超大阵列CMOS图像传感器时序控制驱动电路设计

分辨率是CMOS图像传感器最重要的指标之一,分辨率越高,意味着像素阵列越大,像素阵列横向尺寸的增大对时序控制驱动电路的驱动能力提出了更高的要求,纵向尺寸增大也使得延迟影响行选信号的正常产生.本文研究了超大阵列CMOS图像传感器时序控制驱动电路.在像素阵列尺寸确定的情况下,采用左右两端同时驱动来提高控制电路的驱动能力,分析了寄生效应对时钟走线的影响,提出一种将移位寄存器时钟反向接入的方法,在不增加额外版图消耗的前提下提高了电路的可靠性.此外传感器尺寸较大,因此将时序控制驱动电路设计成可重复单元,再进行拼接.基于110 nm CMOS工艺,设计了超大阵列CMOS图像传感器时序控制驱动电路,并进行了2 k×2 k的样品芯片设计.配合2-share型5T像素结构,时序控制驱动电路可以实现滚筒模式、滚筒像素合并模式、全局模式3种模式的切换,并且可以开启高增益模μm式来获得低光照条件下的良好表现.样品芯片的像素尺寸为6μm×6μm,单侧行驱动电路尺寸为2 256μm×12 288μm,芯片整体尺寸19 300μm×19 500μm,帧频2帧/s,每行行选时间24.36μs,左右两端同时驱动,左右两侧信号差小于5 ns.

新型大动态范围CMOS图像传感器双采样像素阵列设计

提出了一种新型双采样结构大动态范围CMOS图像传感器的像素阵列结构。该结构在传统的光电二极管型三管有源像素的基础上 ,加入了第二列信号处理电路 ,两列信号处理电路分别处理两次采样。双采样像素结构大幅提高了图像传感器动态范围 。

一种应用于CMOS图像传感器的电容阵列PGA研究

研究了一种应用于1 024×1 024CMOS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。

CMOS图像传感器阵列在μ秒级物理暂态摄像系统中的应用

介绍了CMOS图像传感器阵列在物理暂态摄像系统中的应用方法。通过时序控制火花点阵闪光与传感器阵列曝光保持同步,拍摄到0.5μ火花图像,验证了原理的可行性。CMOS图像传感器阵列为4x4方阵,分时顺序控制,拍摄间隔在0-9999μ内可调,为高速摄像技术提供了新的方法。

基于USB 3.0的高速CMOS图像传感器数据采集系统

随着高速CMOS图像传感器分辨率和帧率的大幅度提升,无论在数据传输带宽方面还是缓存容量方面都需要图像采集系统能够应对巨大的实时数据量来满足使用要求。基于此,本文提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)和USB 3.0的高速CMOS图像传感器的数据采集系统实现方式。本文依次从系统电路硬件设计、FPGA和USB 3.0芯片软件功能设计以及上位机软件设计进行阐述,最后对系统进行整体调试并给出了实验结论。测试结果表明本系统能够最大化利用USB 3.0芯片的传输能力,同时实现图像接收过程的零误码率。因此,该系统可较好地满足目前高速高分辨率CMOS图像传感器对数据采集的数据实时性和准确性要求。

基于CMOS图像传感器中DPGA的电容阵列优化研究

本文结合用于CMOS图像传感器中的低噪声DPGA的性能特点,提出了一种优化电容阵列拓扑结构的方法,讨论了此种结构下由寄生电容引入的时钟馈通和电荷分配效应,并给出了仿真结果和按照0.35μmCMOS工艺进行流片的版图。测试结果表明,采用改进的电容阵列结构能把采样电容引入的噪声斜率从原来的0.15降低到0.01。

应用于CMOS图像传感器的联合降噪插值算法研究

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。

基于FPGA的CMOS图像传感器LUPA-4000时序设计

文章在分析CYPRESS公司CMOS图像传感器LUPA-4000驱动时序的基础上,采用现场可编程逻辑阵列(FPGA)作为其硬件实现平台,使用Verilog作为该时序设计的编程语言,设计了在其极限频率66MHz下,包含系统校时功能、积分时间可调功能、并行操作功能、多斜率积分功能和NDR(Non-destructive readout)功能的驱动时序。该设计不仅能产生正确的时序以驱动芯片正常工作,而且充分开发了该器件的辅助扩展功能,大大增加了器件使用的灵活性,有效提高了该传感器的成像品质。经软件仿真和结合硬件平台的测试证明:该设计的正确性和稳定性均满足要求。此时序设计驱动下的探测器芯片动态范围更大、工作更灵活,适合于空间探测,尤其适用于空间暗目标的动态跟踪。

基于FPGA的CMOS图像传感器的驱动开发

对比分析了COMS图像传感器IBIS5-A-1300的两种工作模式,使用Verilog语言对图像传感器的驱动时序进行硬件的描述,并用ModelSim对卷帘模式的设计时序进行仿真。采用了Altera公司的cycloneⅡ系列器件EP2C20F484I8进行配置和验证,结果证明了时序电路的正确性。该系统适用于航天领域空间图像采集任务。

CMOS图像传感器技术在军事中的应用

超大规模集成技术的发展,CMOS图像传感器已显示出强劲的发展趋势。目前的CMOS图像传感器已在单芯片内集成了时序和控制电路、A/D转换、信号处理、自动增益控制,精密放大和存储等功能。文章介绍了CMOS图像传感器技术在军事中的应用情况。

基于数字域的真彩色TDI-CMOS图像传感器实现方法

提出一种可以获得RGB模式真彩色图像的时间延迟积分(TDI)型CMOS图像传感器实现方法。将滚筒式曝光应用于TDI技术,采用先累加、后读出的工作方式加快了图像数据读出速度;采用红、绿、蓝三色滤光片循环排列的彩色滤波阵列(CFA)获得真彩色图像,避免色彩失真;推导并验证了数字域TDI算法。结果表明:TDI级数每增大2倍,图像的峰值信噪比(PSNR)提高3dB。

基于CMOS图像传感器IBIS5-A-1300的成像系统设计(英文)

介绍CMOS图像传感器IBIS5-A-1300的内部结构、主要特征和工作过程;对CameraLink接口的原理和优势做了简介;在此基础上结合Xilinx的FPGA芯片设计了一款成像系统,对系统的软硬件设计过程做了说明,并对其可行性做了简要分析。

基于CMOS图像传感器的彩色滤镜和微透镜工艺研究

对CMOS图像传感器加工彩色滤镜和微透镜工艺进行深入研究,总结出整个滤镜和微透镜工艺的流程及加工方法。虽然其工艺具有相当的难度,然而平面化和微透镜技术是先进色彩处理技术必须解决和实现的关键问题,所以彩色滤镜的工艺继续开发和研究是非常有积极意义的。

低噪声CMOS图像传感器的研究

近年来CMOS图像传感器在医疗和工业CT等领域中得到了越来越广泛的应用。作为CMOS图像传感器的前端处理电路,多通道积分器阵列的性能参数直接决定了传感器的成像质量并成为该领域的研究热点。本文的主要研究内容是低噪声探测器的研究。对芯片的测试结果表明,低噪声探测器的电路设计和版图设计均取得初步成功,基本达到预期的设计目标。

基于FPGA和CMOS传感器的三维高清实时视频系统

利用现场可编程门阵列(FPGA)高速和并行处理的特点,结合高清CMOS图像传感器,设计基于FPGA的三维高清实时视频处理系统,分析CMOS图像传感器的配置方法以及两路CMOS图像数据的输出处理和图像数据的Bayer格式转换算法.研究并实现了基于FPGA的DDR2SDRAM分时读写操作的处理方法,实现720像素/120Hz三维高清视频图像的实时显示.视频显示清晰稳定,系统延时约为1/30秒.

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。

双CMOS仿生3D视觉传感器电路设计

针对目前3D相机中出现的图像数据易丢失、左右图像同步难等问题,提出一种可精确采集左右格式立体对图像的仿生3D传感器实现方法,可为仿生3D传感器的光路系统的检验及目标物三维重建提供精确三维坐标信息。为更好协调3D传感器在光信号处理中的点像素同步,采用现场可编程门阵列处理双OV3640图像传感器各信号,初始化后在像素时钟的准确控制下采集图像数据并完成输出图像格式转换、缓存、左右格式立体对图像拼接及输出显示验证。结果表明,3D传感器工作可靠、集成度高、体积小,可精确采集左右格式立体对图像。

基于USB的CMOS阵列图像采集和处理系统

设计并实现了一种CMOS图像传感器阵列的图像采集和处理系统,采用CMOS芯片KAC-9618采集图像,在FPGA的时序控制下,通过USB2.0传输控制芯片CY7C68013A来传输数据,然后在PC端进行处理。

多传感器图像采集处理系统的设计与实现

为了完成一个多传感器图像采集处理系统的设计、软硬件实现,采用参数同步配置方法提高多CMOS图像传感器同步曝光精度。采用基于Bayer颜色滤波阵列图像的残差集近无损压缩方法提高图像数据传输速度。系统三传感器曝光达到了微秒级同步精度,约为课题任务要求的1/29。在保证重建图像质量精度的前提下,数据传输速度提高了约4.4倍。给出了系统部分最终测试结果。