圖像傳感器的增益轉換映射方法和裝置的製作方法

2023-05-26 20:59:26

專利名稱：圖像傳感器的增益轉換映射方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及圖像傳感器領域，尤其涉及一種圖像傳感器的増益轉換映射方法和裝置。
背景技術：
圖像傳感器屬於光電產業裡的光電元件類，隨著數碼技術、半導體製造技術以及網絡的迅速發展，目前市場和業界都面臨著跨越各平臺的視訊、影音、通訊大整合時代的到來，勾劃著未來人類的日常生活的美景。因此，圖像傳感器的相關產品成為當前以及未來業界關注的對象，吸引著眾多廠商投入。以CMOS圖像傳感器(互補型金屬氧化物圖像傳感器)為例，CMOS圖像傳感器包括矩陣式排布的多個像素以及與多個像素均相連的電路單元。其中，像素用於將接收到的光信號轉換為輸出電壓；電路單元，用於對所述輸出電壓進行調整和處理，基於所述輸出電壓形成圖像。需要說明的是，每個像素的輸出電壓和所述像素點對應的曝光亮度和曝光時間成正比，而所述輸出電壓經過電路單元中若干級放大電路的放大，之後由模數轉換(ADC)電路轉換成數位訊號，在形成數位訊號之後，在數字電路中還可以乘上一係數以微調圖像的亮度，以獲得亮度穩定的圖像。具體地，CMOS圖像傳感器在輸出圖像之前，信號會經過三級放大。其中，第一級放大電路為可變增益放大器(Programmable Gain Amplifier, PGA),對應的增益稱為PGA增益，其優點是能夠提供比較大的増益，但是精度比較差，誤差也可能比較大。第二級放大電路為模數轉換器(Analog to Digital Converter,ADC),通過調整ADC的滿幅值電壓也可以達到放大的功能，對應的増益稱為ADC増益，其優點是精度較高，但是能夠提供的増益比較小，並且增益的計算比較複雜。最後ー級為數字増益，即在模數轉換完成後，在數字電路中用乘法器乘上ー個係數，其數字増益的好處的精度高，誤差小，但是如果增益越大輸出的圖像質量越差，所以只適用於増益比較小的情況。在所述電路單元中還包括自動增益控制電路(Automatic Generation Control,AGC)，用於根據輸出圖像亮度調整増益的大小來保持輸出圖像的穩定。如果AGC電路集成於圖像傳感器晶片，那增益調整實現起來就比較容易，但是對於有些圖像傳感器產品，AGC電路設置於另ー數位訊號處理器(Digital Signal Processing，DSP)晶片上。為了實現DSP晶片與CMOS圖像傳感器晶片的配合使用，DSP晶片中的AGC電路在需要調整增益大小時，通常會輸出ー數值，所述數值越小，表示増益越小，所述數值越大，表示増益越大。例如，如果輸出的數值為8位，那麼O就表示最小的增益，255就表示最大的增益。至於O或者255表示多少倍的増益，則由CMOS圖像傳感器晶片來決定，所述代表増益的數值稱為相對增益。當位於DSP晶片中的AGC電路需要調整增益大小吋，將表示相對增益的數值傳送至CMOS圖像傳感器晶片，CMOS圖像傳感器晶片中的増益映射電路根據這個數值的大小，形成相應的放大電路増益PGA増益，ADC増益和數字増益，這個過程稱為增益的映射。在増益的映射過程中，需保證所述PGA増益、ADC増益和數字増益的乘積與AGC電路的相對增益相匹配。需要說明的是，増益的映射過程中必須保證增益的單調性，也就是說，AGC電路傳送來的數值越大，那麼三級增益的乘積必須越大，否則就會導致AGC電路無法正常工作，輸出的圖像很可能會出現忽明忽暗的震蕩。然而，由於集成電路的製造中存在エ藝偏差，PGA増益和ADC増益的實際值和理論值均會有一定的誤差。所述エ藝偏差容易影響增益的映射過程，無法保證增益的映射過程中 増益的單調性，從而降低圖像亮度的穩定性。在公告號為CN1910903B的中國專利中公開了ー種具有放大電路的圖像傳感器，但是所述中國專利中也沒能解決上述問題。

發明內容
本發明解決的問題是提供一種圖像傳感器的増益轉換映射方法和裝置，用於提高圖像亮度的穩定性。為解決上述問題，本發明提供一種圖像傳感器的増益轉換映射方法，所述圖像傳感器包括自動增益控制電路和放大電路，包括下列步驟接收自動增益控制電路發送的相對增益；根據函數關係將所述相對増益轉換為絕對增益，所述函數關係能夠基於エ藝偏差進行調節；將所述絕對增益映射到放大電路，形成相應的放大電路増益。可選地，所述函數關係包括直線關係、多段直線相連構成的折線關係或曲線關係O可選地，所述函數關係為多段直線相連構成的折線關係時，所述多段直線的斜率能夠基於エ藝偏差進行調節。可選地，所述多段直線的端點在相對增益方向上的投影呈等間隔排列，基於エ藝偏差調節多段直線的端點在絕對增益方向上的投影，以調節各段直線的斜率。可選地，調節各段直線的斜率的步驟包括測量各放大電路的增益實際值；比較各放大電路的増益實際值和増益理論值的相對大小；如果各放大電路的増益實際值小於增益理論值，調節多段直線的端點在絕對增益方向上的投影，以提高各段直線的斜率；如果各放大電路的増益實際值大於增益理論值，調節多段直線的端點在絕對增益方向上的投影，以降低各段直線的斜率。可選地，所述圖像傳感器包括PGA電路、ADC電路和數字電路三級放大電路，將所述絕對增益映射到放大電路，形成相應的放大電路增益的步驟包括增加PGA電路的增益，使PGA電路的映射後増益接近但是不超過所述絕對增益；將絕對增益除以PGA電路的映射後増益，得到ADC電路的期望増益；增加ADC電路的増益，使ADC電路的映射後増益接近但是不超過所述ADC電路的期望増益；將絕對增益除以PGA電路的映射後増益與ADC電路的映射後増益的乘積，得到數字電路的期望増益；増加數字電路的増益，使數字電路的映射後増益接近但是不超過所述數字電路的期望増益。可選地，所述圖像傳感器包括PGA電路、ADC電路和數字電路三級放大電路，將所述絕對増益映射到放大電路，形成相應的放大電路増益的步驟包括在進行映射之前，還包括測量PGA電路的增益實際值，並基於増益實際值與増益理論值的比值獲得エ藝修正係數；所述將所述絕對增益映射為各放大電路的增益的步驟包括增加PGA電路的增益，使PGA電路的映射後増益接近但是不超過所述絕對增益；基於PGA電路的エ藝修正係數修正PGA電路的映射後增益，獲得PGA電路的實際增益；將絕對增益除以PGA電路的實際增益，得到ADC電路的期望増益；增加ADC電路的増益，使ADC電路的映射後増益接近但是不超過所述ADC電路的期望增益；將絕對增益除以PGA電路的實際增益與ADC電路的映射後增益的乘積，得到數字電路的期望増益；増加數字電路的増益，使數字電路的映射後増益接近但是不超過所述數字電路的期望増益。可選地，基於PGA電路的エ藝修正係數修正PGA電路的映射後增益，獲得PGA電路的實際增益的步驟包括通過エ藝修正係數乘以PGA電路的映射後増益，獲得PGA電路的實際增益。 相應地，本發明還提供一種圖像傳感器的増益轉換映射裝置，所述圖像傳感器包括自動增益控制電路和放大電路，所述增益轉換映射裝置包括增益轉換電路，與所述自動増益控制電路相連，用於接收自動增益控制電路發送的相對增益；根據函數關係將所述相對增益轉換為絕對增益，所述函數關係能夠基於エ藝偏差進行調節；増益映射電路，與所述増益轉換電路相連，用於將所述絕對増益映射到放大電路，形成相應的放大電路増益。可選地，所述增益轉換電路包括轉換單元、存儲單元和調節單元，其中，所述存儲単元，用於存儲相對增益和絕對增益的函數關係；所述轉換単元，與所述自動增益控制電路和存儲單元均相連，用於接收所述自動增益控制電路發送的相對增益，根據所述存儲單元中的函數關係獲取與所述相對増益相對應的絕對增益；所述調節単元，與所述存儲単元相連，用於根據エ藝偏差調節所述函數關係。可選地，所述函數關係包括直線關係、多段直線相連構成的折線關係或曲線關係O可選地，所述函數關係為多段直線相連構成的折線關係，所述調節単元，用於基於エ藝偏差調節多段直線的斜率，以調節所述函數關係。可選地，所述存儲単元包括多個第一可編程寄存器和多個第二可編程寄存器，其中，所述多個第一可編程寄存器，分別用於存儲所述多段直線的端點在相對增益方向上的呈等間隔排列的相對增益值；所述多個第二可編程寄存器，分別用於存儲所述多段直線的端點在絕對增益方向上的投影所代表的絕對增益值；所述調節単元與所述第二可編程寄存器相連，用於在放大電路的増益實際值小於增益理論值時，調節第二可編程寄存器中的絕對增益值，以提高多段直線的斜率；還用於在增益實際值大於增益理論值時，調節第二可編程寄存器中的絕對增益值，以降低多段直線的斜率。可選地，所述轉換単元，用於在相對增益等於所述第一可編程寄存器中的相對增益值時，直接從所述第二可編程寄存器中獲取與所述相對増益對應的絕對增益值；還用於在相對增益不等於第一可編程寄存器中的相對增益值時，基於所述第二可編程寄存器中絕對增益值的插值，獲得與所述相對增益對應的絕對增益值。可選地，所述圖像傳感器包括PGA電路、ADC電路和數字電路三級放大電路，所述增益映射電路包括與所述PGA電路、ADC電路和數字電路均相連的控制單元，用於增加PGA電路的増益，使PGA電路的映射後増益接近但是不超過所述絕對增益，並且，還將絕對增益除以PGA電路的映射後增益，得到ADC電路的期望增益；還用於增加ADC電路的增益，使ADC電路的映射後増益接近但是不超過所述ADC電路的期望増益，並且，還將絕對增益除以PGA電路的映射後増益與ADC電路的映射後増益的乘積，得到數字電路的期望増益；還用於增加數字電路的増益，使數字電路的映射後増益接近但是不超過所述數字電路的期望増益。可選地，所述圖像傳感器包括PGA電路、ADC電路和數字電路三級放大電路，所述増益映射電路包括與所述PGA電路、ADC電路和數字電路均相連的控制単元，還包括與所述控制単元相連的エ藝修正係數寄存器，用於存儲エ藝修正係數，所述エ藝修正係數為PGA電路的増益實際值與増益理論值的比值；所述控制単元用於增加PGA電路的増益，使PGA電路的映射後増益接近但是不超過所述絕對增益，並且，還用於從エ藝修正係數寄存器中獲取所述エ藝修正係數，並基於PGA電路的エ藝修正係數修正PGA電路的映射後増益，獲得PGA電路的實際增益，將絕對增益除以PGA電路的實際增益，得到ADC電路的期望增益；還用於增加ADC電路的增益，使ADC電路的映射後增益 接近但是不超過所述ADC電路的期望増益；並將絕對增益除以PGA電路的實際增益與ADC電路的映射後増益的乘積，得到數字電路的期望増益；還用於増加數字電路的増益，使數字電路的映射後増益接近但是不超過所述數字電路的期望増益。可選地，所述控制単元用於根據エ藝修正係數與PGA電路的映射後増益的乘積，獲得PGA電路的實際增益。與現有技術相比，本發明具有以下優點I.本發明在將增益映射到放大電路之前，基於函數關係將所述相對增益轉換為絕對增益，其中，所述函數關係可基於エ藝偏差進行調節，以減少エ藝偏差對增益的影響，避免出現增益的不單調變化，提高圖像亮度的穩定性。2.可選方案中，在増益的映射過程中，通過設置エ藝修正係數得到放大電路的實際增益，再基於所述實際エ藝進行其他放大電路的増益映射，從而實現結合エ藝偏差進行映射，進而進一步減小了增益誤差。3.可選方案中，相對增益和絕對增益之間的函數關係為多段直線相連的折線關係，關係較為簡単，簡化了增益轉換的過程。


圖I是本發明圖像傳感器的増益轉換映射方法ー實施方式的流程示意圖；圖2是本發明圖像傳感器的増益轉換映射方法中増益轉換和絕對增益之間函數關係一實施例的不意圖；圖3是圖I中步驟S2 —實施例的示意圖；圖4是本發明圖像傳感器的増益轉換映射裝置ー實施方式的示意圖；圖5是本發明圖像傳感器的増益轉換映射裝置一實施例的示意圖。
具體實施例方式為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式
做詳細的說明。為了解決現有技術的問題，本發明提供一種圖像傳感器的増益轉換映射方法。參考圖1，示出了本發明圖像傳感器的増益轉換映射方法ー實施方式的流程示意圖。通常，圖像傳感器包括矩陣式排列的像素，與像素相連的電路單元。其中，所述像素用於將接收到的光信號轉換為輸出電壓；所述電路単元，用於對所述輸出電壓進行調整和處理,基於所述輸出電壓輸出圖像。所述電路單元包括放大電路和自動增益控制電路(Automatic Gain Control,AGC)。其中， 所述放大電路，用於對輸出電壓對應的信號進行放大。具體地，所述放大電路可以是模擬電路也可以是數字電路。所述AGC電路與所述放大電路相連，用於根據輸出圖像的亮度調整放大電路増益的大小，以保持輸出圖像亮度的穩定。具體地，所述AGC電路在進行增益控制時會輸出ー數值，所述數值越小，表示増益越小，所述數值越大，表示増益越大。例如，如果輸出的數值為8位，那麼O就表示最小的増益，255就表示最 大的増益，但是不限制O或者255具體表示多少倍增益，也就是說，所述AGC電路輸出的是表示増益相對大小的相對增益。本發明提供的圖像傳感器的増益轉換映射方法的ー種具體實施方式
，用於根據所述AGC輸出的相對增益獲得相應的放大電路増益，具體地，大致包括以下步驟步驟SI，接收自動增益控制電路發送的相對增益；根據函數關係將所述相對増益轉換為絕對增益，所述函數關係能夠基於エ藝偏差進行調節；步驟S2，將所述絕對增益映射到放大電路，形成相應的放大電路增益。本具體實施方式
在將增益映射到各放大電路之前，可先基於放大電路的エ藝偏差對增益進行調節，以減少エ藝偏差對增益的影響，避免出現增益的不單調變化。下面結合具體實施例和附圖對本發明圖像傳感器的増益轉換映射方法的技術方案做進ー步說明。執行步驟SI，接收自動增益控制電路發送的相對增益。此處AGC電路發送的相對增益為ー數值，用於表示増益的相對大小，但不表示增益的具體數值。本實施例中，相對增益為10位，因此相對増益的範圍為(Γ1023，數值越大增益越大，數值越小増益越小，也就是說，O表示的増益最小，1023表示的増益最大。具體地，圖像傳感器中的增益轉換電路與所述AGC電路相連，用於接收所述相對増益。基於函數關係將所述相對增益轉換為絕對增益，此處，絕對增益為具體為多少倍的増益，例如，對應於值為200的相對增益，絕對增益為5倍。本實施例中，所述增益轉換和絕對增益之間的函數關係為多段直線相連的折線關係，並且各直線的斜率能夠基於放大電路的エ藝偏差進行調節。參考圖2，示出了本發明圖像傳感器的増益轉換映射方法中増益轉換和絕對增益之間函數關係ー實施例的示意圖。其中，橫坐標為相對增益，縱坐標為絕對増益，相對增益和絕對增益之間為16段直線相連構成的折線關係。本實施例中，AGC電路輸出數值為10位，使相對增益的範圍位於(Γ1023的範圍內，16段直線在相對增益方向上以64為寬度呈等間隔排列。所述16段相連直線的17個端點在絕對增益方向上的投影表示對應的絕對增益值，例如64對應於gl、128對應於g2……1023對應於gl6。其中所述gl、g2……gl6為具體為多少倍的増益。本實施例中，所述相對増益與所述絕對增益為一一對應關係，也就是說對應於(Γ1023的1024個相對增益，均有一與其對應的絕對增益。實際應用中，AGC電路在進行增益控制時會輸出位於獷1023之間的任意ー值，例如32、96、128、960等。如果AGC電路輸出的相對增益剛好等於圖2所示的端點值，例如64、128……960、1023，直接獲取與其對應的絕對增益值(gl、g2……gl5、gl6)，如果相對增益不是剛好等於64、128……960、1023等的端點值，可以使用插值的方法得到絕對增益。例如，值為32的相對增益對應於gl/2的絕對増益，值為96的相對增益對應於gl+(g2-gl)/2的絕對增益等等，本領域技術人員可以進行相應地修改、變形和替換。本實施例中，可基於放大電路的エ藝偏差，調節所述多段直線的端點在絕對增益方向上的投影所代表的絕對增益值，以實現對各段直線斜率的調節，進而調節相對增益與絕對增益的函數關係、彌補所述エ藝偏差對增益轉換映射的影響。
在實際應用中，在進行增益轉換和増益映射之前，會測試エ藝偏差並基於エ藝偏差，設置多段相連直線的端點在絕對增益方向上的投影，以調節各段直線的斜率。具體的調節步驟如下測量各放大電路的增益實際值；比較各放大電路的增益實際值和增益理論值的相對大小；如果各放大電路的増益實際值小於增益理論值，調節多段直線的端點在絕對增益方向上的投影，以提高各段直線的斜率；如果各放大電路的増益實際值大於增益理論值，調節多段直線的端點在絕對增益方向上的投影，以降低各段直線的斜率。以放大電路為模數轉換電路(Analog to Digital Converter, ADC)進行舉例說明，例如，數值為64的相對增益對應的絕對增益為5倍，而通過測量發現，由於エ藝偏差的原因，ADC電路理論增益為5倍時其實際增益僅為4. 5倍。通過增大絕對增益的值提高直線的斜率，使對應於64段的相對增益對應的絕對增益改為5. 5倍，以防止ADC電路的エ藝偏差造成的增益誤差，避免電路單元増益的不單調變化。執行步驟S2，將所述絕對增益映射到放大電路，形成相應的放大電路增益。此處增益映射的意思是將絕對增益分配至放大電路中，具體地，對於電路單元僅包括一級放大電路的情況，増益映射的步驟中直接將絕對増益分配給所述放大電路；對於電路單元包括至少兩級放大電路的情況，增益映射的步驟中需保證各放大電路的增益的乘積與絕對增益相
坐寸ο圖像傳感器通常包括可變增益放大器(Programmable Gain Amplifier, PGA)、模數轉換器(Analog to Digital Converter,ADC)和數字電路三種具有放大功能的電路。在進行增益映射時先映射PGA電路的增益，再映射ADC電路的增益，最後映射數字電路的增益。具體地，増益映射包括以下分步驟增加PGA電路的增益，使PGA電路的映射後增益接近但是不超過所述絕對增益；將絕對增益除以PGA電路的映射後增益，得到ADC電路的期望增益；增加ADC電路的增益，使ADC電路的映射後增益接近但是不超過所述ADC電路的
期望増益；將絕對增益除以PGA電路的映射後增益與ADC電路的映射後增益的乘積，得到數字電路的期望増益；増加數字電路的増益，使數字電路的映射後増益接近但是不超過所述數字電路的
期望増益。
至此，可以使PGA電路、ADC電路和數字電路均分配到相應的增益。例如，絕對增益為5倍，而PGA電路的增益為I倍、2倍、4倍、6倍……，增加PGA電路的增益時，増加至4倍時不能再繼續增加，以免超過所述絕對增益。這樣，絕對増益5倍除以4，得到ADC電路的期望增益為I. 25倍，而ADC電路的增益為I. 125倍、I. 25倍、I. 375倍……，ADC電路的映射後增益為I. 25倍，數字電路的映射後增益為I倍。這樣完成増益映射後，PGA電路、ADC電路和數字電路均獲得其相應的增益，可以根據映射後的增益進行放大。 需要說明的是，本實施例中，増益轉換和絕對增益之間的函數關係為多段直線相連的折線關係，基於エ藝偏差調節各直線的斜率以實現函數關係的調節，但是本發明對所述函數關係不做限制，増益轉換和絕對增益之間的函數關係還可以是其他形式，例如直線關係、曲線關係，只要所述函數關係為可基於エ藝偏差進行調節即可。還需要說明的是，本實施例中，多段直線相連的折線中，所述多段直線的端點在相對增益方向上的投影呈等間隔排列，通過調節所述多段直線的端點在絕對增益方向上的投影所代表的絕對增益值，以調節各直線的斜率，進而調節函數關係，這種方式比較容易實現函數關係的調節。但是本發明此不做限制，所述多段直線的端點在相對增益方向上還可以呈不等間隔的排列，或者，還可以通過調節多段相連直線的端點在相對增益方向上的投影來調節所述直線的斜率，本領域技術人員可以根據上述實施例對本發明進行相應的修改、變形和替換。還需要說明的是，本實施例中増益轉換和絕對增益之間的函數關係為16段相連直線的關係，這是因為多段直線的數量過多容易使數據過於龐大，處理過於複雜，而如果多段直線的數量過小又起不到良好的調節作用，但是本發明對所述多段直線的數量不做限制。本領域技術人員可以根據相對增益的位數和調節精度選擇合適的直線數量。上述實施例可以改善ADC電路、PGA電路的エ藝偏差帶來的增益誤差，然而，由於通常PGA電路的エ藝偏差較大，上述實施例可能不能完全解決PGA電路エ藝偏差帶來的問題，因此，本發明還提供了改進的技術方案。參考圖3，示出圖I中步驟S2 —實施例的示意圖。需要說明的是，本實施例在執行步驟S2進行映射之前，還包括測量PGA電路的增益實際值，並基於増益實際值與増益理論值的比值獲得エ藝修正係數，所述步驟S2大致包括一下分步驟步驟S21，增加PGA電路的增益，使PGA電路的映射後增益接近但是不超過所述絕對增益；步驟S22，基於PGA電路的エ藝修正係數修正PGA電路的映射後增益，獲得PGA電路的實際增益；步驟S23，將絕對增益除以PGA電路的實際增益，得到ADC電路的期望增益；步驟S24，增加ADC電路的增益，使ADC電路的映射後增益接近但是不超過所述ADC電路的期望增益；步驟S25，將絕對增益除以PGA電路的實際增益與ADC電路的映射後增益的乘積，得到數字電路的期望増益；步驟S26，増加數字電路的増益，使數字電路的映射後増益接近但是不超過所述數字電路的期望増益。
下面結合具體實例進行說明。例如為了獲得エ藝修正係數，使PGA電路以5倍的增益理論值進行放大，經過測量發現，PGA電路輸出的増益實際值僅為4. 5，這樣獲得的エ藝修正係數為O. 9。執行步驟S22，基於PGA電路的エ藝修正係數修正PGA電路的映射後增益的步驟包括通過エ藝修正係數乘以PGA電路的映射後增益，獲得PGA電路的實際增益。例如エ藝修正係數為O. 9，執行步驟S21得到的PGA電路的映射後增益為4，那麼PGA電路的實際增益為3. 6。
本實施例中，基於增益實際值與増益理論值的比值獲得エ藝修正係數，在進行增益映射時基於所述エ藝修正係數獲得PGA電路的實際增益。這樣，在後續進行ADC電路的増益映射和數字電路的増益映射時，基於所述PGA電路的實際增益計算其他放大電路的期望增益，可以減小PGA電路的エ藝偏差造成的增益誤差。需要說明的是，本發明還適用於其他類型的放大器，在上述兩個實施例中在進行增益映射時均先映射PGA電路的增益，再映射ADC電路的增益，最後映射數字電路的增益，並且映射時使各放大電路的映射後増益接近但是不超過所述絕對增益，這樣增益映射後PGA電路的增益最大。這是基於PGA電路、ADC電路、數字電路的特點進行的。因為PGA電路可提供比較大的増益，而ADC電路能夠提供的増益比較小，同樣的數字電路也只適用於増益比較小的情況。在對其他類型的放大器進行增益映射時也可基於各放大器的特點，對上述實施例増益映射的步驟進行相應地修改、變形和替換。相應地，本發明還提供一種圖像傳感器的増益轉換映射裝置，參考圖4，示出了本發明圖像傳感器的増益轉換映射裝置一實施例的示意圖。圖像傳感器包括像素和電路單元，所述電路単元用於處理像素單元輸出的電壓信號，用於將所述電壓信號轉換為圖像信息，並輸出圖像。本實施例中，所述電路單元包括用於進行增益控制的AGC電路2，還包括具有放大功能的電路=PGA電路3、ADC電路4和數字電路5，所述AGC電路2用於調整所述多級放大電路的增益。本實施例增益轉換裝置I包括增益轉換電路11，與所述AGC電路2相連，用於接收AGC電路2發送的相對增益，根據函數關係將所述相對増益轉換為絕對增益，所述函數關係能夠基於エ藝偏差進行調節；增益映射電路12，與所述增益轉換電路相連11、PGA電路3、ADC電路4和數字電路5均相連，用於將所述絕對增益映射為與所述PGA電路3、ADC電路4和數字電路5相對應的放大電路的増益。本實施例増益轉換映射裝置中，增益轉換電路中的函數關係可以基於エ藝偏差進行調節，以防止エ藝偏差造成的増益不單調的問題。參考圖5，示出了本發明增益轉換裝置一實施例的示意圖。所述增益轉換電路11包括轉換單元112、存儲單元111和調節單元113，其中，所述存儲単元111，用於存儲相對增益和絕對增益的函數關係；所述轉換単元112，與所述自動增益控制電路2和存儲單元111均相連，用於接收所述自動增益控制電路112發送的相對增益，根據所述存儲單元111中的函數關係獲取與所述相對增益相對應的絕對增益；
所述調節単元113，與所述存儲単元111相連，用於根據エ藝偏差調節所述函數關係。本實施例中，所述函數關係為多段直線相連構成的折線關係，並且多段直線的斜率能夠基於エ藝偏差進行調節。具體地，所述存儲単元111包括多個第一可編程寄存器(圖未示)和多個第二可編程寄存器(圖未示)，其中，所述多個第一可編程寄存器，分別用於存儲所述多段直線的端點在相對增益方向上的呈等間隔排列的相對增益值；所述多個第二可編程寄存器，分別用於存儲所述多段直線的端點在絕對增益方向上的投影所代表的絕對增益值。
所述轉換単元112，用於在相對增益等於所述第一可編程寄存器中的相對增益值時，直接從所述第二可編程寄存器中獲取與所述相對増益對應的絕對增益值；還用於在相對增益不等於第一可編程寄存器中的相對增益值時，基於所述第二可編程寄存器中絕對增益值的插值，獲得與所述相對増益對應的絕對增益值。具體地，所述轉換単元112包括比較器和計算器，用於將從AGC電路2接收到的相對增益，與所述第一可編程寄存器中的存儲的相對增益進行一一比較，在相對增益等於所述第一可編程寄存器中的相對增益值時獲取相應的絕對增益值，在相對增益位於兩個相對增益值之間時，分別獲取所述兩個相對增益值對應的第一絕對增益值和第二絕對增益值，所述計算器用於計算第一絕對增益值和第二絕對增益值的插值，以所述插值作為絕對増益。所述調節単元113，與所述第二可編程寄存器用於在放大電路的増益實際值小於增益理論值時，調節第二可編程寄存器中的絕對增益值，以提高多段直線的斜率；還用於在増益實際值大於增益理論值時，調節第二可編程寄存器中的絕對增益值，以降低多段直線的斜率。所述調節單元113可以通過在現場可編程門陣列(Field — Programmable GateArray, FPGA)實現所述功能。結合參考圖2所示的函數關係圖，所述多段直線構成的折線關係為16段直線相連構成的折線函數關係，對應地，16段相連直線具有17個端點，相應地，所述增益轉換電路11還包括17個第一可編程寄存器和17個第二可編程寄存器，其中，所述17個第一可編程寄存器用於存儲呈等間隔排列的相對增益值，例如0、64、128……960、1023，所述17個第二可編程寄存器，用於存儲17個端點在絕對增益方向上的投影所代表的絕對增益值，例如g0、gl、g2......gl5、gl6。所述增益映射電路12包括一控制單元121，與所述PGA電路3、ADC電路4和數字電路5均相連，所述控制單元121用於增加PGA電路3的增益，使PGA電路3的映射後增益接近但是不超過所述絕對增益，並且，還將絕對增益除以PGA電路3的映射後増益，得到ADC電路4的期望増益；還用於增加ADC電路4的増益，使ADC電路4的映射後増益接近但是不超過所述ADC電路4的期望增益，並且，還將絕對增益除以PGA電路3的映射後增益與ADC電路4的映射後増益的乘積，得到數字電路5的期望増益；還用於增加數字電路5的増益，使數字電路5的映射後増益接近但是不超過所述數字電路5的期望増益。具體地,所述控制單元121可以是微控制單元(Micro Control Unit, MCU)。需要說明的是，由於PGA電路3容易存在較大的エ藝偏差，為了進一步彌補所述エ藝偏差所造成的增益誤差，優選實施例中，所述增益映射電路11還結合PGA電路3的エ藝偏差進行增益映射的過程。繼續參考圖3，所述增益映射電路12還包括與所述控制単元121相連的エ藝修正係數寄存器122，用於存儲エ藝修正係數，所述エ藝修正係數為PGA電路3的増益實際值與増益理論值的比值。所述控制單元121用於增加PGA電路3的增益，使PGA電路3的映射後增益接近但是不超過所述絕對增益，並且，還用於從エ藝修正係數寄存器122中獲取所述エ藝修正係數，並基於PGA電路3的エ藝修正係數修正PGA電路3的映射後增益，獲得PGA電路3的實際增益，將絕對増益除以PGA電路3的實際增益，得到ADC電路4的期望増益；還用於增加ADC電路4的増益，使ADC電路4的映 射後増益接近但是不超過所述ADC電路4的期望増益；並將絕對增益除以PGA電路3的實際增益與ADC電路4的映射後増益的乘積，得到數字電路5的期望増益；還用於增加數字電路5的増益，使數字電路5的映射後増益接近但是不超過所述數字電路5的期望増益。這樣，本實施例可以減小PGA電路3的エ藝偏差所帯來的增益誤差，防止出現增益的不單調現象。具體地，所述控制單元121通過エ藝修正係數與PGA電路的映射後增益的乘積，獲得PGA電路的實際增益。例如エ藝修正係數為O. 9，得到的PGA電路的映射後增益為4，基於兩者的乘積獲得PGA電路的實際增益為3. 6。綜上，本發明提供一種圖像傳感器的増益轉換映射方法和裝置，在進行增益轉換時可結合エ藝偏差進行調整，以防止エ藝偏差造成的增益誤差，優選地，在増益映射時也可以結合エ藝偏差進行映射，以進ー步減小增益誤差。本發明雖然以較佳實施例公開如上，但其並不是用來限定權利要求，任何本鄰域技術人員在不脫離本發明的精神和範圍內，都可以做出可能的變動和修改，因此本發明的保護範圍應當以本發明權利要求所界定的範圍為準。
權利要求
1.一種圖像傳感器的増益轉換映射方法，所述圖像傳感器包括自動增益控制電路和放大電路，其特徵在於，包括下列步驟 接收自動增益控制電路發送的相對增益； 根據函數關係將所述相對増益轉換為絕對增益，所述函數關係能夠基於エ藝偏差進行調節； 將所述絕對增益映射到放大電路，形成相應的放大電路增益。
2.如權利要求I所述的增益轉換映射方法，其特徵在於，所述函數關係包括直線關係、多段直線相連構成的折線關係或曲線關係。
3.如權利要求2所述的增益轉換映射方法，其特徵在於，所述函數關係為多段直線相連構成的折線關係時，所述多段直線的斜率能夠基於エ藝偏差進行調節。
4.如權利要求3所述的增益轉換映射方法，其特徵在於，所述多段直線的端點在相對増益方向上的投影呈等間隔排列，基於エ藝偏差調節多段直線的端點在絕對增益方向上的投影，以調節各段直線的斜率。
5.如權利要求3所述增益轉換映射方法，其特徵在於，調節各段直線的斜率的步驟包括 測量各放大電路的増益實際值； 比較各放大電路的增益實際值和增益理論值的相對大小； 如果各放大電路的増益實際值小於增益理論值，調節多段直線的端點在絕對增益方向上的投影，以提高各段直線的斜率； 如果各放大電路的増益實際值大於增益理論值，調節多段直線的端點在絕對增益方向上的投影，以降低各段直線的斜率。
6.如權利要求I所述增益轉換映射方法，其特徵在於，所述放大電路括PGA電路、ADC電路和數字電路三級放大電路，將所述絕對增益映射到放大電路，形成相應的放大電路增益的步驟包括 増加PGA電路的増益，使PGA電路的映射後増益接近但是不超過所述絕對增益； 將絕對増益除以PGA電路的映射後増益，得到ADC電路的期望増益； 增加ADC電路的增益，使ADC電路的映射後增益接近但是不超過所述ADC電路的期望増益； 將絕對増益除以PGA電路的映射後増益與ADC電路的映射後増益的乘積，得到數字電路的期望増益； 増加數字電路的増益，使數字電路的映射後増益接近但是不超過所述數字電路的期望増益。
7.如權利要求I所述增益轉換映射方法，其特徵在於，所述圖像傳感器包括PGA電路、ADC電路和數字電路三級放大電路，將所述絕對增益映射到放大電路，形成相應的放大電路増益的步驟包括 在進行映射之前，還包括測量PGA電路的增益實際值，並基於増益實際值與増益理論值的比值獲得エ藝修正係數； 所述將所述絕對増益映射為各放大電路的増益的步驟包括 増加PGA電路的増益，使PGA電路的映射後増益接近但是不超過所述絕對增益；基於PGA電路的エ藝修正係數修正PGA電路的映射後增益，獲得PGA電路的實際增益； 將絕對增益除以PGA電路的實際增益，得到ADC電路的期望增益； 增加ADC電路的增益，使ADC電路的映射後增益接近但是不超過所述ADC電路的期望増益； 將絕對増益除以PGA電路的實際增益與ADC電路的映射後増益的乘積，得到數字電路的期望増益； 増加數字電路的増益，使數字電路的映射後増益接近但是不超過所述數字電路的期望増益。
8.如權利要求7所述增益轉換映射方法，其特徵在於，基於PGA電路的エ藝修正係數修正PGA電路的映射後増益，獲得PGA電路的實際增益的步驟包括通過エ藝修正係數乘以PGA電路的映射後增益，獲得PGA電路的實際增益。
9.一種圖像傳感器的増益轉換映射裝置，所述圖像傳感器包括自動增益控制電路和放大電路，其特徵在於，所述增益轉換映射裝置包括 增益轉換電路，與所述自動増益控制電路相連，用於接收自動增益控制電路發送的相對增益；根據函數關係將所述相對増益轉換為絕對增益，所述函數關係能夠基於エ藝偏差進行調節； 増益映射電路，與所述增益轉換電路相連，用於將所述絕對増益映射到放大電路，形成相應的放大電路増益。
10.如權利要求9所述增益轉換映射裝置，其特徵在於，所述增益轉換電路包括轉換單元、存儲單元和調節單元，其中， 所述存儲単元，用於存儲相對增益和絕對增益的函數關係； 所述轉換単元，與所述自動增益控制電路和存儲單元均相連，用於接收所述自動増益控制電路發送的相對增益，根據所述存儲單元中的函數關係獲取與所述相對増益相對應的絕對增益； 所述調節単元，與所述存儲単元相連，用於根據エ藝偏差調節所述函數關係。
11.如權利要求9所述增益轉換映射裝置，其特徵在於，所述函數關係包括直線關係、多段直線相連構成的折線關係或曲線關係。
12.如權利要求10所述增益轉換映射裝置，其特徵在於，所述函數關係為多段直線相連構成的折線關係，所述調節単元，用於基於エ藝偏差調節多段直線的斜率，以調節所述函數關係。
13.如權利要求12所述增益轉換映射裝置，其特徵在於，所述存儲単元包括多個第一可編程寄存器和多個第二可編程寄存器，其中， 所述多個第一可編程寄存器，分別用於存儲所述多段直線的端點在相對增益方向上的呈等間隔排列的相對增益值； 所述多個第二可編程寄存器，分別用於存儲所述多段直線的端點在絕對增益方向上的投影所代表的絕對增益值； 所述調節単元與所述第二可編程寄存器相連，用於在放大電路的増益實際值小於增益理論值時，調節第二可編程寄存器中的絕對增益值，以提高多段直線的斜率；還用於在增益實際值大於增益理論值時，調節第二可編程寄存器中的絕對增益值，以降低多段直線的斜率。
14.如權利要求13所述增益轉換映射裝置，其特徵在於，所述轉換単元，用於在相對增益等於所述第一可編程寄存器中的相對增益值時，直接從所述第二可編程寄存器中獲取與所述相對増益對應的絕對增益值；還用於在相對增益不等於第一可編程寄存器中的相對增益值時，基於所述第二可編程寄存器中絕對增益值的插值，獲得與所述相對增益對應的絕對增益值。
15.如權利要求9所述增益轉換映射裝置，其特徵在幹， 所述放大電路包括PGA電路、ADC電路和數字電路三級放大電路，所述增益映射電路包括與所述PGA電路、ADC電路和數字電路均相連的控制單元，用於增加PGA電路的增益，使PGA電路的映射後増益接近但是不超過所述絕對增益，並且，還將絕對增益除以PGA電路的映射後増益，得到ADC電路的期望増益； 還用於増加ADC電路的増益，使ADC電路的映射後増益接近但是不超過所述ADC電路的期望増益，並且，還將絕對增益除以PGA電路的映射後増益與ADC電路的映射後増益的乘積，得到數字電路的期望増益； 還用於増加數字電路的増益，使數字電路的映射後増益接近但是不超過所述數字電路的期望増益。
16.如權利要求9所述增益轉換映射裝置，其特徵在於，所述圖像傳感器包括PGA電路、ADC電路和數字電路三級放大電路； 所述增益映射電路包括與所述PGA電路、ADC電路和數字電路均相連的控制単元，還包括與所述控制単元相連的エ藝修正係數寄存器，用於存儲エ藝修正係數，所述エ藝修正係數為PGA電路的増益實際值與増益理論值的比值； 所述控制単元用於增加PGA電路的増益，使PGA電路的映射後増益接近但是不超過所述絕對増益，並且，還用於從エ藝修正係數寄存器中獲取所述エ藝修正係數，並基於PGA電路的エ藝修正係數修正PGA電路的映射後增益，獲得PGA電路的實際增益，將絕對增益除以PGA電路的實際增益，得到ADC電路的期望増益； 還用於増加ADC電路的増益，使ADC電路的映射後増益接近但是不超過所述ADC電路的期望増益；並將絕對增益除以PGA電路的實際增益與ADC電路的映射後増益的乘積，得到數字電路的期望増益； 還用於増加數字電路的増益，使數字電路的映射後増益接近但是不超過所述數字電路的期望増益。
17.如權利要求16所述增益轉換映射裝置，其特徵在於，所述控制単元用於根據エ藝修正係數與PGA電路的映射後増益的乘積，獲得PGA電路的實際增益。
全文摘要
一種圖像傳感器的增益轉換映射方法和裝置，所述圖像傳感器包括自動增益控制電路和放大電路，所述方法包括下列步驟接收自動增益控制電路發送的相對增益；根據函數關係將所述相對增益轉換為絕對增益，所述函數關係能夠基於工藝偏差進行調節；將所述絕對增益映射到放大電路，形成相應的放大電路增益。所述裝置包括增益轉換電路，與所述自動增益控制電路相連，用於接收自動增益控制電路發送的相對增益；根據函數關係將所述相對增益轉換為絕對增益，所述函數關係能夠基於工藝偏差進行調節；增益映射電路，與所述增益轉換電路相連，用於將所述絕對增益映射為各放大電路的增益。本發明能減小工藝偏差所造成的增益轉換映射過程的誤差。
文檔編號H04N5/335GK102695009SQ20121016954
公開日2012年9月26日 申請日期2012年5月29日 優先權日2012年5月29日
發明者池國泉 申請人:崑山銳芯微電子有限公司