自適應(yīng)光強(qiáng)高動(dòng)態(tài)范圍CMOS圖像傳感器的研究.pdf

1、由于成本、功耗以及集成度方面的優(yōu)勢(shì)，CMOS圖像傳感器已經(jīng)逐步成為現(xiàn)代成像系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)。論文從CMOS圖像傳感器動(dòng)態(tài)范圍增強(qiáng)措施入手，通過電路仿真設(shè)計(jì)了一種新的曝光控制方案，該方案能精確鎖定成像目標(biāo)所處環(huán)境的光照強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了曝光時(shí)間的自動(dòng)調(diào)整。
　　論文首先介紹了CMOS圖像傳感器的基本框架，包括三種標(biāo)準(zhǔn)工藝下常用的集成光電二極管、三種常用的像素讀出電路結(jié)構(gòu)、模擬域和數(shù)字域的相關(guān)雙采樣電路以及圖像傳感器中常用的四種模數(shù)轉(zhuǎn)換器架構(gòu)

2、。
　　然后，論文詳細(xì)討論了現(xiàn)有的動(dòng)態(tài)范圍增強(qiáng)措施，介紹了自動(dòng)重置、圖像壓縮和自適應(yīng)積分這三種方法的工作原理和主要缺陷，詳細(xì)推導(dǎo)了二次曝光和多重曝光的動(dòng)態(tài)范圍與信噪比公式，從而解釋了分段曝光模式下信噪比突降的原因。在分析已有動(dòng)態(tài)范圍增強(qiáng)技術(shù)優(yōu)劣的前提下，論文提出了一種改良后的曝光控制方案。
　　接著，論文基于0.18μm BiCMOS工藝，逐步完成了讀出鏈上各模擬電路環(huán)節(jié)的仿真設(shè)計(jì)。圖像傳感器的讀出鏈?zhǔn)侵笍南袼氐叫盘?hào)處理電路

3、的一整條圖像信號(hào)處理電路鏈。論文使用由N+有源區(qū)和P襯底組成的N+-Psub光電二極管作為光電探測(cè)器，像素讀出電路采用源隨結(jié)構(gòu)，源隨像素的重置不完全問題是這一部分的設(shè)計(jì)重點(diǎn)。論文的信號(hào)處理電路包含電荷放大器、單斜率模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及數(shù)字相關(guān)雙采樣電路，電荷放大器是兼具信噪比增強(qiáng)功能的采保電路，單斜率模數(shù)轉(zhuǎn)換器負(fù)責(zé)圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、為光強(qiáng)檢測(cè)提供數(shù)據(jù)支撐，數(shù)字相關(guān)雙采樣電路則是抑制固定模式噪聲的重要手段。
　　最后，論文討論了時(shí)序控制電路部