本发明专利技术提供一种CMOS图像传感器的双模式精细增益配置装置及方法，可变采样电容阵列输入侧连接采样信号，输出侧连接反馈运算阵列，实现多种倍数的增益补偿，配合可变反馈电容和恒定反馈电容，能够显示1以下倍数的增益补偿，解决了现有增益配置的步进粗和仅支持正向配置的缺陷，实现精细步进增益和正负增益双向调整，根据实际情况增加可变采样电容阵列中开关电容的数量进而能够实现更高倍数的增益补偿，提高了通用性和精度；本方法，满足高质量成像对光线微弱变化的增益校准需求，提出增益校准算法流程，根据图像输出实际灰度值，通过对比本发明专利技术中真值表，确定增益校准配置和校准方法，步骤简单，可快速选择需要得可变采样电容阵列，实现增益补偿。实现增益补偿。实现增益补偿。
【技术实现步骤摘要】
一种CMOS图像传感器的双模式精细增益配置装置及方法
[0001]本专利技术涉及集成可编程增益放大器的CMOS图像传感器(CIS)的双模式精细增益配置装置，一种CMOS图像传感器的双模式精细增益配置装置及方法。
技术介绍
[0002]CMOS图像传感器被广泛应用于对地观测、目标监测、医疗检测等领域。为提升CMOS图像传感器对明暗光线的适应程度，通过在模拟前端配置具有增益可调功能的可编程增益放大器，可实现CMOS图像传感器在多种光照条件下的优质成像。传统的可编程增益放大器通常采用单一模式可变采样增益放大或者可变反馈增益放大，难以实现精细增益配置。可编程增益放大器增益的精细配置，可保障图像传感器更好的适应光线的微弱变化，实现成像质量提升。
[0003]现有技术中仅可实现增益倍数为1、2、3、4倍的增益配置，采用较少的电容数目无法实现增益的精细调整；或者仅可实现增益倍数为1，2，4倍的增益配置1.4倍的增肌配置，采用较少的电容数目无法实现增益的精细调整。
[0004]传统的可变采样或者可变反馈运算放大器，采用较少电容数目时，无法实现增益的精细调整，因此无法满足光线微弱变化对增益精细调整的要求。
技术实现思路
[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种CMOS图像传感器的双模式精细增益配置装置及方法
[0006]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0007]一种CMOS图像传感器的双模式精细增益配置装置，其特征在于，包括可变采样电容阵列，所述可变采样电容阵列输入侧连接采样信号，输出侧连接反馈运算阵列；
[0008]所述可变采样电容阵列包括多个并联的放大电容开关；
[0009]所述反馈运算阵列包括可变反馈电容、恒定反馈电容、复位信号和运算放大器；
[0010]所述可变反馈电容、恒定反馈电容、复位信号并联设置且跨接于运算放大器两个输入端；
[0011]所述采样信号接入像元。
[0012]进一步，所述放大电容开关数量不少于六个。
[0013]进一步，所述放大电容开关均包括一个开关和电容。
[0014]进一步，所述运算放大器正向端接入电压。
[0015]进一步，所述运算放大器的输出端为使能控制端口。
[0016]一种CMOS图像传感器的双模式精细增益配置方法，包括以下步骤：
[0017]S1：根据像元的图像输出绘制码密度图；
[0018]S2：根据码密度图计算平均灰度值，对比目标灰度值，若输出灰度值低于目标灰度值则增大增益，若输出灰度值高于目标灰度值则减小增益，并根据公式计算补偿值；
[0019]S3：采样阶段，对可变采样电容阵列中的放大电容开关采用二进制进行标号，形成多种开关关系；
[0020]S4：采样信号和复位信号的为高输出，像元输出复位信号，运算放大器连接电源，计算可变采样电容阵列产生多种开关关系的电容存储电荷量；
[0021]S5：转换阶段，采样信号的为高输出，复位信号的为低输出，像元输出光电信号，运算放大器连接电源，计算得到电容预存储电荷；
[0022]S6：根电荷守恒定律，采样阶段和转换阶段电荷守恒，得到增益计算公式，计算得到多种开关关系下的增益真值表；
[0023]S7：根据增益真值表选择适配的可变采样电容阵列开关关系，得到高质量成像。
[0024]进一步，所述S2中补偿计算公式为：
[0025][0026]P＝G*X≈Y；
[0027]其中，G为增益配制，G0为增益，X为输出灰度平均值，Y为输出目标平均灰度值，P为输出平均灰度值。
[0028]进一步，所述采样阶段和转换阶段的计算步骤为：
[0029]Q1＝(RESET
‑
V
CM
)
×
C
c
；
[0030]Q2＝(SIGNAL
‑
V
CM
)
×
C
c
‑
(PGA_OUT
‑
V
CM
)
×
C
f
；
[0031]Q1＝Q2；
[0032](RESET
‑
V
CM
)
×
C
c
＝(SIGNAL
‑
V
CM
)
×
C
c
‑
(PGA_OUT
‑
V
CM
)
×
C
f
；
[0033][0034]其中，Q1和Q2为可变采样电容阵列的实际电容量，RESET为像元输出的复位信号，V
CM
为运算放大器的输入电压，C
C
为可变采样电容阵列的容值，SIGNAL为像元输出的光电信号，C
f
为可变反馈电容的容值，PGA_ OUT为高质量图像输出。
[0035]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0036]本专利技术提供一种CMOS图像传感器的双模式精细增益配置装置及方法，配制装置采用可变采样电容阵列输入侧连接采样信号，输出侧连接反馈运算阵列，实现多种倍数的增益补偿，配合可变反馈电容和恒定反馈电容，能够显示1以下倍数的增益补偿，有效解决了传统增益配置的步进粗和仅支持正向配置的缺陷，实现精细步进增益和正负增益双向调整。本专利技术提供的增益配置方法，满足高质量成像对光线微弱变化的增益校准需求，提出增益校准算法流程，根据图像输出实际灰度值，通过对比本专利技术中真值表，确定增益校准配置和校准方法。本装置结构简单，且能够根据实际情况增加可变采样电容阵列中开关电容的数量进而能够实现更高倍数的增益补偿，通用性和精度均得到显著提高，本方法步骤简单，根据真值表可快速选择需要得可变采样电容阵列，即可实现增益补偿，方便快捷，且精度高。
附图说明
[0037]图1为本专利技术具体实施例中一种CMOS图像传感器的双模式精细增益配置装置结构
示意图；
[0038]图2为本专利技术具体实施例中增益配置装置的增益曲线；
[0039]图3为本专利技术具体实施例中码密度图；
[0040]图4为本专利技术具体实施例中双模式精细增益配置装置配置流程。
[0041]图中：可变采样电容阵列1反馈运算阵列2可变反馈电容20恒定反馈电容21复位信号22，运算放大器23采样信号3像元4。
具体实施方式
[0042]下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。
[0043]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种CMOS图像传感器的双模式精细增益配置装置，其特征在于，包括可变采样电容阵列(1)，所述可变采样电容阵列(1)输入侧连接采样信号(3)，输出侧连接反馈运算阵列(2)；所述可变采样电容阵列(1)包括多个并联的放大电容开关；所述反馈运算阵列(2)包括可变反馈电容(20)、恒定反馈电容(21)、复位信号(22)和运算放大器(23)；所述可变反馈电容(20)、恒定反馈电容(21)、复位信号(22)并联设置且跨接于运算放大器(23)两个输入端；所述采样信号(3)接入像元(4)。2.根据权利要求1所述一种CMOS图像传感器的双模式精细增益配置装置，其特征在于，所述放大电容开关数量不少于六个。3.根据权利要求1所述一种CMOS图像传感器的双模式精细增益配置装置，其特征在于，所述放大电容开关均包括一个开关和电容。4.根据权利要求1所述一种CMOS图像传感器的双模式精细增益配置装置，其特征在于，所述运算放大器(23)正向端接入电压。5.根据权利要求1所述一种CMOS图像传感器的双模式精细增益配置装置，其特征在于，所述运算放大器(23)的输出端为使能控制端口。6.一种CMOS图像传感器的双模式精细增益配置方法，其特征在于，基于权利要求1
‑
5所述一种CMOS图像传感器的双模式精细增益配置装置，包括以下步骤：S1：根据像元(4)的图像输出绘制码密度图；S2：根据码密度图计算平均灰度值，对比目标灰度值，若输出灰度值低于目标灰度值则增大增益，若输出灰度值高于目标灰度值则减小增益，并根据公式计算补偿值；S3：采样阶段，对可变采样电容阵列(1)中的放大电容开关采用二进制进行标号，形成多种开关关系；S4：采样信号(3)和复位信号(22)为高输出，像元(4)输出复位信号，运算放大器(23)连接电源，计算可变采样电容阵列(1)产生多种开关关系的电容存储电荷量；S5：转换阶段，采样信号(3)为高输出，复位信号(22)的为低输出，像元(4)输出光电信号，运算放大器(23)连接电源，计算得到电容预存储电荷；S6：根电荷守恒定律，采样阶段和转换阶段电...
【专利技术属性】
技术研发人员：李婷，何杰，曹天骄，徐晚成，袁昕，张曼，崔双韬，雷婉，杨靓，李海松，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。