文档介绍：天津大学
硕士学位论文
CMOS图像传感器控制电路设计及曝光控制研究
姓名:高鹏
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:张生才
20070501
中文摘要关键词:本论文主要论述了图像传感器控制电路的系统设计和实现方法以及详细地本论文是国家自然科学基金项目《基于深亚微米工艺、大动态范围、千万像素图像传感器关键技术研究》中的一部分。在过去的五年里图像传感器由于它的低功耗、小型化、和廉价的系统集成受到很高的重视,图像传感器比挠攀浦乖谟谀芄缓推渌馕У缏芳稍谝桓鲂酒洗而降低了封装成本,但其图像质量乇鹗堑土炼然肪诚与系统灵活性与的相比相对较低。图像传感器在工业自动化,家用电器、汽车电子和安全系统等方面的应用越来越广泛。阐述了常用的并行式曝光方式和滚筒式曝光方式的时序关系,在对滚筒式曝光方式详细分析的基础上提出了两种更精确控制曝光时问的时序关系畚牡拇葱点⑾晗柑教至怂惴ǖ氖迪帧8慕墓鐾彩狡毓夥绞剑芄痪房刂破毓馐间,并实现曝光时间的大范围高精度可调,扩展了动态范围,提高了传感器的性能。论文详细分析了图像传感器阵列和各功能模块的结构,在控制模块的设计中采用自顶向下的方法,根据曝光控制时序的要求完成了模块划分,各子模块的程序设计、仿真以及整体模块的调试。设计了芟呖刂破鞯闹骰痛踊跎了数据总线的宽度。设计通过了综合以及后仿真,并通过了验证。时钟频率为满足了设计要求。设计中采用了布杓朴镅裕琕创氲目勺酆闲院涂煽啃晕优先考虑的问题。各模块均采用同步设计,保证了时序的可靠性。图像传感器,滚筒式曝光,并行式曝光
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强掰学位论文作者签名:南砑鸭学位论文作者签名:南签字日期::冽辍拢橙学位论文版权使用授权书独创性声明或撰写过的研究成果,也不包含为获得墨盗盘堂或其他教育机构的学位或证签字日期:力汐晟拢本学位论文作者完全了解丞洼盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权墨鲞盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得导师签名:作了明确的说明并表示了谢意。
第一章绪论理电路、图像压缩功能和高速通讯协议甅集成在传感器芯片图像传感器发展现况展,并能给出直观、真实、层次多、内容丰富的可视图像信息,在现代社会中得像传感器得到了迅速的发展。固态图像传感器主要分为两类:一类是电荷耦合式图像传感器作为一种基础器件,因能实现信息的获取、转换和视觉功能的扩到了越来越广泛的应用,如汽车应用、监督系统、玩具、视频会议、指纹识别系统、冲突避免系统、增强型自适应巡航控制、带相机的移动电话和医学图象识别等等。年代前摄像是用各种电子束摄像管来实现,年代后期,各种固态图图像传感器甏J季鸵恢痹谕枷翊ǜ辛煊蛘季葜涞匚唬今在市场上依然保持优势;另一类是图像传感器,它在年代就出现,但因其性能差,像素面积相对较大而没有被当时的市场所接受。从年代初开始,亚微米艺的实用性、制造工艺的成熟和低噪声有源像素传感新概念的出现,都促成了现今高性能图像传感器的迅速发展【俊T谖蠢吹牡缱消费市场里,人们需要的是一种高分辨率、高速、低功耗、低成本、小型化和高集成数字式的图像系统。而嬖谝恍┳陨砑际跷薹ǹ朔娜钡悖虼耍图像传感尚未成熟但是更有发展。—年,現等公司开发了双极和獾缍ü苷罅小年,贝尔实验室发明了际酢技术由于具有低噪声、高一致性、低暗电流、高敏感度和高量子效率等优点,直到今天仍然主宰着固态图像传感器的市场。从年到年,等公司开发了无源像素图像传感器。从年到现在,有源像素图像传感器出现,并一直处于高速发展,目前己开始应用在数字相机上。在原有的单一像素阵列的基础上,越来越多的公司开始将其他的一些功能与像素阵列集成在一起,制作成酒酝卣笴枷翊ǜ衅鞯挠τ梅段А常见的方法有:在每个像素上制作滤色片以实现彩色枷竦南允荆辉诖感器阵列上生成微透镜阵列,将光源集中于光电二极管,从而提高填充系数患尤胧敝涌刂频缏贰⒛#;黄鳌⒍允浠坏缏贰⒃肷种频缏返纫实现低成本、低功耗、低噪声、高动态范围、高帧频的图像输出;甚至将图像处中,实现单芯片成像微系统的目标。
图像传感器的工作原理以及和谋冉涔ぷ髟砘诘绾纱娲⒃,放电速度随光照强度的不同而不同。经过一定时间的放电,每个像素保留的电荷不一样,这样就实现了光电转换。图像传感系统先通过透镜收集并聚焦来自目标的反射光