[发明专利]图像传感器的增益转换映射方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及图像传感器领域，尤其涉及一种图像传感器的增益转换映射方法和装置。

背景技术

图像传感器属于光电产业里的光电元件类，随着数码技术、半导体制造技术以及网络的迅速发展，目前市场和业界都面临着跨越各平台的视讯、影音、通讯大整合时代的到来，勾划着未来人类的日常生活的美景。因此，图像传感器的相关产品成为当前以及未来业界关注的对象，吸引着众多厂商投入。

以CMOS图像传感器（互补型金属氧化物图像传感器）为例，CMOS图像传感器包括矩阵式排布的多个像素以及与多个像素均相连的电路单元。其中，像素用于将接收到的光信号转换为输出电压；电路单元，用于对所述输出电压进行调整和处理，基于所述输出电压形成图像。

需要说明的是，每个像素的输出电压和所述像素点对应的曝光亮度和曝光时间成正比，而所述输出电压经过电路单元中若干级放大电路的放大，之后由模数转换（ADC）电路转换成数字信号，在形成数字信号之后，在数字电路中还可以乘上一系数以微调图像的亮度，以获得亮度稳定的图像。

具体地，CMOS图像传感器在输出图像之前，信号会经过三级放大。其中，第一级放大电路为可变增益放大器（Programmable Gain Amplifier，PGA），对应的增益称为PGA增益，其优点是能够提供比较大的增益，但是精度比较差，误差也可能比较大。第二级放大电路为模数转换器（Analog to Digital Converter，ADC），通过调整ADC的满幅值电压也可以达到放大的功能，对应的增益称为ADC增益，其优点是精度较高，但是能够提供的增益比较小，并且增益的计算比较复杂。最后一级为数字增益，即在模数转换完成后，在数字电路中用乘法器乘上一个系数，其数字增益的好处的精度高，误差小，但是如果增益越大输出的图像质量越差，所以只适用于增益比较小的情况。

在所述电路单元中还包括自动增益控制电路（Automatic Generation Control，AGC），用于根据输出图像亮度调整增益的大小来保持输出图像的稳定。如果AGC电路集成于图像传感器芯片，那增益调整实现起来就比较容易，但是对于有些图像传感器产品，AGC电路设置于另一数字信号处理器（Digital Signal Processing，DSP）芯片上。为了实现DSP芯片与CMOS图像传感器芯片的配合使用，DSP芯片中的AGC电路在需要调整增益大小时，通常会输出一数值，所述数值越小，表示增益越小，所述数值越大，表示增益越大。例如，如果输出的数值为8位，那么0就表示最小的增益，255就表示最大的增益。至于0或者255表示多少倍的增益，则由CMOS图像传感器芯片来决定，所述代表增益的数值称为相对增益。

当位于DSP芯片中的AGC电路需要调整增益大小时，将表示相对增益的数值传送至CMOS图像传感器芯片，CMOS图像传感器芯片中的增益映射电路根据这个数值的大小，形成相应的放大电路增益：PGA增益，ADC增益和数字增益，这个过程称为增益的映射。在增益的映射过程中，需保证所述PGA增益、ADC增益和数字增益的乘积与AGC电路的相对增益相匹配。

需要说明的是，增益的映射过程中必须保证增益的单调性，也就是说，AGC电路传送来的数值越大，那么三级增益的乘积必须越大，否则就会导致AGC电路无法正常工作，输出的图像很可能会出现忽明忽暗的震荡。然而，由于集成电路的制造中存在工艺偏差，PGA增益和ADC增益的实际值和理论值均会有一定的误差。所述工艺偏差容易影响增益的映射过程，无法保证增益的映射过程中增益的单调性，从而降低图像亮度的稳定性。

在公告号为CN1910903B的中国专利中公开了一种具有放大电路的图像传感器，但是所述中国专利中也没能解决上述问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种图像传感器的增益转换映射方法和装置，用于提高图像亮度的稳定性。

为解决上述问题，本发明提供一种图像传感器的增益转换映射方法，所述图像传感器包括自动增益控制电路和放大电路，包括下列步骤：接收自动增益控制电路发送的相对增益；根据函数关系将所述相对增益转换为绝对增益，所述函数关系能够基于工艺偏差进行调节；将所述绝对增益映射到放大电路，形成相应的放大电路增益。

可选地，所述函数关系包括：直线关系、多段直线相连构成的折线关系或曲线关系。

可选地，所述函数关系为多段直线相连构成的折线关系时，所述多段直线的斜率能够基于工艺偏差进行调节。