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低照度CMOS图像传感器技术 被引量：37
1
作者 姚立斌 《红外技术》 CSCD 北大核心 2013年第3期125-132,共8页
与其他固体微光器件相比,低照度CMOS图像传感器具有成本、功耗及体积优势,是固体微光器件发展的重要方向。但目前低照度CMOS图像传感器的微光性能还不能满足夜视应用要求。本文介绍了低照度CMOS图像传感器及提高其灵敏度的几种技术途径... 与其他固体微光器件相比,低照度CMOS图像传感器具有成本、功耗及体积优势,是固体微光器件发展的重要方向。但目前低照度CMOS图像传感器的微光性能还不能满足夜视应用要求。本文介绍了低照度CMOS图像传感器及提高其灵敏度的几种技术途径,采用低照度技术后CMOS图像传感器性能已接近实用要求。随着CMOS工艺技术的不断发展及低照度CMOS图像传感器研究的不断深入,在不远的将来,低照度CMOS图像传感器将成为固体微光器件的重要一员。 展开更多
关键词 图像传感器 低照度技术 cmos CCD
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一种用于CMOS图像传感器的数字校准Cyclic ADC设计
2
作者 郭振华 高静 《传感技术学报》 北大核心 2025年第7期1145-1154,共10页
针对CMOS图像传感器中列并行Cyclic ADC的精度被电容失配所限制的问题,提出了一种Cyclic ADC数字校准技术。该技术复用Cyclic ADC的电路模块,对Cyclic ADC自身的数字校准参数进行精确的自测量,并使用自测量过程提取的数字校准参数,对AD... 针对CMOS图像传感器中列并行Cyclic ADC的精度被电容失配所限制的问题,提出了一种Cyclic ADC数字校准技术。该技术复用Cyclic ADC的电路模块,对Cyclic ADC自身的数字校准参数进行精确的自测量,并使用自测量过程提取的数字校准参数,对ADC进行数字校准,减小了电容失配对Cyclic ADC精度的影响,进而消除了由列并行Cyclic ADC电容失配带来的CMOS图像传感器条纹噪声问题。通过对Cyclic ADC数字校准参数进行多次自测量的方式,解决了随机噪声对校准参数自测量过程产生干扰这一问题。在110 nm CMOS工艺下设计了一款用于CMOS图像传感器的Cyclic ADC,该ADC采用了所提出的电容复用数字校准技术。对电路复用数字校准Cyclic ADC进行了仿真验证。仿真结果表明,当自测量次数为10时,所提出的数字校准技术可将具有5%电容失配的Cyclic ADC的有效位数提高5 bit,可有效降低电容失配对Cyclic ADC精度的影响。 展开更多
关键词 cmos图像传感器 Cyclic ADC 电路复用 数字校准
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基于粗细量化并行与TDC混合的CMOS图像传感器列级ADC设计方法 被引量：4
3
作者 郭仲杰 苏昌勖 +3 位作者 许睿明 程新齐 余宁梅 李晨 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期486-499,共14页
针对传统单斜式模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)和串行两步式ADC在面向大面阵CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像传感器读出过程中的速度瓶颈问题,本文提出了一种用于高速CMOS图像传感器的全并行ADC设计方... 针对传统单斜式模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)和串行两步式ADC在面向大面阵CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像传感器读出过程中的速度瓶颈问题,本文提出了一种用于高速CMOS图像传感器的全并行ADC设计方法.该方法基于时间共享和时间压缩思想,将细量化时间提前到粗量化时间段内,解决了传统方法的时间冗余问题;同时采用插入式时间差值TDC(Time-to-Digital Converter),实现了全局低频时钟下的快速转换机制.本文基于55-nm 1P4M CMOS工艺对所提方法完成了详细电路设计和全面测试验证,在模拟电压3.3 V,数字电压1.2 V,时钟频率250 MHz,输入电压1.2~2.7 V的情况下,将行时间压缩至825 ns,ADC的微分非线性和积分非线性分别为+0.6/-0.6LSB和+1.6/-1.2LSB,信噪失真比(Signal-to-Noise-and-DistortionRatio,SNDR)为68.271 dB,有效位数(Effective Numbers Of Bits,ENOB)达到11.0489 bit,列不一致性低于0.05%.相比现有的先进ADC,本文提出的方法在保证低功耗、高精度的同时,ADC转换速率提高了87.1%以上,为高速高精度CMOS图像传感器的读出与量化提供了一定的理论支撑. 展开更多
关键词 cmos图像传感器 列并行ADC 单斜式ADC 两步式 全并行 时间数字转换器
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面向超大面阵CMOS图像传感器的全局斜坡一致性校正方法 被引量：1
4
作者 许睿明 郭仲杰 +1 位作者 刘绥阳 余宁梅 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2952-2960,共9页
针对大面阵CMOS图像传感器(CIS)中存在的斜坡信号不一致性问题,该文提出一种用于CMOS图像传感器的斜坡一致性校正方法。该误差校正方法基于误差存储和电平移位思想,在列级读出电路中引入用于存储各列斜坡不一致性误差的存储电容,根据存... 针对大面阵CMOS图像传感器(CIS)中存在的斜坡信号不一致性问题,该文提出一种用于CMOS图像传感器的斜坡一致性校正方法。该误差校正方法基于误差存储和电平移位思想,在列级读出电路中引入用于存储各列斜坡不一致性误差的存储电容,根据存储的斜坡不一致性误差对各列的斜坡信号进行电平移位,确保斜坡信号的一致性。该文基于55 nm 1P4M CMOS工艺对提出的斜坡一致性校正方法完成了详细电路设计和全面仿真验证。在斜坡信号电压范围为1.4 V,斜坡信号斜率为71.908 V/ms,像素面阵规模为8 192(H)×8 192(V),单个像素尺寸为10μm的设计条件下,该文提出的校正方法将斜坡不一致性误差从7.89 mV降低至36.8μV。斜坡信号的微分非线性(DNL)为+0.001 3/–0.004 LSB,积分非线性(INL)为+0.045/–0.02 LSB,列级固定模式噪声(CFPN)从1.9%降低到0.01%。该文提出的斜坡一致性校正方法在保证斜坡信号高线性度,不显著增加芯片面积和不引入额外功耗的基础上,斜坡不一致性误差降低了99.53%,为高精度CMOS图像传感器的设计提供了一定的理论支撑。 展开更多
关键词 cmos图像传感器 列级固定模式噪声 斜坡产生电路 斜坡一致性校正方法
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航天用图像传感器研究现状及发展趋势
5
作者 刘昌举 焦金龙 +3 位作者 王振 蒋祥倩 杨洪 吕玉冰 《航天返回与遥感》 北大核心 2025年第3期61-73,共13页
相比于民用图像传感器,航天用图像传感器需要更高的精度、稳定性、可靠性和耐久性,需要适应极端的环境条件,如温度、压力和辐射等,所需材料特殊、结构复杂。近年来,航天用图像传感器取得了卓越的进步和发展,为大量航天任务进行光学测量... 相比于民用图像传感器,航天用图像传感器需要更高的精度、稳定性、可靠性和耐久性,需要适应极端的环境条件,如温度、压力和辐射等,所需材料特殊、结构复杂。近年来,航天用图像传感器取得了卓越的进步和发展,为大量航天任务进行光学测量提供了基础,被称为现代信息系统捕捉图像的“视网膜”。文章聚焦于航天用图像传感器,通过综合国内外文献和相关报道,着重介绍了CCD图像传感器和CMOS图像传感器(CIS)在航天遥感中的对地观测、对空观测以及航天器控制等应用方向的研究现状,探讨了航天用图像传感器所面临的挑战和发展趋势。 展开更多
关键词 航天遥感 CCD图像传感器 cmos图像传感器
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一种应用于高动态范围CMOS图像传感器的曝光控制技术 被引量：15
6
作者 李晓晨 姚素英 +1 位作者 黄碧珍 郑炜 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期328-332,共5页
针对提高CMOS图像传感器的动态范围,提出了一种新的组合滚筒式曝光技术。由目前现有的技术可知,多次滚筒式曝光一般选择在单帧的时间周期内完成。根据不同的曝光参数,CMOS图像传感器芯片输出不同的图像,然后再将其组合成一帧宽动态范围... 针对提高CMOS图像传感器的动态范围,提出了一种新的组合滚筒式曝光技术。由目前现有的技术可知,多次滚筒式曝光一般选择在单帧的时间周期内完成。根据不同的曝光参数,CMOS图像传感器芯片输出不同的图像,然后再将其组合成一帧宽动态范围的图像作为最后输出。本文提出的方法,通过充分利用滚筒式曝光时的空闲电路资源,有效地缩短了相邻图像间的时间间隔。这种方法将多次滚筒式曝光穿插进行,实现对目标图像的多次成像,从而有效提高了系统效率和输出响应速度。 展开更多
关键词 cmos图像传感器 安防监控 动态范围 滚筒式曝光 多次曝光
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CMOS图像传感器动态范围扩展技术 被引量：14
7
作者 裴志军 国澄明 +1 位作者 姚素英 赵毅强 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2003年第6期1-3,7,共4页
CMOS有源像素图像传感器动态范围的扩展可采用各种技术,如对数像素结构、横向溢出栅像素结构、多次曝光技术、局部曝光技术等,其中多次曝光技术在可获得大动态范围图像的同时,信噪比(SNR)较高。
关键词 cmos 图像传感器 有源像素 动态范围 曝光
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基于CMOS传感器的智能循迹小车图像识别技术研究 被引量：25
8
作者 王子辉 叶云岳 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期484-488,共5页
介绍了一种以Freescale公司HCS12单片机为核心控制单元的智能自循迹小车系统。为了使小车能沿既定轨迹快速行进,需要有灵敏的转向和快速的加减速响应,这取决于快速有效的图像提取和处理技术。该系统利用CMOS黑白摄像头获取图像对跑道路... 介绍了一种以Freescale公司HCS12单片机为核心控制单元的智能自循迹小车系统。为了使小车能沿既定轨迹快速行进,需要有灵敏的转向和快速的加减速响应,这取决于快速有效的图像提取和处理技术。该系统利用CMOS黑白摄像头获取图像对跑道路径进行识别,获得合适的轨迹参数,并通过图像滤波整形、轨迹提取、模糊控制、道路记忆等优化算法实现对舵机和驱动电机的精确控制,从而使得行进中的小车具有良好的转向调节能力和加减速响应。实验结果表明,该套设计方案简单可靠,具有较好的动态性能和鲁棒性,能使小车在风云变幻的大赛中跑出令人满意的成绩。 展开更多
关键词 图像处理 图像识别技术 采样与滤波算法 图像还原 cmos摄像头
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高速大像素CMOS图像传感器中钳位光电二极管形状设计的研究进展
9
作者 张文轩 程正喜 《半导体技术》 CAS 北大核心 2024年第6期514-523,共10页
采用钳位光电二极管(PPD)的CMOS图像传感器,由于其优异的性能,已成为图像传感领域中占主导地位的技术。然而,更大尺寸PPD的应用在电荷传输速度和效率方面存在挑战,特别是在微光、高速探测的场景中,传统的像素设计难以满足必要的性能标... 采用钳位光电二极管(PPD)的CMOS图像传感器,由于其优异的性能,已成为图像传感领域中占主导地位的技术。然而,更大尺寸PPD的应用在电荷传输速度和效率方面存在挑战,特别是在微光、高速探测的场景中,传统的像素设计难以满足必要的性能标准。一种有效的方法是通过PPD的形状设计来提升大像素性能。首先全面概述了产生PPD横向电场的两种机制:边缘电场设计和钳位电压调制,并探讨了基于这两种设计策略的各种设计改进。然后总结了传输栅-浮空扩散(TG-FD)节点收集结构及像素整体布局优化的相关研究进展。此外,还研究了PPD的形状设计对暗电流的影响。通过全面分析PPD形状设计中采用的方法,为提升大像素设计提供了参考。 展开更多
关键词 cmos图像传感器 大尺寸像素 横向电场 电荷转移 暗电流
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基于CMOS图像传感器的复合型中子照相电子学系统的研制
10
作者 田香凝 马毅超 滕海云 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2024年第2期284-291,共8页
针对高能物理实验中高通量、高性能的中子探测需求,本文提出了一种基于CMOS图像传感器的复合型中子照相电子学系统。该系统采用Kintex-7系列的FPGA作为系统逻辑处理的核心器件,利用SiPM的快响应为CMOS图像传感器提供快门触发,使其对光... 针对高能物理实验中高通量、高性能的中子探测需求,本文提出了一种基于CMOS图像传感器的复合型中子照相电子学系统。该系统采用Kintex-7系列的FPGA作为系统逻辑处理的核心器件,利用SiPM的快响应为CMOS图像传感器提供快门触发,使其对光纤光锥投影的中子光斑进行曝光。通过SiPM提供的粗位置信息确定CMOS传感器的感兴趣区域,读出数据传输至上位机进行显示与分析。实验结果表明,该系统中最小像素单元尺寸为28μm×28μm的CMOS传感器能够对孔径为200μm的小孔进行成像,最大偏移为28μm,系统最高计数率为82 kHz,可实现高效率的中子探测。 展开更多
关键词 中子照相 电子学系统 cmos图像传感器 FPGA
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一种CMOS图像传感器列FPN抑制技术 被引量：3
11
作者 裴志军 国澄明 +1 位作者 姚素英 赵毅强 《传感技术学报》 CAS CSCD 2004年第1期78-80,共3页
介绍CMOS图像传感器列并行读出电路中 ,采用CDS电路以抑制像素FPN、复位噪声等 ,但导致列FPN的工作原理。为了消除列FPN ,提出了一种仪器放大器配置的精确平衡差分输出的读出电路结构 ,再结合CDS技术 ,可有效地抑制像素和列FPN ,改善图... 介绍CMOS图像传感器列并行读出电路中 ,采用CDS电路以抑制像素FPN、复位噪声等 ,但导致列FPN的工作原理。为了消除列FPN ,提出了一种仪器放大器配置的精确平衡差分输出的读出电路结构 ,再结合CDS技术 ,可有效地抑制像素和列FPN ,改善图像质量。 展开更多
关键词 cmos 图像传感器 CDS电路 列FPN 平衡差分输出
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CMOS图像传感器关键技术及其新进展 被引量：11
12
作者 刘静 杜明辉 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2004年第11期9-11,共3页
阐述了CMOS图像传感器芯片的基本现状,给出了目前应用在民用相机上存在的固定图形噪声、暗电流噪声以及像素间串扰等问题的解决方法与对策。并通过对CMOS图像传感器的新技术进行探讨,预测了CMOS图像传感器的应用前景与发展前途。
关键词 cmos图像传感器 芯片 流噪声 图形 像素 关键技术 解决方法 串扰 暗电流 民用
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用于CMOS图像传感器的高速高精度斜坡ADC设计技术研究 被引量：3
13
作者 张倩 郭仲杰 +1 位作者 余宁梅 吴龙胜 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期1307-1311,共5页
针对CMOS图像传感器中传统的列级单斜式ADC在速度方面的不足和两步式ADC在斜坡间切换过程中的非线性问题,论文提出了一种基于时间共享与单区间的高速高精度列并行两步式斜坡ADC架构。采用像素电荷转移阶段的电位识别,实现了不消耗时间... 针对CMOS图像传感器中传统的列级单斜式ADC在速度方面的不足和两步式ADC在斜坡间切换过程中的非线性问题,论文提出了一种基于时间共享与单区间的高速高精度列并行两步式斜坡ADC架构。采用像素电荷转移阶段的电位识别,实现了不消耗时间的粗量化;采用单区间高精度量化,解决了多斜坡之间的无缝衔接问题。所提出的方法在一款基于55 nm 1P4M工艺的2048×2048规模的CMOS图像传感器芯片中进行了有效性验证,结果表明,在12位分辨率下,该方法相较于传统的两步式结构,行时间可以压缩到500 ns,DNL和INL都可以控制到0.12LSB以内,单列功耗仅为16.5μW。 展开更多
关键词 cmos图像传感器 斜坡ADC 单斜坡 两步式
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基于大动态范围CMOS图像传感器对数有源像素一种新的FPN抑制技术(英文) 被引量：1
14
作者 刘激扬 姚素英 +4 位作者 赵毅强 张为 张生才 李树荣 徐江涛 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第4期790-793,共4页
对数模式的CMOS图像传感器提供了大动态范围(大约120dB)。在对数图像传感器设计中缺少简单的消除FPN的方法。采用对数模式的CMOS图像传感器获得了比线性APS大的动态范围。在对数模式传感器中采用了一种新的FPN抑制技术。即在对数像素中... 对数模式的CMOS图像传感器提供了大动态范围(大约120dB)。在对数图像传感器设计中缺少简单的消除FPN的方法。采用对数模式的CMOS图像传感器获得了比线性APS大的动态范围。在对数模式传感器中采用了一种新的FPN抑制技术。即在对数像素中增加一个开关晶体管并结合双采样电路,该技术的实施使得对数像素的读出显著的降低了FPN水平。 展开更多
关键词 对数有源像素 像素内FPN抑制 双采样 cmos图像传感器
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基于CMOS图像传感器的AFTB_1大米筛查技术研究 被引量：1
15
作者 李天华 敖邦乾 杨方 《农机化研究》 北大核心 2013年第3期221-223,241,共4页
被AFTB1污染的大米具有强烈的致癌作用,会损害人们的身体健康。快速有效地筛查出被AFTB1污染的大米是保证食品安全和身体健康的有效措施,可以促进贸易交流和社会经济的发展。为此,分析了AFTB1的荧光特性,以紫外光LED作为激发光源,采用C... 被AFTB1污染的大米具有强烈的致癌作用,会损害人们的身体健康。快速有效地筛查出被AFTB1污染的大米是保证食品安全和身体健康的有效措施,可以促进贸易交流和社会经济的发展。为此,分析了AFTB1的荧光特性,以紫外光LED作为激发光源,采用CMOS图像传感器采集荧光,使用单片机进行数据处理和控制,设计出AFTB1筛查系统。试验结果表明:AFTB1筛查系统具有较高的灵敏度和精度,可以快速有效地筛查出被AFTB1污染的大米。 展开更多
关键词 大米筛查 cmos图像传感器 黄曲霉素 荧光 紫外光LED 单片机
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基于IBIS5-A-1300 CMOS图像传感器的噪音抑制技术研究
16
作者 胡晓东 姚岚 彭鑫 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期2576-2579,共4页
为了提高图像质量,在分析APS CMOS图像传感器工作时序的基础上,对标准时序做了改进,并对改进后的时序进行了实验仿真.结果表明,改进后的时序可有效消除固定模式噪音,达到改进图像质量的目的.
关键词 cmos图像传感器 噪音抑制 驱动时序
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基于CPLD技术的CMOS图像传感器高速采集系统 被引量：6
17
作者 邓华 方滨 《现代电子技术》 2004年第7期104-105,共2页
介绍应用 CPL D控制 OV7110图像传感器进行高速数据采集 ,提供了一种利用 PC机外设对图像读取的解决方案。按照该方法制作的系统 ,经过实验验证效果良好。
关键词 CPLD cmos图像传感器 高速采集系统 OVT110
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抗辐射低噪声CMOS图像传感器设计技术研究 被引量：3
18
作者 郭仲杰 吴龙胜 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期221-226,共6页
为满足航天应用对大面阵高动态CMOS图像传感器的需求,对噪声优化与辐射加固等关键技术进行了深入研究。基于系统架构的增益级与双相关双采样设计优化、基于采样电路的时序改进,实现了对系统噪声的多层次优化;基于像素级与电路级的总剂... 为满足航天应用对大面阵高动态CMOS图像传感器的需求,对噪声优化与辐射加固等关键技术进行了深入研究。基于系统架构的增益级与双相关双采样设计优化、基于采样电路的时序改进,实现了对系统噪声的多层次优化;基于像素级与电路级的总剂量辐射加固与单粒子闩锁辐射加固设计,实现了对100k rad(Si)总剂量和99.8 MeV·cm2/mg单粒子效应的免疫。研究成果已成功应用于一款64M像素超大面阵高性能CMOS图像传感器产品。流片测试结果显示,抗总剂量辐射能力优于100k rad(Si)、暗电流与噪声随辐射增长率提升了一个数量级;抗单粒子闩锁能力优于99.8 MeV·cm2/mg;在整个辐射环境下读出噪声不超过5e-;本征动态范围高达75dB。 展开更多
关键词 cmos图像传感器 噪声优化 电离总剂量 单粒子闩锁 读出电路
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基于自适应相关多采样技术的CMOS图像传感器列级单斜ADC设计 被引量：4
19
作者 高静 衡佳伟 +1 位作者 聂凯明 徐江涛 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期504-514,共11页
为了降低CMOS图像传感器的噪声水平,本文提出了一种基于自适应相关多采样技术的单斜ADC,可以根据光强自动选择合适的斜坡信号完成A/D转换。通过在低照度下使用小范围、高增益的斜坡信号进行多采样操作,可以充分降低读出噪声。多斜坡发... 为了降低CMOS图像传感器的噪声水平,本文提出了一种基于自适应相关多采样技术的单斜ADC,可以根据光强自动选择合适的斜坡信号完成A/D转换。通过在低照度下使用小范围、高增益的斜坡信号进行多采样操作,可以充分降低读出噪声。多斜坡发生器由温度计码电容型DAC实现,此外还分析并校准了斜坡信号的失调电压和增益误差。提出的单斜ADC是在标准的110 nm 1P4M工艺下设计仿真的。仿真结果表明:基于自适应相关多采样技术的单斜ADC不会增加总A/D转换时间,同时在8倍的前置放大器增益下实现了最低59μV_(rms)的读出噪声。此外当前置放大器为2倍增益时,读出噪声从强光下的211μV_(rms)降低到弱光下的92μV_(rms),噪声的降低对应于7.21 dB信噪比的提高。另外,本文的品质因数为3.77 nV_(rms)·s。 展开更多
关键词 cmos图像传感器 单斜ADC 自适应相关多采样 低噪声 信噪比
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面向CMOS图像传感器芯片的3D芯粒(Chiplet)非接触互联技术 被引量：3
20
作者 徐志航 徐永烨 +2 位作者 马同川 杜力 杜源 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第9期3150-3156,共7页
在后摩尔时代,3D芯粒(Chiplet)通常利用硅通孔(TSV)进行异构集成,其复杂的工艺流程会提高芯片制造的难度和成本。针对背照式(BSI)CMOS图像传感器(CIS)的倒置封装结构,该文提出了一种低成本、低工艺复杂度的3D Chiplet非接触互联技术,利... 在后摩尔时代,3D芯粒(Chiplet)通常利用硅通孔(TSV)进行异构集成,其复杂的工艺流程会提高芯片制造的难度和成本。针对背照式(BSI)CMOS图像传感器(CIS)的倒置封装结构,该文提出了一种低成本、低工艺复杂度的3D Chiplet非接触互联技术,利用电感耦合构建了数据源、载波源和接收机3层分布式收发机结构。基于华润上华(CSMC)0.25μm CMOS工艺和东部高科(DB HiTek)0.11μm CIS工艺,通过仿真和流片测试验证了所提出的互联技术的有效性。测试结果表明,该3D Chiplet非接触互联链路采用20 GHz载波频率,收发机通信距离为5~20μm,在数据速率达到200 Mbit/s时,误码率小于10^(-8),接收端功耗为1.09 mW,能效为5.45 pJ/bit。 展开更多
关键词 芯粒(Chiplet) 电感耦合 3维芯片集成技术 cmos图像传感器
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