用于視覺假體的高動態(tài)范圍圖像傳感器設計.pdf

1、使用視覺假體來修復人的視覺功能是目前一種較為有效的幫助盲人恢復一定視覺功能的方法,視覺假體的基本機理是：通過攝像頭采集外界的圖像信號轉化為電信號然后對相應的視覺神經細胞進行刺激,把電信號轉化為生物電信號被人的視覺細胞獲取,使人“看到”外界的圖像信號。視覺假體根據刺激部位不同,可分為視網膜假體、視神經假體、視皮層假體.本文在對視覺假體進行研究的基礎上,給出用于視覺假體的圖像傳感器基本參數,并對圖像傳感器進行了設計,主要工作如下：首先對視覺

2、假體中圖像采集系統(tǒng)的研究,分析了視覺假體的內置式圖像采集系統(tǒng)的基本結構,討論了內置式圖像采集系統(tǒng)的圖像采集、傳輸及能量供應,并總結出用于視覺假體的圖像傳感器的基本參數。接著分析了CMOS圖像傳感器的分類及各種結構的工作原理,對光電二極管的spectre模型進行了修正,分析了提高動態(tài)范圍的基本方法。根據視覺假體的應用要求,設計了一種高動態(tài)范圍的圖像傳感器芯片。在像素單元的設計中,首次采用了條件溢出電容技術,并采用了多次積分技術,提高了圖像

3、傳感器的動態(tài)范圍,并維持了低光照時圖像傳感器的靈敏度和信噪比。并對讀出電路及可編程放大電路PGA進行了研究,在讀出電路中采用了雙采樣技術,以降低圖像的固定模式噪聲,輸出結果經緩沖器送可編程放大器中進行處理,可編程放大電路中采用了電容結構開環(huán)增益放大器。使用cadence軟件對電路進行了仿真,仿真時采用了先進半導體公司的chrt0.35um的工藝參數。仿真結果表明,新設計的電路比普通四管有源圖像傳感器的動態(tài)范圍提高了約59dB,并維持了其