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文檔簡介
1、隨著安防監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展,要求圖像傳感器具有較寬的動態(tài)范圍,然而消費(fèi)類的CMOS圖像傳感器動態(tài)范圍不高于60dB,無法滿足同時捕捉到場景中暗光和高光細(xì)節(jié)的要求。常用的動態(tài)范圍擴(kuò)展方法有的增加了像素復(fù)雜度,有的拍攝的兩次或多次圖像信息在片上存儲器按照一定的算法進(jìn)行組合大大增加了硬件量。
本文提出了一種基于五管有源像素的寬動態(tài)范圍CMOS圖像傳感器,在像素內(nèi)部的浮動節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行長曝光時間信號和短曝光時間信號的組合。本文在分析了常用
2、的寬動態(tài)范圍技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,給出了像素內(nèi)兩次曝光組合寬動態(tài)范圍CMOS圖像傳感器的數(shù)學(xué)模型;結(jié)合像素內(nèi)勢壘勢阱的變化分析了像素操作原理;基于像素操作的要求完成了相應(yīng)的像素驅(qū)動電路和電平選擇電路的設(shè)計(jì),主要包括帶隙基準(zhǔn)電路、偏置電壓產(chǎn)生電路、像素傳輸門信號電平產(chǎn)生電路和像素全局復(fù)位信號驅(qū)動電路等幾個模塊;利用Tower0.18μm CMOS工藝進(jìn)行仿真,結(jié)果表明,傳輸門信號的電平值和全局復(fù)位信號的電平值實(shí)現(xiàn)可編程選擇,滿足像素內(nèi)兩次曝
3、光信號組合操作的要求。
應(yīng)用像素內(nèi)兩次曝光組合技術(shù)的CMOS圖像傳感器采用0.18μm CIS工藝進(jìn)行了流片,測試結(jié)果表明通過優(yōu)化像素操作,光電響應(yīng)曲線得到了壓縮,在兩次曝光時間分別為2.4ms和70ns,30幀每秒的幀頻條件下,傳感器的動態(tài)范圍達(dá)到80dB,滿足安防監(jiān)視系統(tǒng)的應(yīng)用需求。
本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于,在達(dá)到一定的寬動態(tài)范圍條件下,采用像素內(nèi)部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行曝光信號組合,沒有改變像素結(jié)構(gòu),相對于其它兩次曝光模數(shù)
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