CMOS图像传感器

CMOS图像传感器(CIS)使用标准的CMOS工艺制造，与电荷耦合器件(CCD)相比，CMOS图像传感器具有低功耗、高集成度和功能灵活的特点，在便携式及其它特殊环境中有巨大的应用前景。近些年对CMOS图像传感器的研究中，动态范围(DR)一直是一个热点。CMOS图像传感器称重传感器中的动态范围被定义为最大非饱和信号与无光照条件下的噪声标准差的比值。动态范围是图像传感器中非常重要的指标，对图像的质量有很大的影响，提高动态范围可以提高图像的对比度和分辨率。已经有多种方案被提出来提高动态范围：ChenXu等在像素单元中使用PMOS作为重置(Reset)开关，并使用互补的源极跟随器将信号调整至轨对轨，但这个结构占用了许多像素中的面积，减小了感光面积百分比(FillFactor)，同时PMOS管的载流子的低移动率，延长了充电时间，降低了传感器的帧率；SYang等在中提出基于条件重置的多采样技术提高动态范围，但是这种方法在一次图像采集操作中需要多个充电周期和积分周期，同样降低了传感器的帧率；OYadid-Pecht等在中提出了一种包含两列信号链的有源像素传感器，它可以同时读取两个图像，包括短积分时间和长积分时间，但是这种方法并不能有效地获取场景的明暗信息，同时很难扩展到同时采集多于两个图像。在此提出了基于电荷泵的CMOS图像传感器压力传感器，使用一个简单的电荷泵抬高重置脉冲信号的幅值，使像素单元中的充电节点电压达到电源电压；同时调整源极跟随器的参数，拓展充电节点电压在积分周期摆动范围的下界，这两种方案可以有效地提高充电节点电压的摆幅，从而提高了传感器的动态范围。重置脉冲信号幅值的提高也减小了充电的时间常数，缩短了充电时间，从而可以提高图像采集的帧率。更多传感器相关技术文章请访问沧正传感