CMOS图像传感器新技术——C^3D

C3D(CMOS Color Captive Device)是新一代半导体成像技术,它不仅提高了像素设计技术,也改进了生产工艺.采用这种技术生产的0.25 μ mCMOS图像传感器能够在不牺牲性能的前提下增加晶体管的数量和占空因数(Fill Factor).除了增加像素设计的选择方案之外,还可实现更为复杂的功能和更低的功耗,并且在速度方面也很有优势.     

高速CMOS图像传感器的信号处理电路设计研究

随着科技的不断发展,我国高速摄影技术水平得到了明显提高,CMOS图像传感器在传统传感器的基础技能上不断革新,因为具备诸多优点,受到了广大用户的欢迎。CMOS图像传感器与普通的传感器相比,只有在切换启动和停止时才会消耗电能,因此符合我国节能环保的概念,而且CMOS图像传感器在实际的使用过程中,由于散热少、污染少,被广泛的应用于我国各类工业的图像传输过程中。因此为了提升我国工业水平,使我国工业发展更加迅速,努力的提升高速CMOS图像传感器的技术研发水平,因此设计更加合理的信号处理电路非常必要。     

基于FPGA的CMOS图像感器IA_G3驱动电路的研究

在分析DALSA公司的IA_G3 COMS面阵传感器驱动时序基础上,设计了SPI模式的寄存器配置电路,实现了CMOS图像传感器的成像功能.通过开窗口技术,方便地实现了感兴趣区域图像的读出.选用现场可编程门阵列(FPGA)作为载体,使用VHDL语言对驱动时序发生器进行了硬件描述.采用Quartus II 7.1软件对所做的设计进行功能仿真后,将程序烧写入FPGA(ALTERA公司的EP2C20F484C8)内,对IA_G3图像传感器进行配置,实验结果表明,上述电路满足CMOS相机的驱动要求.     

CMOS图像传感器集成A/D转换器技术的研究

片上集成A／D转换器是CMOS图像传感器的关键部件,我们分析和比较了三类不同集成方式：芯片级,列级和象素级的原理,性能和特点。最后,展望了CMOS图像传感器上集成A／D转换器的未来发展趋势。     

SOI CMOS FPGA电路设计技术研究

介绍了基于SOI CMOS工艺平台的FPGA电路的设计；结合FPGA电路自身的特点，对电路从标准体硅CMOS工艺迁移到SOI CMOS工艺过程中，在逻辑、版图以及可靠性等方面所作的分析和实践进行了总结。     

基于Camera link接口的双目CMOS APS成像系统的研究

为满足大视场、多个图像传感器同时使用、多光电图像传感器成像系统的响应一致性等技术需求,设计了一种大视场的成像系统.将先进先出缓存(FIFO)应用到数据传输技术当中,保证了系统多种图像数据同步实时输出;在基于低压差分信号(LVDS)技术上同时采用Camera link接口协议,设计了一种低成本、高速、稳定、简易的双目半导体金属氧化物有源传感器(CMOSAPS)成像系统,并深入探讨了系统的基本组成和工作原理;利用可编程门阵列完成自上而下的模块设计;并对系统部分工作时序进行了仿真,并进行板上调试;结果表明,本设计方案满足系统的大视场需求,为后续的图像采集工作打下了坚实的基础.     

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。     

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。     

CMOS图像传感器内置电源模块的研究与设计

电源模块是CMOS图像传感器芯片的一个重要组成部分,其性能直接影响着芯片的功耗以及所拍摄画面的质量.文中从CMOS图像传感器的像素结构和列读出电路原理出发,提出了一种低功耗、可编程控制的电源模块设计思想,并采用0.18μm CMOS工艺完成了电路设计.Hspice仿真结果表明,电源模块在启动70ms后能够生成稳定、正确的电压,其平均功耗小于1mW.     

微光CMOS图像传感器读出电路研究

高性能的信号读出电路是微光CMOS图像传感器的重要组成部分,如何降低读出电路噪声,提高读出电路输出信号的信噪比成为读出电路设计的重点。本文设计了一种高增益低噪声的电容反馈跨阻放大器CTIA（Capacitive Trans impedanceAmplifier）与相关双采样电路CDS （Correlated Double Sampling）相结合的微光探测器读出电路。在CTIA电路中,采用T网络电容实现fF级的积分电容,并通过增益开关控制,来达到对微弱光信号的高增益低噪声读出。采用CSMC公司的0.5μm标准CMOS工艺库对电路进行流片,测试结果表明：在光电流信号为20~300 pA范围内,积分时间为20μs,该电路功能良好,信噪比（SNR）达到10,能应用于微光CMOS图像传感器。     

3D传感器的设计与研究

3D传感器是获取双视图画面的重要手段,在3D图像交互及机器人技术中有着重要的应用前景.根据人眼仿生学原理设计3D传感器结构,并研究现场可编程门阵列FPGA对双CMOS高分辨率图像的采集与处理方法,通过同步数据采集和轮序存储法完成3D图像的获取并实时显示.     

基于GL0816传感器的高速线阵CMOS相机系统设计

为了满足印刷等高端工业检测中物体快速运动,需要大幅面、高行频、高分辨率图像采集等要求,研发了一款微米级高分辨率、高速线阵工业相机。首先,介绍了高行频、高分辨率国产CMOS图像传感器GL0816的功能与特点。然后,基于该芯片设计了一套高速大幅面高分辨率线阵工业相机系统,该系统采用FPGA作为整个系统的控制核心,以DDR3LSDRAM作为图像缓存器,以GigE vision2.0协议为输出标准,以SFP+作为高速图像输出接口。最后,搭建相机系统测试环境,对所设计的相机进行系统测试。结果表明:该相机系统行分辨率为8 192,可连续采集2 000行作为一帧图像输出,行频为50kHz,动态范围为57.32dB,信噪比为40.95dB,具有实时图像采集功能。该相机系统具有大幅面、高帧频、高分辨率、高信噪比、宽动态范围等优点,适用于印刷检测行业快速运动目标捕获成像及图像实时显示。     

Wide dynamic range CMOS image sensor with in-pixel double-exposure and synthesis

A wide-dynamic-range CMOS image sensor (CIS) based on synthesis of a long-time and a short-time exposure signal in the floating diffusion (FD) of a five-transistor active pixel is proposed.With optimized pixel operation,the response curve is compressed and a wide dynamic range image is obtained.A prototype wide-dynamic-range CMOS image sensor was developed with a 0.18 μm CIS process.With the double exposure time 2.4 ms and 70 ns,the dynamic range of the proposed sensor is 80 dB with 30 frames per second (fps).The proposed CMOS image sensor meets the demands of applications in security surveillance systems.     

像素内两次曝光组合的宽动态范围CMOS图像传感器

提出了一种基于五管有源像素的宽动态范围CMOS图像传感器（CIS）,在像素内部的浮动节点处进行长曝光时间信号和短曝光时间信号的组合。通过优化像素操作,光电响应曲线得到了压缩,获得了宽动态范围图像。设计的CMOS图像传感器采用0.18μm CIS工艺进行了流片,测试结果表明在两次曝光时间分别为2.4ms和70ns,30帧每秒的帧频条件下,传感器的动态范围达到80dB,满足安防监视系统的应用需求。     

高分辨率双快门模式CMOS图像传感器控制电路的设计与仿真

主要介绍了一种可用于空间信息获取的高分辨率双快门模式CMOS图像传感器,分析比较了该CMOS图像传感器卷帘式和同步式两种快门模式的工作原理和特点,设计了两种快门模式的时序控制电路并进行了仿真和验证,结果表明了控制电路设计的正确性,并可适用于空间微纳型卫星的成像系统。     

基于FPGA的CMOS采集控制模块设计

文中研究一种基于FPGA和CMOS图像传感器的图像采集处理系统的实现方案。在FPGA硬件模块的基础上(采用的FPGA芯片是Altera CycloneⅢEP3C5E144C8N),通过SCCB串行总线写CMOS摄像头OV7670传感器中的寄存器,来控制OV7670的工作,然后FPGA根据同步信号采集原始图像,存储到SDRAM模块中,通过串行接口再传输到LCD液晶显示屏幕中。经实验验证,最终结果满足要求。     

3D真的来了吗?——三维结构光传感器漫谈

三维成像与传感技术作为感知真实三维世界的重要信息获取手段,为重构物体真实几何形貌及后续的三维建模、检测、识别等方面提供了数据基础。近年来,计算机视觉和光电成像技术的发展以及消费电子与个人身份验证对3D传感技术日益增长的需求促进了三维成像与传感技术的蓬勃式发展。2D摄像头向3D传感器的转变也将成为继黑白到彩色、低分辨率到高分辨率、静态图像到动态影像后的"第四次影像革命"。《红外与激光工程》本期策划组织的"光学三维成像与传感"专题,共包含高水平稿件20篇,其中综述论文15篇,研究论文5篇。这些论文系统介绍了光学三维成像传感领域热点专题的研究进展与最新动态,主题全面涵盖了当前三维光学成像领域的前沿研究方向:结构光三维成像、条纹投影轮廓术、干涉测量技术、相位测量偏折术、三维立体显示技术(全息显示、集成光场显示等)、三维成像传感技术与计算成像相关交叉领域(如三维鬼成像)等。而此文作为本期专栏的引子,概括性地综述了典型的三维传感技术,并着重介绍了三维结构光传感器技术的发展现状、关键技术、典型应用;讨论了其现存问题、并展望了其未来发展方向,以求抛砖引玉。     

Column readout circuit with improved offset mismatch and charge sharing for CMOS image sensor

High linearity and low noise column readout chain are two key factors in CMOS image sensor. However, offset mismatch and charge sharing always exist in the conventional column wise readout implementation, even adopting the technology of correlated double sample. A simple column readout circuit with improved offset mismatch and charge sharing for CMOS image sensor is proposed in this paper. Based on the bottom plate sampling and fixed common level method, this novel design can avoid the offset nonuniformity between the two buffers. Also, the single buffer and switched capacitor technique can effectively suppress the charge sharing caused by the varied operating point. The proposed approach is experimentally verified in a 1024 × 1024 prototype chip designed and fabricated in 55 nm low power CMOS process. The measurement results show that the linear range is extended by 20%, the readout noise of bright and dark fields is reduced by 40% and 30% respectively, and the improved photo response nonuniformity is up to 1.16%. Finally, a raw sample image taken by the prototype sensor shows the excellent practical performance.     

混合域实现图像块矩阵变换的CIS像素读出噪声分析

为了研究双存储像素的读出噪声对混合域实现图像块矩阵变换的CMOS图像传感器(CIS)产生的误差影响,对其进行噪声分析。结合双存储像素的工作时序,对实现图像块矩阵变换过程中由于多次采样和双路存储而增加的kTC噪声、源跟随器的1/f噪声和热噪声进行分析并建立数学模型,总结出双存储像素读出噪声对一次块矩阵变换的误差影响。以二维离散余弦变换为例,通过CHRT 0.35 m标准CMOS工艺电路仿真并结合matlab/simulink对比验证,得出增大存储电容、减小源跟随器宽长比可以降低由于像素读出噪声引起的误差。结果证明,此方法可以有效降低噪声,指导电路设计。