第二像素区域PXb的掺杂浓度。
透明构件TM可以设置在第三像素区PXc上。因为第三像素区PXc感测红外波段中的光，所以在第三像素区PXc上不需要单独的滤色器。然而，为了根据第一滤色器CFa和第二滤色器CFb的布置来补偿高度，透明构件TM可以设置在第三像素区PXc上。透明构件TM可以使红外波段和可见光波段中的光通过。
微透镜ML设置在第一滤色器CFa、第二滤色器CFb和透明构件TM上。微透镜ML可以聚焦进入第一至第三像素区PXa、PXb和PXc的光，从而提高光感测效果。
滤光器FI可以设置在像素阵列121_2上。滤光器FI可以使在其中执行或需要感测的波长带中的光通过。这里，其中执行或需要感测的波长带可以包括将由第一像素区域PXa和第二像素区域PXb感测的可见光波段的至少一部分(例如第一波长带)、以及将由第三像素区域PXc感测的红外波段的至少一部分(例如第二波长带)。作为一示例，滤光器FI可以过滤第一波长带与第二波长带之间的第三波长带的光。第三波长带可以例如是700nm至1000nm。
透镜单元LU可以使入射到像素阵列121_2的光折射，并将光传输到像素阵列121_2。由于颗粒物引起的散射光或用于图像捕获的在可见光波段中的光可以穿过透镜单元LU和滤光器FI传输到像素阵列121_2。
图6是描述图5的滤光器的曲线图。参照图6，水平轴被定义为光的波长，竖直轴被定义为对特定波长的光的响应强度，即光谱灵敏度。图4或图5的像素阵列121_2可以包括红色像素、绿色像素、蓝色像素和红外(IR)像素。
红色像素、绿色像素和蓝色像素可以具有在400nm与700nm之间的在可见光波段中的光谱灵敏度的峰值。另外，红外像素可以具有大于1000nm的在红外波段中的光谱灵敏度的峰值。图5的滤光器FI可以使与小于700nm的可见光波段对应的第一波长带PA1以及与大于1000nm的红外波段对应的第二波长带PA2中的光通过。
图5的滤光器FI可以过滤在700nm与1000nm之间的波长带中的光。红色像素、绿色像素、蓝色像素和红外像素在700nm与1000nm之间的波长带中表现出均匀大小的光谱灵敏度。当光在700nm与1000nm之间的波长带中没有被阻挡时，该波长带中的光从每个像素被感测。在这种情况下，图像捕获操作或颗粒物测量操作的准确度会降低。即，图5的滤光器FI使第一波长带PA1和第二波长带PA2的光通过并阻挡其间的波长带的光，从而提高图像捕获操作和颗粒物测量操作的可靠性。
图7是示出根据一示例性实施例的转换电路122的框图。图7的转换电路122可以对应于图1所示的转换电路122。参照图7，转换电路122可以包括相关双采样器(CDS)122_1、增益放大器122_2和模数转换器122_3。为了说明的方便，图7的转换电路122的结构将被理解为用于分开描述转换电路的功能或操作的示例性框图。举例来说，在相关双采样器(CDS)122_1、增益放大器122_2和模数转换器122_3中执行的操作可以实现在集成电路中，并且一个集成电路可以执行相关双采样、增益放大、数字转换等
转换电路122可以接收基于由颗粒物引起的散射光而生成的模拟信号PS。模拟信号PS可以被提供给相关双采样器122_1。例如，相关双采样器(CDS)122_1可以去除模拟信号PS的固定模式噪声(FPN)。相关双采样器122_1可以例如将基于模拟信号PS与参考信号之间的差异采样的模拟信号输出到增益放大器122_2。
增益放大器122_2可以基于增益值放大被采样的模拟信号。例如，增益放大器122_2可以输出将被采样的模拟信号乘以指定增益值的结果。如上所述，为了测量颗粒物，增益值可以依次增大。增益值可以从1至16依次增大。当从像素阵列121生成用于一个增益值的十个图像(模拟信号)时，可以使用相同的增益值来放大这十个图像。此后，增益值增大一，并且可以使用增在的增益值来放大再次获取的十个图像。可以使用以不同增益值放大的模拟信号来计算依据颗粒物的尺寸的浓度。
模数转换器122_3可以将基于增益值放大的模拟信号转换成数字信号PD。模数转换器122_3可以将基于依次增大的增益值放大的多个信号依次转换成数字信号。这些数字信号PD分别对应于增益值。例如，增益值可以从1依次增大到16，并且可以针对一个增益值从像素阵列121生成十个信号(例如帧信号)。在这种情况下，模数转换器122_3可以生成160个数字信号。然而，要理解，一个或更多个其他示例性实施例不限于此。例如，根据另一示例性实施例，10个帧信号在转换之前被平均或合并，并且模数转换器122_3可以生成16个数字信号。一个数字信号可以具有与每个像素对应的数字数值。该数值取决于每个像素接收到的散射光的强度。
图8是描述图7中描述的模拟信号和增益值的图。参照图8，水平轴被定义为时间，竖直轴被定义为模拟信号PS的大小，例如模拟信号的电压电平。当图1的像素阵列121的像素PX中的每个感测由于颗粒物引起的散射光时，可以生成模拟信号PS。这里，模拟信号PS可以被理解为与一个像素PX对应的模拟信号。
颗粒物悬浮在空气中，并且可以随时间的推移而连续移动。因此，由像素PX生成的电压电平的大小可以随着时间的推移而连续变化。考虑到该移动，像素PX可以相对于一个增益值感测散射光若干次。该次数(参考扫描的数量)是预设的，并且可以是例如十次。在这种情况下，根据十个感测样本生成的模拟信号PS或由模拟信号PS生成的数字信号可以被平均或合并。因此，可以提高颗粒物浓度计算的可靠性。
如上所述，模拟信号PS的电平取决于散射光的颗粒物的尺寸。随着颗粒物的尺寸增大，散射光的量或强度增大，并且模拟信号PS的电平增大。在图8的图中，可以取决于峰值的大小来区分大颗粒和小颗粒。生成模拟信号PS的像素PX的数量取决于颗粒物的量。即，随着颗粒物的量增加，感测散射光的像素PX的数量增加。
图1的转换电路122或图7的增益放大器122_2可以在增大增益值的同时放大模拟信号PS。放大的模拟信号PS可以被转换成数字信号，并且大于或等于阈值的值的数量可以在数字信号中(或基于数字信号、对应于数字信号、包括在数字信号中、由数字信号表示等)被计数或确定。计数值的数量取决于感测超过指定强度的散射光的像素数量。即，计数值的数量可以与超过指定尺寸的颗粒物的浓度有关或指示超过指定尺寸的颗粒物的浓度。
即使模拟信号PS按小的增益值被放大，但是由大颗粒生成的模拟信号PS也可以超出阈值。同时，当按大的增益值被放大时，由小颗粒生成的模拟信号PS可以超出阈值。因此，随着增益值增大，计数值的数量的变化可以与指定尺寸范围内的颗粒物的数量或浓度有关。基于该概念，根据一示例性实施例的系统100可以计算颗粒物的尺寸和量(浓度)。
图9是示出根据一示例性实施例的处理器130的框图。图9的处理器130可以对应于图1所示的处理器130。参照图9，处理器130可以包括平均值计算器131、计数器132、减法器133和颗粒物(PM)计算器134。要理解，为了描述的方便，图9的处理器130的结构是用于描述颗粒物的测量功能的总体操作的示例性框图。平均值计算器131、计数器132、减法器133和颗粒物计算器134中的至少一个可以在另一配置(例如图1的数字逻辑电路123)中执行。
平均值计算器131可以对数字信号PD执行平均或合并操作。如以上参照图8所述，图1的像素阵列121可以相对于一个增益值通过参考扫描数量来感测散射光。因此，用于测量颗粒物的模拟信号可以分别包括与不同增益值对应的图像信号，并且每个图像信号可以包括由参考扫描数量生成的模拟帧信号。转换电路122可以将由参考扫描数量生成的模拟帧信号转换成数字帧信号。平均值计算器131可以通过对数字帧信号执行平均操作而生成与一个增益值对应的数字图像信号。
尽管以上描述了平均值计算器131在被包括在处理器130中时执行数字平均或数字合并，但是要理解，一个或更多个其他示例性实施例不限于此。例如，根据另一示例性实施例的系统100可以对模拟信号执行平均操作。在这种情况下，平均值计算器131可以在图1的像素阵列121和转换电路122之间设置、提供或操作，或者可以被包括在转换电路122中。此外，作为一示例，平均值计算器131可以被包括在传感器120中以计算数字平均值或执行数字合并。在这种情况下，平均值计算器131可以被包括在转换电路122或数字逻辑电路123中。
另外，平均值计算器131可以对由计数器132生成的计数值执行平均操作。在这种情况下，计数器132可以接收数字信号PD，并且平均值计算器131可以对计数器132的输出结果执行平均操作。
计数器132可以在分别与增益值对应的数字信号PD(例如平均后的数字信号)中对大于或等于阈值的值的数量计数。与一个增益值对应的数字信号PD(平均后的数字信号)可以具有分别与多个像素对应的数值。每个数值可以与将增益值乘以对应像素感测到的散射光的强度的结果有关。随着散射光的颗粒物的数量增加，计数值的数量增加。计数器132可以生成分别与增益值对应的计数值。其细节在下面参照图10进行描述。
减法器133可以计算计数值相对于增益值的变化。在一示例中，减法器133可以通过从针对特定增益值的计数值中减去针对先前增益值的计数值而生成针对特定增益值的相减值(差分值或变化)。例如，当特定增益值是3时，先前增益值可以是2。相减值可以与特定尺寸范围内的颗粒物的数量有关。其细节在下面参照图11进行描述。
颗粒物计算器134可以基于相减值生成(或确定)颗粒物数据PMD。颗粒物计算器134可以生成具有与(多个)目标尺寸范围(例如PM 10和PM 2.5)中的颗粒物的量有关的值。为此，颗粒物计算器134可以将与目标尺寸范围对应的校正因子应用于相减值。例如，颗粒物计算器134可以将相减值乘以与PM 10对应的校正因子。该校正因子对于每个增益值可以是不同的。校正后的数据的值可以与目标尺寸范围(例如预定尺寸范围)内的颗粒物的量或数量有关。颗粒物计算器134在下面参照图12进行详细描述。
颗粒物计算器134可以通过将由校正因子校正的数据转换成单位体积(例如1m3)来生成颗粒物数据PMD。随着光由图1的照明器110输出，散射区域的体积不同于单位体积。颗粒物计算器134可以将校正后的数据乘以该区域的体积的单位体积的比率。因此，颗粒物计算器134可以针对每个目标尺寸范围计算颗粒物浓度。
图10是描述图9的计数器132的操作的图。参照图10，水平轴被定义为增益值，竖直轴被定义为计数值。在该示例中，增益值被示出为1至16。
如上所述，图1的传感器120可以感测由于颗粒物引起的散射光，然后可以生成分别与增益值对应的数字信号。这些数字信号中的每个可以具有分别与感测散射光的像素对应的数值。随着增益增大，数值的大小可以增大。图9的计数器132可以通过对大于或等于阈值的数值的数量计数或确定大于或等于阈值的数值的数量来生成计数值。
参照图10，随着增益值增大，计数值可以增大。这是因为随着增益值增大，模拟信号的放大增益增大，从而增大数值。计数值取决于感测散射光的像素的数量，并与颗粒物的数量有关。将理解，随着计数值增大，感测到的颗粒物的量或数量可以增加。
图11是描述图9的减法器133的操作的图。参照图11，水平轴被定义为增益值，竖直轴被定义为相减值。例如，增益值被示出为1至16。
如上所述，图9的减法器133可以通过从针对特定增益值的计数值中减去针对先前增益值的计数值来生成针对特定增益值的相减值。例如，第一相减值可以与图10的第一计数值相同。第二相减值可以与通过从图10的第二计数值减去第一计数值而获得的值相同。即，相减值可以被理解为计数值相对于增益值的变化或差分值。
当相减值大时，这可以指示特定尺寸的特定颗粒物的数量大。针对特定增益的相减值可以是在特定范围的电压电平下生成模拟信号的像素的数量。特定范围的电压电平可以是由于特定尺寸范围的颗粒物而接收散射光的结果。即，相减值的大小可以表示特定尺寸范围内的颗粒物的数量。随着增益值变大，也可以对生成更小电压电平的像素计数。因此，随着与相减值对应的增益值更大，它可以表示更小尺寸范围内的颗粒物的量。因此，可以计算期望尺寸范围内的颗粒物的浓度。
图12是描述图9的颗粒物计算器123_4的操作的图。参照图12，水平轴被定义为增益值，竖直轴被定义为相减值。
如上所述，图9的颗粒物计算器123_4可以通过将校正因子应用于相减值来计算期望尺寸范围内的颗粒物的数量、量和浓度中的至少一项。例如，可以计算与具有10μm的直径的颗粒物的数量有关的第一颗粒物数据PMa以及与具有2.5μm的直径的颗粒物的数量有关的第二颗粒物数据PMb。可以通过将第一校正因子分别乘以相减值来生成第一颗粒物数据PMa。可以通过将第二校正因子分别乘以相减值来生成第二颗粒物数据PMb。例如，第一校正因子和第二校正因子中的每个可以分别包括与增益值对应的不同因子值。
一般，相减值的大小取决于特定尺寸范围内的颗粒物的数量。然而，取决于颗粒物与像素之间的距离、根据颗粒物的尺寸、颗粒物的类型、颗粒物的材料、颗粒物的形状等的系统100的吸附程度，在相减值与特定尺寸范围内的颗粒物的数量之间的关系中可能发生误差。考虑到这些各种各样的因素，可以设置校正因子以提高颗粒物的浓度计算的可靠性。另外，颗粒物计算器123_4可以将第一颗粒物数据PMa和第二颗粒物数据PMb转换成颗粒物浓度的标准单位。
图13是描述根据一示例性实施例的系统100的操作方法的流程图。图13的操作可以在图1的系统100中执行。图13的操作将被理解为系统100的用于测量颗粒物的操作的方法。为了描述的方便，将参照图1中的附图标记描述图13。
参照图13，在操作S110中，光源112可以输出红外波段的光。输出光可以被颗粒物散射。散射光可以到达传感器120的像素阵列121(或入射在传感器120的像素阵列121上)。
在操作S120中，系统100可以确定是否满足用于测量颗粒物的条件。例如，当响应于输出光而感测到的散射光或反射光的强度大于参考强度时，处理器130可以确定在传感器120前方存在物体。这里，参考强度可以被理解为感测到的光的强度使得物体被确定为与传感器120相邻。当由于该物体而导致颗粒物测量困难时，系统100可以通过输出设备(例如显示器或扬声器)通知用户存在该物体。此后，操作S110可以继续。当传感器120未感测到物体时，执行操作S130。
在操作S130中，传感器120可以捕获图像。此处图像的捕获将被理解为感测散射光的操作。因为颗粒物可以随着时间的推移而连续移动，所以传感器120可以通过参考扫描的数量来生成图像。可以通过平均操作将生成的图像合并成一个图像。传感器120可以基于设置的增益值将从像素阵列121生成的模拟信号转换成数字信号。这里的图像可以是包括分别与像素PX对应的数值的数字信号。
在操作S140中，系统100可以对饱和像素的数量计数。操作S140可以由处理器130执行，但不限于此。饱和像素的数量可以被理解为数字信号(即图像)中大于或等于阈值的数值的数量。系统100可以生成与设置的增益值对应的计数值。
在操作S150中，系统100可以计算所计数的数量的变化。操作S150可以由处理器130执行，但不限于此。例如，系统100可以通过从操作S140中生成的计数值中减去先前操作中生成的计数值来计算变化。在先前操作中生成的计数值可以是与比在操作S140中设置的增益值小的增益值对应的计数值。
在操作S160中，系统100可以确定增益值是否是参考增益值。参考增益值可以是用于颗粒物测量的增益值的最大值。当当前增益值不是参考增益值时，执行操作S165。在操作S165中，增益值增大，并且可以基于增大的增益值来执行操作S130至S150。可以重复操作S130至S150，直到增益值达到参考增益值。结果，可以计算针对多个不同增益值的计数值和变化。
在操作S170中，系统100可以基于计数值相对于增益值的变化来生成颗粒物数据。操作S170可以由处理器130执行，但不限于此。系统100可以通过将校正因子分别应用于与增益值对应的变化来计算目标尺寸范围内的颗粒物的量。这里，颗粒物数据被理解为在转换成单位体积之前的颗粒物的量的数值。
在操作S180中，系统100可以基于颗粒物数据再次确定是否满足用于测量颗粒物的条件。如以上参照操作S120所述，当颗粒物数据的大小大于参考值时，处理器130可以确定在传感器120前方存在物体。当由于该物体而导致颗粒物测量困难时，系统100可以通过输出设备通知用户存在该物体，然后操作S110可以继续。当没有从传感器120感测到物体时，执行操作S190。
在操作S190中，系统100可以通过将颗粒物数据转换成单位体积来计算颗粒物浓度。操作S190可以由处理器130执行，但不限于此。颗粒物数据与至少一个目标尺寸范围内的颗粒物的量有关。当测量多种尺寸的颗粒物时，颗粒物数据可以包括针对所述多种尺寸中的每种的值。系统100可以通过将这些值中的每个转换成单位体积来计算对于颗粒物的每种尺寸的浓度。
图14是描述根据一示例性实施例的操作系统100的方法的流程图。图14的操作可以由图1的系统100执行。图14的操作可以由系统100执行，该系统100包括用于感测可见光波段的像素和用于感测红外波段的像素，诸如图4的像素阵列121_2。图14的操作将被理解为选择性地执行正常图像捕获和颗粒物测量的方法。为了描述的方便，将参照图1的附图标记描述图14。
在操作S210中，处理器130可以确定系统100的操作模式。当选择或确定用于正常图像捕获的操作模式时，执行操作S220和S230。当选择或确定用于颗粒物测量的操作模式时，执行操作S240和S250。
在操作S220中，传感器120可以通过感测可见光波段中的光来生成图像。在这种情况下，在多个像素之中，感测可见光波段中的光的彩色像素可以基于感测到的光来生成模拟信号。转换电路122可以将模拟信号转换成数字信号。另外，感测红外波段中的光的像素(PM像素)不感测可见光波段中的光。
在操作S230中，系统100可以校正与PM像素对应的图像。操作S230可以由处理器130执行，但不限于此。在一个示例中，系统100可以基于与和PM像素相邻的彩色像素对应的值来校正与PM像素对应的数据值。校正后的值可以应用于在操作S220中生成的图像。
在操作S240中，系统100可以激活照明器110。照明器110可以输出将要照射到颗粒物的光，从而测量颗粒物的浓度。输出光可以被颗粒物散射。散射光可以到达传感器120或入射在传感器120上。
在操作S250中，系统100可以通过感测散射光来测量颗粒物。用于测量颗粒物的操作可以与图13的操作相同或相似。
图15是示出根据一示例性实施例的对其应用系统100(例如图1的系统100)的电子设备200的示图。参照图15，电子设备200可以包括照明器210、传感器220和连接器250。此外，电子设备200可以嵌入或包括与图1的处理器130对应的配置。
照明器210可以对应于图1的照明器110。照明器210可以将红外波段中的光输出到外部用于颗粒物测量。输出的光可以被颗粒物散射。散射光可以入射在传感器220上。
传感器220可以基于散射光生成用于测量颗粒物的电信号。传感器220可以对应于图1的传感器120。传感器220可以与照明器210相邻设置，以接收由颗粒物散射的光。传感器220可以生成与不同的增益值中的每个对应的模拟信号，并将该模拟信号转换成数字信号。
传感器220可以包括图2的像素阵列121_1。在这种情况下，电子设备200可以是用于测量颗粒物的专用设备。然而，要理解，一个或更多个其他示例性实施例不限于此。例如，传感器220可以包括图4的像素阵列121_2。在这种情况下，电子设备200可以执行颗粒物测量和正常图像捕获两者。
连接器250可以被提供为电连接到外部电子设备。通过连接器250，电子设备200可以与诸如计算机设备的外部设备通信。用户可以通过外部设备了解颗粒物的测量结果。
电子设备200可以基于由传感器220生成的数字信号来计算(多个)特定尺寸范围的颗粒物浓度。为此，与图1的处理器130对应的配置可以被提供给电子设备200。然而，一个或更多个其他示例性实施例不限于此，电子设备200中包括的处理器可以控制照明器210和传感器220的操作，并且可以在通过连接器250连接的外部设备中执行颗粒物的测量。
图16是示出对其应用根据另一示例性实施例的系统100(例如图1的系统100)的电子设备的示例性示图。参照图16，电子设备300可以包括照明器310以及传感器321、322、323和324。电子设备300可以包括与图1的处理器130对应的组件。
照明器310可以对应于图1的照明器110。照明器310可以将红外波段中的光输出到外部用于颗粒物测量。输出的光可以被颗粒物散射。散射光可以入射在传感器321、322、323和324中的至少一个上。
传感器321、322、323和324可以接收外部光并将接收到的外部光转换成电信号，诸如模拟信号。在传感器321、322、323和324中，焦距、视角、像素数和将要感测的光的波长带中的至少一项可以彼此不同。
作为示例，第一传感器321可以是用于感测深度的红外传感器，并且可以是飞行时间(TOF)传感器。第一传感器321可以基于从照明器310输出的光的反射光来测量对象的深度。此外，第二传感器322可以是具有传感器321、22、323和324之中的最宽视角并具有最小焦距的超广角图像传感器。另外，第三传感器323可以是具有比第二传感器322的视角小的视角并具有比第二传感器322的焦距更大的焦距的广角图像传感器。第四传感器324可以是远摄图像传感器。第二至第四传感器322、323和324可以包括感测可见光波段中的光的像素。要理解，传感器321、322、323和324的上述类型和数量是示例性的。一个或更多个其他实施例可以具有与所描述的类型和特性不同的类型和特性的传感器，并且可以提供不同数量的传感器。
与照明器310相邻的传感器可以对应于图1的传感器120。例如，第一传感器321或第二传感器322可以执行用于测量颗粒物的操作。此外，第二传感器322可以包括图4的像素阵列121_2。在这种情况下，第二传感器322可以选择性地执行正常图像捕获操作和用于测量颗粒物的散射光感测操作。例如，第一传感器321可以选择性地执行用于测量深度的操作和用于测量颗粒物的操作。
图17是根据一示例性实施例的图像系统1000的示例性框图。参照图17，图像系统1000可以包括照明器1100、图像传感器1200、图像信号处理器1300和应用处理器1400。图像系统1000可以以台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、智能电话、可穿戴设备、头戴式设备、智能可穿戴设备(例如智能眼镜)、便携式多媒体播放器、数字相机设备等各种各样地实现。
照明器1100可以将红外波段的光输出到外部。照明器1100可以包括光源控制器1110和光源1120。光源控制器1110和光源1120可以对应于图1的光源控制器111和光源112。从照明器1100输出的光可以被颗粒物散射并入射在图像传感器1200上。
图像传感器1200可以包括如图4所示的像素阵列121_2。图像传感器1200可以包括感测红外波段中的光的像素和感测可见光波段中的光的像素。在正常操作模式下，图像传感器1200可以感测可见光波段中的光并生成数字图像信号。在颗粒物测量模式下，图像传感器1200可以感测从光源1120输出的光的散射光，并生成分别与不同的增益值对应的数字信号。
图像信号处理器1300可以基于从图像传感器1200生成的数字信号来执行各种图像处理。图像信号处理器1300可以在正常操作模式下处理数字图像信号。例如，图像信号处理器1300可以执行用于改善图像质量的各种操作，诸如校正与感测红外波段中的光的像素对应的数据值。在颗粒物测量模式下，图像信号处理器1300可以通过分析数字信号来计算期望尺寸范围内的颗粒物的浓度。上面已经描述了该计算过程。
应用处理器1400可以控制图像系统1000的组件的总体操作。应用处理器1400可以处理用于操作图像系统1000的各种操作。应用处理器1400可以确定正常模式或颗粒物测量模式。在正常模式下，应用处理器1400可以去激活照明器1100，并提供用于捕获图像传感器1200的图像的控制信号。在颗粒物测量模式下，应用处理器1400可以激活照明器1100以输出光并控制图像传感器1200的增益值。
根据示例性实施例，用于测量颗粒物的电子系统和图像系统以及用于测量颗粒物的方法可以针对每种尺寸测量颗粒物的浓度。
另外，根据示例性实施例，可以将测量颗粒物的功能融合到用于捕获外部图像的图像系统或与用于捕获外部图像的图像系统结合。
虽然不受限于此，但是示例性实施例可以至少部分地体现为计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质是可以存储此后可由计算机系统读取的数据的任何数据存储设备。计算机可读记录介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光学数据存储设备。计算机可读记录介质还可以分布在网络联接的计算机系统上，使得计算机可读代码以分布式方式存储和运行。此外，示例性实施例可以被写为在诸如载波的计算机可读传输介质上传输的计算机程序，并在运行该程序的通用或专用数字计算机中被接收和实现。
以上描述的内容是用于实现本发明构思(们)的示例性实施例。本发明构思(们)不仅可以包括上述示例性实施例，而且可以包括其中简单或容易地能够改变设计的示例性实施例。另外，本发明构思(们)还可以包括容易地改变以使用示例性实施例来实现的技术。因此，本发明构思(们)的范围不限于所描述的示例性实施例，而是应被限定为至少包括权利要求及其等同物。

Claims (20)

1.一种电子系统，包括：
照明器，配置为输出光；
传感器，包括像素阵列和转换电路，像素阵列被配置为基于依据输出的光的散射光生成模拟信号，转换电路被配置为基于增益值将模拟信号转换成分别与增益值对应的数字信号；以及
处理器，配置为确定数字信号的值之中的大于或等于阈值的值的数量，并且基于依据增益值的变化的所确定的数量的变化来确定具有目标尺寸范围的颗粒物的浓度。
2.根据权利要求1所述的电子系统，其中，转换电路被配置为通过在将增益值从增益值之中的最小的第一增益值依次增大到最大的第二增益值的同时放大模拟信号来生成数字信号。
3.根据权利要求1所述的电子系统，其中：
模拟信号包括分别与增益值对应的图像信号，并且图像信号中的每个包括参考扫描数量的帧信号；以及
像素阵列被配置为针对增益值中的每个生成与参考扫描数量一样多的帧信号。
4.根据权利要求3所述的电子系统，其中：
数字信号中的每个包括分别与帧信号对应的数字帧信号；以及
传感器被配置为执行数字帧信号的平均操作，以针对增益值中的每个生成对应的数字信号。
5.根据权利要求1所述的电子系统，其中，处理器被配置为：
在与增益值之中的第一增益值对应的第一数字信号中确定大于或等于阈值的值的第一数量；
在与增益值之中的大于第一增益值的第二增益值对应的第二数字信号中确定大于或等于阈值的值的第二数量；以及
通过从第二数量减去第一数量来确定与第二增益值对应的变化。
6.根据权利要求1所述的电子系统，其中，处理器被配置为：
针对数字信号中的每个确定大于或等于阈值的值的数量，以生成分别与增益值对应的计数值；
根据增益值的变化来确定计数值的差分值；以及
通过将差分值乘以与目标尺寸范围对应的校正因子来确定与目标尺寸范围对应的颗粒物的浓度。
7.根据权利要求1所述的电子系统，其中：
目标尺寸范围包括第一范围和第二范围；以及
处理器被配置为基于所述变化来确定与第一范围对应的颗粒物的第一浓度和与第二范围对应的颗粒物的第二浓度。
8.根据权利要求7所述的电子系统，其中，第一范围对应于PM 10，并且第二范围对应于PM 2.5。
9.一种图像系统，包括：
像素阵列，包括：
第一像素，配置为基于与从光源输出的第一波长带的光对应的散射光生成第一模拟信号，以及
第二像素，配置为基于小于第一波长带的第二波长带的光生成第二模拟信号；
转换电路，配置为将第一模拟信号转换成分别与增益值对应的第一数字信号，并将第二模拟信号转换成第二数字信号；以及
处理器，配置为基于第一数字信号的值之中的大于或等于阈值的值的数量和所述数量的变化来确定在输出光的区域中的颗粒物的浓度。
10.根据权利要求9所述的图像系统，其中，第一波长带是红外波段的至少一部分，并且第二波长带是可见光波段的至少一部分。
11.根据权利要求9所述的图像系统，还包括：
滤光器，配置为使第一波长带的光和第二波长带的光通过，并阻挡第一波长带与第二波长带之间的第三波长带的光，
其中，像素阵列被配置为通过滤光器接收散射光或第二波长带的光。
12.根据权利要求9所述的图像系统，其中，第一像素的数量少于第二像素的数量，并且至少四个第二像素设置在两个第一像素之间。
13.根据权利要求9所述的图像系统，其中：
第一像素中的每个包括用于接收第一波长带的光的第一像素区域和设置在第一像素区域上的透明构件；
第二像素中的每个包括用于接收第二波长带的光的第二像素区域和设置在第二像素区域上并配置为使第二波长带的部分波段中的光通过的滤色器；以及
透明构件的厚度与滤色器的厚度相同。
14.根据权利要求9所述的图像系统，其中，处理器被配置为：
确定第一数字信号的值之中的大于或等于阈值的值的数量；
确定计数值相对于增益值的变化；以及
基于所述变化确定目标尺寸范围内的颗粒物的浓度。
15.根据权利要求9所述的图像系统，其中：
目标尺寸范围包括第一范围和第二范围，以及
其中，处理器被配置为通过将所述变化乘以第一校正因子来确定具有在第一范围内的尺寸的第一颗粒物的第一浓度，并且通过将所述变化乘以第二校正因子来确定具有在第二范围内的尺寸的第二颗粒物的第二浓度。
16.根据权利要求9所述的图像系统，其中，处理器被配置为：
在第一模式下激活光源，并在第一模式下控制转换电路生成第一数字信号；以及
在第二模式下使光源去激活，并在第二模式下控制转换电路生成第二数字信号。
17.根据权利要求9所述的图像系统，其中，处理器被配置为基于第二数字信号补偿与第一像素对应的值。
18.一种用于测量颗粒物的方法，该方法包括：
通过感测依据输出的光的散射光来生成模拟信号；
基于增益值将模拟信号转换成分别与增益值对应的数字信号；
确定在数字信号的值之中的大于或等于阈值的值的数量；以及
基于所确定的数量来确定与至少一个目标尺寸范围对应的颗粒物的浓度。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，确定颗粒物的浓度包括：
基于所确定的数量来确定与增益值中的每个对应的所计数的数量的差分值；以及
通过将差分值乘以校正因子来获得与所述至少一个目标尺寸范围对应的颗粒物的数据。
20.根据权利要求18所述的方法，其中：
光具有在红外波段中的波长；
生成模拟信号包括通过像素阵列的感测红外波段中的光的第一像素将散射光转换成模拟信号；以及
像素阵列还包括用于感测可见光波段中的光的第二像素。
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