一种新型大动态范围CMOS图像传感器

提出了一种具有新型像素结构的大动态范围CMOS图像传感器,通过调整单个像素的积分时间来自适应不同的局部光照情况,从而有效提高动态范围。设计了一种低延时、低功耗、结构简单的新型pixel级电压比较器及基于可逆计数器的时间-电压编码电路。采用0.6μm DPDM标准数字CMOS工艺参数对大动态范围像素单元电路进行仿真,积分电容电压Vcint与光电流呈良好的线性关系,其动态范围可达126dB。在3.3V供电电压下,单个像元功耗为2.1μW。     

低功耗高动态范围CMOS图像传感器的设计

设计了一种低功耗高动态范围的CMOS图像传感器16×16像素阵列电路,采用条件重置的方法,钟控比较器的低功耗设计及相关时序电路的优化,在扩展CMOS图像传感器的动态范围下,极大地降低了系统的功耗.实验表明,基于标准CSM 0.35μm 2P4M CMOS工艺,用HSPICE仿真,动态范围最大可以达到普通传感器的4倍,在3.3 V下每列功耗仅为6.6μW.     

一种用于CMOS图像传感器的高动态范围Sigma-Delta调制器

介绍了一种采用Tower 180 nm CMOS工艺设计的高动态范围Sigma-Delta调制器,该调制器用于CMOS图像传感器的高动态范围读出电路。分析了调制器动态范围的主要影响因素,采用基于Cascode反相器的自调零积分器,得到较大的积分器输出摆幅和积分增益。为了降低功耗,加入动态偏置型比较器,使该调制器具有高动态范围和低功耗的优势。加入瞬态噪声的调制器后仿真结果表明,在等效带宽16 kHz内,1.8 V电源电压和4 MHz的采样时钟下,调制器的动态范围为103 dB,功耗仅为356μW。该调制器满足CMOS图像传感器的高动态范围要求。     

一种适用于昼夜兼容CMOS图像传感器的动态范围拓展方法

为了提高CMOS图像传感器的动态范围并应用于昼夜兼容成像,提出了一种新的动态范围拓展方法。该方法在像素中设置多个复位屏障,以延长曝光过程中光电二极管的饱和时间,同时通过在不同成像环境中切换像素积分电容大小,提高微光成像时的响应灵敏度和强光成像时的满阱容量,从而实现昼夜兼容高动态成像。经MATLAB仿真证明,该方法可将传统CMOS图像传感器的动态范围从61 dB拓展到102 dB。     

基于时间域读出的大动态范围CMOS图像传感器

设计了一款基于时间域读出的大动态范围CMOS图像传感器。传感器基于一种新型的结构,其可在时间域下探测高输入光强,在模拟域下探测低输入光强。该设计在传统电容反馈式跨阻放大器(CTIA)的基础上,新增了时间域测量电路,在不改变原有积分过程的同时可实现连续的大动态范围。基于0.35μm,5V-CMOS工艺进行了256×1线列CMOS图像传感器流片,光电二极管面积为22.5μm×22.5μm,并对器件的光电特性进行了后仿真验证。仿真测试结果表明,基于时间域读出的图像传感器可实现96dB的大动态范围,且时间域和模拟域的两路输出信号可同步输出,功耗为7.98mW。     

CMOS图像传感器的设计考虑

由于CMOS图像传感器的应用,新一代图像系统的开发研制已经得到了极大的加快。这些芯片采用与调制解调器、传真机、便携式移动电话以及微处理器相同的设备制造,并且随着经济规模的形成,其生产成本也得到了降低。现在,CMOS图像传感器的画面质量已能够与CCD图像传感器相媲美了,这主要归功于图像传感器芯片设计的改进,以及亚微米级设计水平增加了像素内部新的功能。实际上CCMOS图像传感器更确切地说应当是一个图像系统。一个典型的CMOS图像传感器通常包含有：一个图像传感器核心（是将离散信号电平多路复用传送到一个单一的输出,…     

对指数采样CMOS图像传感器动态范围扩展方法的改进

为了进一步减少CMOS图像传感器的采样次数,系统分析了基于指数时间采样扩展CMOS图像传感器动态范围的基本方法,并对其进行了改进,提出了通过合理选取采样时间,可以进一步减少采样次数的方法.在此基础上,提出了一种新型的电路实现结构,采用此方法在每个积分周期采样N/2 1次(N为大于零的偶数),最大可以扩展CMOS图像传感器动态范围2N倍,较以往的方法减少采样N/2次.最后,在CSM 0.35μm 2P4M 3.3V的工艺下,利用Hspice软件进行仿真实验,证明了此方法的有效性.     

大动态范围CMOS图像传感器指数时间采样电路的改进

分析了现有指数时间采样重置电路的结构和写SRAM的工作时序,设计了一种新型的单稳态脉冲生成电路,加入到像素电路中形成新的SRAM写模式.采用此方法使得单个像素的平均写SRAM次数由2-1/2N次降为1次,消除了大动态范围CMOS图像传感器中SRAM的无效写操作.在CSM 0.35μm 2P4M 3.3V的工艺条件下,利用Cadence Spectre和Hspice工具分别对单稳态脉冲电路和改进后的像素电路进行了仿真实验,证明了此方法的有效性.     

高帧频大动态范围CMOS图像传感器时序控制电路的设计与实现

本文主要论述了CMOS图像传感器时序控制电路的系统设计和实现方法.针对双采样结构的图像传感器,分析了常用的并行式曝光方式和滚筒式曝光方式两种时序控制方法及其具体实现过程,并根据时序控制电路的功能仿真和在FPGA上的验证结果,对二者进行了比较,证明了这两种方法的可行性.     

新型CMOS图像传感器

本文简要介绍日本东芝公司的数码照相机所采用的CMOS图像传感器并将之与CCD图像传感器作了对比。     

An Improved Global Shutter Pixel with Extended Output Range and Linearity of Compensation for CMOS Image Sensor

An improved global shutter pixel structure with extended output range and linearity of compensation is proposed for CMOS image sensor. The potential switching of the sample and hold capacitor bottom plate outside the array is used to solve the problem of the serious swing limitation, which will attenuate the dynamic range of the image sensor. The non-linear problem caused by the substrate bias effect in the output process of the pixel source follower is solved by using the mirror FD point negative feedback self-establishment technology outside the array. The approach proposed in this paper has been verified in a global shutter CMOS image sensor with a scale of 1024×1024 pixels. The test results show that the output range is expanded from 0.95V to 2V, and the error introduced by the nonlinearity is sharply reduced from 280mV to 0.3mV. Most importantly, the output range expansion circuit does not increase the additional pixel area and the power consumption. The power consumption of linearity correction circuit is only 23.1μW, accounting for less than 0.01％ of the whole chip power consumption.     

CMOS图像传感器研究

结合CMOS图像传感感器的研究背景,从5个方面对CMOS图像传感器与CCD图像传感器的优缺点进行了比较,重点分析了CMOS图像传感器的结构、工作原理以及影响传感器性能的主要因素,并给出了相应的解决方法。最后,预测CMOS图像传感器的技术发展趋势。     

320×240 Pixels CMOS Digital Image Sensor with Wide Dynamic Range

A 320×240 CMOS image sensor is demonstrated,which is implemented by a standard 0.6 μm 2P2M CMOS process.For reducing the chip area,each 2×2-pixel block shares a sample/hold circuit,analog-to-digital converter and 1-b memory.The 2×2 pixel pitch has an area of 40 μm×40 μm and the fill factor is about 16%.While operating at a low frame rate,the sensor dissipates a very low power by power-management circuit making pixel-level comparators in an idle state.A digital correlated double sampling,which eliminates fixed pattern noise,improves SNR of the sensor, and multiple sampling operations make the sensor have a wide dynamic range.