图像传感器的单步黑电平校准制造技术

公开了处理的实施例，该处理包括：接收多个偏移模拟信号，每个偏移模拟信号对应于像素阵列中的多个黑像素之一；为每个偏移模拟信号获得对应的数字值；计算数字值的均值；以及计算黑电平偏移，如果应用该黑电平偏移到数字值，则将使数字值的均值等于目标值。还公开了设备的实施例，该设备包括：与模拟信道耦合的模数转换器，用以从模拟信道接收偏移模拟黑像素信号，并用以为每个偏移模拟信号获得对应的数字值；与模数转换器耦合的电路和逻辑，用以对对应于黑像素的数字值求均值，并计算黑电平偏移，如果应用该黑电平偏移到黑像素的数字值，则将使黑像素数字值的均值等于目标值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及图像传感器校准，尤其但不排他地涉及图像传感器的单步黑电平(black level)校准。
技术介绍
诸如CMOS或CXD传感器的图像传感器是由单独像素的阵列组成的，每个像素收集 入射到该图像传感器上的光子。每个像素收集光子的数目被通过光电二极管转换为电荷， 该电荷随即被转换为模拟电压，被放大，并通过模数转换器被转换为数字值，因而从单独像 素获得的信息可通常被数字信号处理器处理成最终的数字图像。大多数图像传感器需要在使用前进行某种形式的校准，以使得从图像传感器获得 的数据可以被用于生成数字图像，该图像如实再现了捕捉图像的场景或物体的光学特性 (亮度，颜色等)。一些校准可被执行一次，并对图像传感器的每次后续使用保持有效，但 是，其他校准必须为图像传感器的每一次使用被执行。黑电平校准是一种通常为图像传感 器每次使用被执行的校准。如其名字所暗示的，黑电平校准的目的是为了确定图像传感器 的黑电平；黑电平校准有效的确立一个阈值，在该阈值之下，从图像传感器获得的数字数据 值将被看作代表一个黑电平——或，换言之，代表无光或显著缺光。该阈值随即被用于调整 从阵列中其他像素捕获的值。准确的黑电平校准有助于得到在阴影区域具有全对比(full contrast)和细微细节的数字照片。如果黑电平太低，那么在暗区域的信息可能会丢失；如 果黑电平太高，则可能牺牲信号范围。现今，图像传感器的黑电平校准基于黑像素的均值被迭代实施。为了执行该校准， 数据从图像传感器的黑像素被读出并求均值，模拟调整被计算以驱动该均值趋向于预定 值。通过使用计算出的模拟调整值，已调整的图像随即被捕获并求均值，另一调整值被算出 以再次驱动黑均值趋向于预定值。这一迭代过程继续执行直到该黑均值达到所需值为止。按照现今方法执行的黑电平校准具有一些缺点，其中最明显的是该过程的迭代 性。因为在每次图像传感器被用于捕捉图像时都必须执行黑电平校准，所以迭代校准明显 减慢了图像传感器捕捉图像的能力。其他问题也同样存在，例如，做模拟调整的内在不准确 性。
技术实现思路
公开了处理的实施例，该处理包括接收多个偏移模拟信号，每个偏移模拟信号对 应于像素阵列中多个黑像素的一个；获得每个偏移模拟信号的对应数字值；计算该数字值 的均值；以及计算黑电平偏移，如果将该黑电平偏移应用到该数字值，则将使数字值的均值 等于目标值。还公开了设备的实施例，该设备包括与模拟信道耦合的模数转换器，用以接 收来自模拟信道的偏移模拟黑像素信号，并获得每个偏移模拟信号的对应数字值；与模数 转换器耦合的电路和逻辑，用以求对应于黑像素的数字值的均值并计算黑电平偏移，如果 应用该黑电平偏移到黑像素的数字值，则将使黑像素的数字值等于目标值。附图说明通过参考下述附图描述了非限制性并且非穷尽的本专利技术实施例，其中，除非明确 说明，贯穿各个视图中，相似的标号指相似的部件。图IA是二维图像传感器实施例的示意平面图。 图IB是示出诸如图IA所示的图像传感器的输出的实施例的图。图2是示出用于执行黑电平校准的设备的实施例的示意框图。图3A到图3C是示出诸如图1所示的图像传感器的单步黑电平校准的实施例的 图。图4是系统实施例的示意框图，该系统包括用于图像传感器黑电平校准的设备的 实施例。具体实施例方式此处说明了用于图像传感器黑电平校准的设备，系统和方法的实施例。在下列描 述中，描述了众多具体细节以提供对本专利技术实施例的完整理解。但是，本领域技术人员将认 识到，本专利技术可无需一个或多个具体细节而被实现，或通过其他方法，部件，材料等实现。在 其他实例中，已知的结构，材料或操作并未被具体显示或描述，但是其也包含在本专利技术范围 内。贯穿本专利技术的提及“一个实施例”或“实施例”意思是与该实施例一同描述的一个 特定特性，结构或特征被包括在本专利技术的至少一个实施例中。因此，本专利技术中出现的短语 “在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定完全提及同一实施例。另外，特定特性，结构 或特征可通过任意合适的方式组合在一个或多个实施例中。图IA示意性地示出图像传感器100的实施例。图像传感器100包括二维像素阵 列，该阵列具有布置在行102和列104中的多个像素。图像传感器100包括用于校准的黑 像素行106。黑像素106被设计为防止光到达像素的光检测区域。在一个实施例中，黑像 素106可被诸如金属的不透光材料所覆盖，因而，没有光可达像素的光检测区域。在其他实 施例中，其他方法可被用于防止光到达像素的光检测区域；例如，遮板(shutter)可被用于 堵住一个或多个行或列的像素，因而它们接收不到任何光。示出的像素阵列是均勻定型的， 但在其他实施例中，该阵列可具有不同于示出的布置并可以包括比示出的有更多或更少像 素，行及列。另外，虽然示出的实施例是彩色图像传感器，其包括设计用于在可见光谱部分 捕捉图像的红(R)，绿(Gr)和蓝(B)像素，但在其他实施例中，图像传感器可以是CMY传感 器或黑白图像传感器和/或设计用于在诸如红外或紫外的不可见光谱部分捕捉图像的图 像传感器。图IB示出了来自诸如图像传感器100的图像传感器的输出的实施例。在该图中， 横轴代表每个像素的X位置，而纵轴代表每个像素的模拟输出的亮度I，该亮度可利用各种 物理量(诸如，电流，电压或电荷)被表征和测量。来自正常像素(即，非黑像素)108的输 出在图中以开符号(X)绘制，而从黑像素106来的输出以闭符号( )绘制。因为黑像素 106不接收任何光，所以理论上它们应该没有输出；换言之，每个来自黑像素的输出(被称 为图像传感器100的“黑电平”)应该在亮度等级上是零。但是一些因素(例如包括生产缺陷和/或各个像素内晶体管和其他元件间的电流泄漏)导致黑像素106具有不为零的输出，该输出继而导致需要图像传感器100的黑电平校准。图2示出设备200的实施例，该设备用以为诸如图像传感器100的图像传感器执 行高速单步黑电平校准。设备200包括图像传感器，该图像传感器包括与模拟信道204耦 合的像素阵列202。模拟信道204还与模数转换器(ADC) 206耦合，该模数转换器继而与黑 电平校准(BLC)模块207中的组件耦合。黑电平校准模块207包括两个主要组件(模数转 换器206与这两个主要组件耦合)BLC行均值计数器208和偏移调整器212.同时还与BLC 行均值计数器208和偏移调整器212耦合的是组件211，该组件可以对BLC行均值计数器的 输出数据执行数学运算。像素阵列202可以是任何种类的包括黑像素的像素阵列；在一个实施例中，像素 阵列202可以与上文跟图像传感器100 —起描述的像素阵列(参见图1A) 一样或相似。与 图像传感器100 —样，在不同的实施例中，像素阵列202可以包括一个或多个上述对图像传 感器100的变更。模拟信道204与像素阵列202耦合用以从像素阵列202中的每个像素接收并调整 模拟信号。在不同实施例中，模拟信道204可以包括各种组件以调整模拟信号，该组件诸如 过滤器，放大器，偏移电路，自动增益控制器等。除了其他信号调整功能以外，模拟信道204 还可被用于给从像素阵列202每个像素中收到的模拟信号添加偏移。在一个实施例中，模 拟信道204可对从像素阵列202接收到的模拟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理，包括：接收多个偏移模拟信号，每个偏移模拟信号对应于像素阵列中的多个黑像素之一；获得每个偏移模拟信号的对应数字值；计算所述数字值的均值；以及计算黑电平偏移，如果将所述黑电平偏移应用到所述数字值，则将使所述数字值的均值等于目标值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-10-31 11/981,005一种处理，包括接收多个偏移模拟信号，每个偏移模拟信号对应于像素阵列中的多个黑像素之一；获得每个偏移模拟信号的对应数字值；计算所述数字值的均值；以及计算黑电平偏移，如果将所述黑电平偏移应用到所述数字值，则将使所述数字值的均值等于目标值。2.如权利要求1所述的处理，其中，所述目标值等于或大于零。3.如权利要求1所述的处理，还包括接收多个偏移模拟信号，每个偏移模拟信号对应于所述像素阵列中的多个非黑像素之 获得来自非黑像素的每个偏移模拟信号的对应数字值；以及 将所述黑电平偏移应用到对应于非黑像素的数字值。4.如权利要求3所述的处理，其中，将所述黑电平偏移应用到对应于非黑像素的数字 值包括将所述黑电平偏移加到对应于每个非黑像素的数字值上。5.一种设备，包括与模拟信道耦合的模数转换器，用以从所述模拟信道接收偏移模拟黑像素信号，并用 以获得每个偏移模拟信号的对应数字值；与所述模数转换器耦合的电路和逻辑，用以 求对应于黑像素的数据值的均值，以及计算黑电平偏移，如果将所述黑电平偏移应用到黑像素的数...

【专利技术属性】
技术研发人员：代铁军，骆晓东，许祥琛，
申请(专利权)人：美商豪威科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]