中国科学院上海技术物理研究所 中国科学院红外成像材料与器件重点实验室， 上海 200083
设计了一款高帧频高灵敏度双通道16元线列PINCMOS图像传感器。相对于传统的pn结光电二极管，PIN光电二极管具有结电容小和量子效率高的优点，可以降低CTIA像素电路的噪声,提高信噪比；同时采用一种新型的相关双采样电路结构，可以在边积分边读出的模式下实现相关双采样，抑制像素复位带来的KTC噪声。基于0.35μm PINCMOS工艺进行了线列CMOS图像传感器流片，并对器件的光电性能进行了测试。测试结果表明：在像元尺寸为90μm×90μm，700nm波长下，器件灵敏度达3000V/(lx·s)，量子效率为96%；在40kHz高帧频、0.05lx光照条件下器件信噪比为7，适于弱信号下的高速探测。
CMOS图像传感器 CTIA像素电路 PIN光电二极管 相关双采样电路 CMOS image sensors CTIA pixel circuit PIN photodiode correlated double sampling
从结构设计和方法优化入手, 提出了基于双SRAM缓存结构并采用乒乓读写原理的CMOS图像传感器逐行转隔行数据缓存方法。该方法采用两组SRAM作为缓存, 并利用乒乓读写原理, 抽取逐行数据中奇数帧周期的奇数行作为隔行数据的奇数场, 抽取逐行数据中偶数帧周期的偶数行作为隔行数据的偶数场, 最终实现CMOS图像传感器逐行数据到奇偶隔行数据的转换。相比传统的采用片外帧存储处理方式, 极大地减小了存储面积, 便于实现与CMOS图像传感器的单芯片集成, 降低了成本, 同时也极大地降低了电路工作时的存储读写功耗。
逐行转隔行 SRAM缓存 乒乓读写 CMOS图像传感器 progressive to interlace SRAM cache ping-pong read-write CMOS image sensors
1 天津科技大学 电子信息与自动化学院，天津 300222
2 香港科技大学 显示技术研究中心，香港 九龙
为了实现车载摄像头的超广角成像，解决倒车影像系统不能全面照顾周围视角的问题，设计了一款超广角车载摄像头。对该摄像头所采用的图像传感器、超广角成像技术、硬件电路设计及接口EMC防护的应用进行研究。根据当前车厂对摄像头的要求选择了基于美国Omnivision公司的CMOS图像传感器OV7962作为成像芯片。采用一种新的凝视型视场全景成像技术——鱼眼透镜成像，并通过匹配成像芯片的参数计算出镜头的焦距和分辨率。对摄像头硬件电路的设计及接口电磁兼容性(EMC)防护进行测试和改进。实验结果表明: 摄像头可实现210°超广角成像，接口EMC防护已通过ISO-7637-2 脉冲5b标准测试。满足了对倒车影像系统全面顾及周围视角的要求，另外该车载全景摄像头还具有成本低、性能稳定、分辨率高、夜视效果好等优势。
鱼眼透镜成像 超广角 CMOS图像传感器 电磁兼容性 fish-eye lens imaging ultra-wide-angle CMOS image sensors electro magnetic compatibility
提出了一种可应用于CMOS图像传感器的联合并行图像预处理算法，其中，色彩插值算法采用双线性插值法和边缘导向插值法相结合的方式来完成色彩还原，而降噪算法采用带阈值的空间自适应滤波降噪算法，在硬件语言描述算法时，将两种算法的处理过程进行了联合处理。实验仿真结果表明，通过对算法进行ISE仿真和Matlab显示处理，得到色彩饱和度较高的彩色图像，峰值信噪比（PSNR）为30~36dB。整个处理过程有效地简化了片上系统（SOC）的图像处理过程，提高了算法的运算速度，节省了芯片面积且降低了系统功耗，为CMOS图像传感器的片上系统集成化设计提供了技术支持。
色彩插值 降噪滤波 CMOS图像传感器 彩色滤波器阵列 color interpolation noise and filter CMOS image sensors CFA
1 重庆光电技术研究所, 重庆 400060
2 重庆鹰谷光电有限公司, 重庆 400060
从优化算法、硬件结构和模拟结果入手, 通过对CMOS图像传感器暗光环境下模数转换电路的优化设计, 提出了一种暗光环境下性能提升的大动态范围非线性模数转换器的设计。在模拟电路模块完成了暗光优化图像处理算法, 使暗光环境下光电转换数字码密度增大, 在不增加额外芯片面积和功耗的同时, 提高了CMOS图像传感器的暗光图像性能。
暗光优化 非线性模数转换器 大动态范围 CMOS图像传感器 low illumination optimization nonlinear ADC wide dynamic range CMOS image sensors
1 四川大学 电子信息学院, 成都 610064
2 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
在利用CMOS阵列探测器成像时,探测阵列单元间的串扰将直接影响器件成像质量.为了更好地了解串扰对器件响应过程的影响,针对CMOS图像传感器的电串扰特性进行了分析,建立了电串扰数学分析模型,对电串扰的大小进行了定量计算.具体分析了不同扩散长度、感光面积、耗尽层宽度、像素尺寸和温度对电串扰的影响.分析结果表明,感光面积、耗尽层宽度与像素尺寸对电串扰的影响最大,扩散长度和温度对电串扰的影响相对较小.感光面积由3.8 μm2增加到12.8 μm2后,归一化的电串扰减小了约13%;像素尺寸由7 μm×7 μm增加为15 μm×15 μm时,电串扰增加了约95.4%;温度由100 K增加到180 K后,电串扰下降了约0.6%.
阵列探测器 CMOS图像传感器 电串扰 感光面积 array detector CMOS image sensors electrical crosstalk active area 强激光与粒子束
2015, 27(6): 061019
提出了多次采样叠加下时间延迟积分(TDI)CMOS图像传感器沿扫描方向的调制传输函数(MTF)分析模型。基于行滚筒曝光读出原理，研究了一个行时间内采样次数、叠加次数、TDI级数和速度失配比对扫描MTF的影响机理。为验证扫描MTF模型，基于TDI-CMOS图像传感器将连续视场映射为离散图像的几何和能量传输关系分析，建立了成像仿真系统并利用刃边法计算MTF曲线。仿真结果表明，扫描MTF随着采样次数增加而增大；当采样次数固定，扫描MTF随着叠加次数增大而减小；扫描MTF随着速度失配比和TDI累加级数增大而减小。
传感器 TDI-CMOS图像传感器 调制传输函数 多次采样叠加 行滚筒曝光
1 重庆邮电大学 光电工程学院，重庆400065
2 重庆光电技术研究所，重庆 400060
研究了一种应用于1024×1024 CMOS图像传感器中的温度计码电容阵列型可编程增益放大器(PGA)。该PGA采用开关电容阵列结构，通过改变输入与反馈电容值，实现了0~18dB的增益;同时，该PGA具有结构简单、电容阵列面积小、带宽大和反馈系数大等特点，其增益带宽50MHz、总谐波失真（THD）小于50dB。该PGA的信号处理能力完全满足12MHz速率、69dB动态范围CMOS图像传感器内部集成ADC对模拟输入信号的要求。
电容阵列型PGA 开关电容网络 CMOS图像传感器 capacitance array PGA switch controlled capacitor network CMOS image sensors
