[发明专利]CMOS传感器中感光二极管的光能转化增益选择方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及CMOS传感器，尤其涉及CMOS传感器中感光二极管的光能转化增益选择方法及装置。

背景技术

集成电路技术已经深入各个领域。在成像领域，CCD与CMOS传感器是被普遍采用的两种图像传感器，两者都是利用感光二极管(photodiode)进行光电转换，将图像转换为数字数据，其主要差异在于数字数据传送的方式不同。CCD传感器中每一行中每一个象素的电荷数据都会依次传送到下一个象素中，由最底端部分输出，再经由传感器边缘的放大器进行放大输出；CMOS传感器中，每个象素都会邻接一个放大器及A/D转换电路，用类似内存电路的方式将数据输出。与传统的CCD技术相比，CMOS传感器能更好地满足用户在各种应用中不断提升的品质要求，如更加灵活的图像捕获、更高的灵敏度、更宽的动态范围、更高的分辨率、更低的功耗以及更加优良的系统集成等，因此被人们普遍看好。

CMOS传感器成像的主要构成是像素。像素的数量、大小和间隔决定了成像器件产生的图像的分辨率。通过将入射光光子转换成电流信号产生像素，一般每个像素产生的信号都非常小，需通过调整光电转化增益来改变像素信号强度。

在行方式曝光的CMOS传感器中，以日光灯作为光源获取图像数据时会产生黄带，其根本原因是照在不同行上像素的光能量不同，引起图像亮度的不同。由于日光灯采用了50/60HZ的电源，产生的光能量是100/120HZ的半圆波形。为了使不同行之间所接受的能量相同，使得每一行即使曝光开始点不同，但是所接受的光能量是相同的，曝光时间必须是光能量周期的整数倍时间。但外部光强很强的情况下，就会造成图像过曝。如果此时感光二极管的光能转化增益较低，就能比较好的解决这个问题。

暗光下的灵敏度是传感器的另一个重要指标，灵敏度越高，细节表现力就越好。此时要求感光二极管的光能转化增益越高越好。

如何解决高光下的黄带与暗光下的灵敏度不够这对难以调和的矛盾，成了本领域技术人员亟待解决的难题。

授权公告号为CN100361020C的中国专利中，披露了更多相关内容。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种CMOS传感器中感光二极管的光能转化增益的选择方法及装置，能根据不同的光强，智能化地选择合适的光能转化增益。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种CMOS传感器中感光二极管的光能转化增益选择方法，包括：

计算光强值，所述光强值与图像亮度Y、曝光时间TEXP、感光二极管的当前光能转化增益FD以及第二增益GAIN有关；

从所述感光二极管具备的光能转化增益系列中选择与所述光强值匹配的光能转化增益；所述光能转化增益系列至少包括两种光能转化增益。

可选的，所述的计算光强值包括以下步骤：

统计图像的R、G、B分量，得到所述的图像亮度Y；

根据图像亮度Y、曝光时间TEXP、感光二极管的当前光能转化增益FD以及第二增益GAIN，计算得到光强信息light；

对N帧图像的光强信息light值取平均值，得到所述的光强值，所述N为自然数。

可选的，所述的统计图像的R、G、B分量，根据公式：Y=a|R+b|G+c|B计算，a、b、c为正实数且a+b+c=1。

可选的，a为0.299，b为0.587，c为0.114。

可选的，所述的计算得到光强信息light，根据公式：

light=log₂Y-log₂TEXP-log₂FD-log₂GAIN+M计算，所述M为自定义实数。

可选的，所述的M为40。

可选的，所述的N的大小，由选择光能转化增益的频率决定。

可选的，所述的图像亮度Y的范围为1~1023，所述的曝光时间TEXP的范围为1~（256*582*908），所述的光能转化增益FD的范围为1~10，所述的第二增益GAIN的范围为1~51。

可选的，所述的第二增益GAIN包括模拟增益、数字增益。

可选的，所述的从所述感光二极管具备的光能转化增益系列中选择与所述光强值匹配的光能转化增益，包括：

根据所述光能转化增益系列包括的光能转化增益，设置光强阈值，所述光能转化增益与所述光强阈值的数量比为（n+1）：2n，n为自然数；