[發明專利]CMOS傳感器中感光二極管的光能轉化增益選擇方法及裝置

有效

• 申請號: 201210168331.7
• 申請日: 2012-05-28
• 公開（公告）號: CN102694999A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 羅文哲;任曉慧
• 申請（專利權）人: 昆山銳芯微電子有限公司
• 主分類號: H04N5/351
• 分類號: H04N5/351;H04N5/374
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及CMOS傳感器，尤其涉及CMOS傳感器中感光二極管的光能轉化增益選擇方法及裝置。

背景技術

集成電路技術已經深入各個領域。在成像領域，CCD與CMOS傳感器是被普遍采用的兩種圖像傳感器，兩者都是利用感光二極管(photodiode)進行光電轉換，將圖像轉換為數字數據，其主要差異在于數字數據傳送的方式不同。CCD傳感器中每一行中每一個象素的電荷數據都會依次傳送到下一個象素中，由最底端部分輸出，再經由傳感器邊緣的放大器進行放大輸出；CMOS傳感器中，每個象素都會鄰接一個放大器及A/D轉換電路，用類似內存電路的方式將數據輸出。與傳統的CCD技術相比，CMOS傳感器能更好地滿足用戶在各種應用中不斷提升的品質要求，如更加靈活的圖像捕獲、更高的靈敏度、更寬的動態范圍、更高的分辨率、更低的功耗以及更加優良的系統集成等，因此被人們普遍看好。

CMOS傳感器成像的主要構成是像素。像素的數量、大小和間隔決定了成像器件產生的圖像的分辨率。通過將入射光光子轉換成電流信號產生像素，一般每個像素產生的信號都非常小，需通過調整光電轉化增益來改變像素信號強度。

在行方式曝光的CMOS傳感器中，以日光燈作為光源獲取圖像數據時會產生黃帶，其根本原因是照在不同行上像素的光能量不同，引起圖像亮度的不同。由于日光燈采用了50/60HZ的電源，產生的光能量是100/120HZ的半圓波形。為了使不同行之間所接受的能量相同，使得每一行即使曝光開始點不同，但是所接受的光能量是相同的，曝光時間必須是光能量周期的整數倍時間。但外部光強很強的情況下，就會造成圖像過曝。如果此時感光二極管的光能轉化增益較低，就能比較好的解決這個問題。

暗光下的靈敏度是傳感器的另一個重要指標，靈敏度越高，細節表現力就越好。此時要求感光二極管的光能轉化增益越高越好。

如何解決高光下的黃帶與暗光下的靈敏度不夠這對難以調和的矛盾，成了本領域技術人員亟待解決的難題。

授權公告號為CN100361020C的中國專利中，披露了更多相關內容。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種CMOS傳感器中感光二極管的光能轉化增益的選擇方法及裝置，能根據不同的光強，智能化地選擇合適的光能轉化增益。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種CMOS傳感器中感光二極管的光能轉化增益選擇方法，包括：

計算光強值，所述光強值與圖像亮度Y、曝光時間TEXP、感光二極管的當前光能轉化增益FD以及第二增益GAIN有關；

從所述感光二極管具備的光能轉化增益系列中選擇與所述光強值匹配的光能轉化增益；所述光能轉化增益系列至少包括兩種光能轉化增益。

可選的，所述的計算光強值包括以下步驟：

統計圖像的R、G、B分量，得到所述的圖像亮度Y；

根據圖像亮度Y、曝光時間TEXP、感光二極管的當前光能轉化增益FD以及第二增益GAIN，計算得到光強信息light；

對N幀圖像的光強信息light值取平均值，得到所述的光強值，所述N為自然數。

可選的，所述的統計圖像的R、G、B分量，根據公式：Y=a|R+b|G+c|B計算，a、b、c為正實數且a+b+c=1。

可選的，a為0.299，b為0.587，c為0.114。

可選的，所述的計算得到光強信息light，根據公式：

light=log₂Y-log₂TEXP-log₂FD-log₂GAIN+M計算，所述M為自定義實數。

可選的，所述的M為40。

可選的，所述的N的大小，由選擇光能轉化增益的頻率決定。

可選的，所述的圖像亮度Y的范圍為1~1023，所述的曝光時間TEXP的范圍為1~（256*582*908），所述的光能轉化增益FD的范圍為1~10，所述的第二增益GAIN的范圍為1~51。

可選的，所述的第二增益GAIN包括模擬增益、數字增益。

可選的，所述的從所述感光二極管具備的光能轉化增益系列中選擇與所述光強值匹配的光能轉化增益，包括：

根據所述光能轉化增益系列包括的光能轉化增益，設置光強閾值，所述光能轉化增益與所述光強閾值的數量比為（n+1）：2n，n為自然數；