连续激光辐照背照式CMOS图像传感器实验研究

背照式互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)图像传感器较前照式结构显著提高了低光照环境下的拍摄效果,激光对不同结构传感器有不同的干扰损伤机制。为了研究激光对背照式CMOS图像传感器的影响,利用1 064 nm连续激光,开展对背照式CMOS图像传感器的干扰和损伤实验研究。干扰实验观察到饱和与反饱和现象,激光功率密度大于1.39×10^(-2)W/cm^(2)时出现饱和现象,大于1.03×10~4W/cm^(2)时出现反饱和现象。损伤实验观察到点损伤、十字线损伤、面损伤和致盲现象,功率密度大于1.35×10^(6) W/cm^(2)出现点损伤,大于1.74×10^(6) W/cm^(2)出现十字线损伤,大于1.65×10^(7) W/cm^(2)时出现面损伤现象,进一步增加激光功率,探测器最终出现致盲现象。背照式结构电路较前照式结构的位置更深,干扰和损伤所需的激光功率更高,因此抗激光能力更强。

3MeV质子辐照下背照式CMOS图像传感器固定模式噪声的退化行为

用能量为3MeV的质子对一款国产背照式CMOS图像传感器进行了辐照试验,得到了该传感器的固定模式噪声随质子注量和退火温度的变化情况。结果表明,3MeV质子辐照后,固定模式噪声有所退化;100℃退火后,固定模式噪声有明显恢复。退化原因主要是浮置扩散结构中位移缺陷引起的暗信号发生了非均匀性变化。此外,受工艺因素限制,读出电路晶体管中的SiO_2-Si界面状态在各个像素单元中不一致,导致辐照后电离总剂量效应诱发的界面态陷阱电荷使各个像素单元中读出电路参数的退化情况不同,是固定模式噪声退化的另一个原因。

背照式CMOS图像传感器的硅减薄湿法刻蚀工艺

针对背照式CMOS图像传感器制作工艺,提出了一种采用氢氧化四甲基铵液进行湿法刻蚀的背部硅片减薄工艺。分析了硅减薄工艺的整体流程,针对化学机械研磨后的湿法刻蚀工艺进行了实验。通过调整反应时间、硅片转速、喷嘴速度和摆幅,得到最优刻蚀参数,使厚度均值达到目标值,平整度控制在一定范围内。该湿法刻蚀工艺中,首先对硅片表面形貌进行修正,接着对硅片进行整体刻蚀,达到目标厚度,最后通过减薄得到BSI背部硅片。采用该硅片制作的图像传感器的成像质量得到提高。

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

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.

High K材料对CMOS图像传感器性能的影响分析

阐述BDIT结构表面不同厚度的Ta_(2)O_(5)以及Al_(2)O_(3)材料对传感器光学以及电学性能的影响。实验结果表明,改变Ta_(2)O_(5)厚度对传感器QE以及高温性能影响较大,改变Al_(2)O_(3)厚度主要会影响高温性能。通过调整Ta_(2)O_(5)以及Al_(2)O_(3)厚度,可以改善图像传感器高温性能,同时可以改变传感器的QE特性。

面向亿级CMOS图像传感器的高速全并行两步式ADC设计方法

针对传统单斜式模数转换器(Analogue-to-Digital Conversion,ADC)和串行两步式ADC在面向大面阵CMOS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两步式ADC设计方法,该ADC设计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;同时针对两步式结构在采样过程中的电荷注入和时钟馈通问题,提出了一种基于误差同步存储技术的误差校正方法,消除了采样电路非理想因素对ADC性能的影响.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,在模拟电压为3.3 V,数字电压为1.2 V,时钟频率为250 MHz,输入信号为1.472 V的设计条件下,本文设计实现的13 bit ADC转换时间为512 ns,DNL(Differential NonLinearity)为+0.8/-0.8LSB,INL(Integral NonLinearity)为+2.1/-3.5LSB.信噪失真比(Signal to Noise and Distortion Ratio,SNDR)达到70 dB,有效位数为11.33 bit,列级功耗为47μW.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,使ADC转换速率提高了74.4%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.

热处理对背照式CMOS传感器信噪比影响的实验研究

基于真空光电阴极和背照式CMOS图像传感器研制了电子轰击CMOS(EBCMOS)混合型光电探测器。为了对BSI-CMOS图像传感器在EBCMOS混合型光电探测器领域的应用提供可靠性指导,对BSI-CMOS图像传感器进行了100℃~325℃的变温热处理实验,着重分析了热处理后的BSI-CMOS图像传感器的光响应输出信号值、固定模式噪声(fixed pattern noise,FPN)、随机噪声及信噪比(signal-to-noise ration,SNR)随热处理温度的变化规律。实验结果表明:随着热处理温度的升高,样品器件的光响应输出信号值基本保持不变,当温度升高至325℃时,样品器件的固定模式噪声由32e.升高至246e.,随机噪声由51e.升高至70e.,信噪比由17.76dB降低至4.81dB,其中信噪比的降低主要归因于固定模式噪声的增大,热处理温度达到325℃会导致BSI-CMOS图像传感器信噪比明显降低。

基于CMOS图像传感器的嵌入式视频采集系统设计

设计了一个基于CMOS图像传感器的嵌入式视频采集系统,系统采用OMNIVISION公司的MI0360作为图像采集芯片,使用SONIX公司的SN9C120芯片作为视频处理器,完成了硬件电路的设计,利用V4L2接口规范实现了视频图像的实时采集。该设计已应用于视频监控系统中。

背照式(BSI)CMOS数字图像传感器

AR0430图像传感器拥有120fps的速率，支持4MP模式的慢动作视频。该器件的内置功能使用户能够从单一图像传感器同时获取彩色图像和深度图像，而这通常还需要另外一个单独提供深度映射功能的传感器才能实现。AR0430图像传感器的创新设计和功能荣获2018 CES嵌入式技术类创新奖。

基于CMOS图像传感器的嵌入式机器视觉系统

基于CMOS图像传感器，以嵌入式微处理器S3C2410A为中心，构建了机器视觉系统的硬件平台，探讨了嵌入式多任务操作系统开发环境的建立，完成了系统的硬件和软件的设计，实现了智能化的图像采集过程。实际结果表明该方案结构简单，实时性强，体积小，运行稳定，可广泛用于各种工业场合。

基于CMOS图像传感器的采摘机器人嵌入式视觉系统

为了提高采摘机器人的自动化程度,实现自主导航和自主采摘作业能力,将基于CMOS图像传感器的嵌入式视觉系统引入到了采摘机器人的设计过程中,有效降低了机器人的设计复杂程度,提高了机器人的设计效率。采用DSP主控芯片构建了嵌入式图像处理系统,可以处理CMOS相机实时采集的图像,并采用模块化设计,构建了包括通讯单元、存储单元及视频输入输出接口的硬件系统,使各模块之间协调工作。为了验证方案的可行性,对一款果实采摘机器人进行了改装,安装了嵌入式视觉系统,并对其性能进行了测试。测试结果表明:采用基于CMOS图像传感器嵌入式视觉系统后,采摘机器人的定位准确率和采摘准率率都较高,满足了自动化采摘作业需求。

基于WinCE&CMOS图像传感器的人脸图像采集系统设计

针对传统基于PC的人脸识别系统当中的图像采集模块与处理系统结构复杂、体积大、成本高、功耗大等缺点,设计了一种基于嵌入式WinCE6.0操作系统的采集与处理系统。该系统选用OK6410开发板作为硬件开发平台,采用ZC301P摄像头作为CMOS图像传感器采集人脸图像,最终在Visual Studio 2008开发平台上完成代码的编辑与编译,实现了人脸图像采集、灰度化、锐化、阈值分割等图像处理功能。结果表明:该平台能够在低功耗、低成本的情况下对人脸进行实时采集、处理,且运行良好。

嵌入式系统中CMOS图像传感器接口技术

提出了CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器在嵌入式系统中的接口技术,通过设计软件驱动使嵌入式处理器能够控制CMOS图像传感器图像数据自动采集。并对CMOS图像传感器采集的数据进行插值和自动白平衡处理。此接口模块已经成功地应用于二维条码识读器的图像采集模块中,取得了良好的效果。

CMOS图像传感器的最新进展及其应用(待续)

主要介绍CMOS图像传感器的发展现状、最新进展、市场前景及其在医学上的应用。

CMOS图像传感器的最新进展及其应用 (续)

主要介绍CMOS图像传感器的发展现状,最新进展、市场前景及其在医学上的应用。

新型CMOS图像传感器及其应用

主要介绍CMOS图像传感器的发展现状、最新进展、市场前景及其在医学上的应用。

基于CMOS图像传感器OV7720的网络摄像机设计

以网络摄像机为应用背景,阐述了数字CMOS图像传感器OV7720芯片的参数、接口和通信协议,结合网络摄像机的开发环境,详细介绍了芯片与嵌入式CPU的硬件电路和软件结构。系统以嵌入式Linux作为操作系统,相机芯片OV7720,OV529对数字视频进行采集、压缩编码并生成MPEG-4码流。MPEG-4码流经过AT91SAM7X256控制器外挂的网络芯片被输送到PC机。PC机端通过内嵌MPEG-4解压插件的IE浏览器实时浏览视频和控制网络摄像机的状态。

CMOS图像传感器的最新进展及其应用

主要介绍CMOS图像传感器的发展现状，最新进展，市场前景及其在医学上的应用。

基于CMOS图像传感器OV2610的NIOSII采集系统设计

介绍了数字CMOS图像传感器OV2610的性能,阐述了在NIOSII软核处理器的控制下,通过I^2C控制器实现对OV2610图像传感器的配置,通过DMA控制方式实现OV2610采集控制器与SDRAM之间的Avalon数据流控制的数字图像采集系统,同时给出了关键硬件模块的程序实现方法。实践表明,这是一种十分有效的图像采集方式。

基于APS-CMOS图像传感器的运动体捕捉方法

随着运动体捕捉对嵌入式系统要求的提高,传统方法对分辨率、采集速度难以兼顾.把运动物捕捉分成对分辨率和速度侧重不同的运动检测和目标提取两个部分,利用有源像素结构APS-CMOS图像传感器可随机接入图像缓存的硬件特性,在数字信号处理(digital signal processing,DSP)平台上实现两个阶段特点各异的工作模式切换.这样就使得整个系统的采集速度和目标分辨率同时得到兼顾.而且,此方法使用一般器件就可实现传统方法需要高性能器件才能达到的技术指标.