基于时间域读出的大动态范围CMOS图像传感器
作者:
作者单位:

(1. 中国科学院上海技术物理研究所 中国科学院红外成像材料与器件重点实验室, 上海 200083;2. 上海科技大学 信息科学与技术学院, 上海 201210;3. 中国科学院大学, 北京 100049)

作者简介:

金少雷(1997-),男,浙江省绍兴市人,硕士研究生,主要从事CMOS图像传感器读出电路研究;

通讯作者:

中图分类号:

TP391.41;TP212

基金项目:

国家自然科学基金重大项目(42192582).通信作者:陈永平E-mail:chen_yp@mail.sitp.ac.cn


A High Dynamic Range CMOS Image Sensor Based on Time Domain
Author:
Affiliation:

(1. Key Lab. of Infrared Imaging Materials and Detectors, Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200083, CHN;2. School of Information Science and Technology, ShanghaiTech University, Shanghai 201210, CHN;3. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, CHN)

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    摘要:

    设计了一款基于时间域读出的大动态范围CMOS图像传感器。传感器基于一种新型的结构,其可在时间域下探测高输入光强,在模拟域下探测低输入光强。该设计在传统电容反馈式跨阻放大器(CTIA)的基础上,新增了时间域测量电路,在不改变原有积分过程的同时可实现连续的大动态范围。基于0.35μm,5V-CMOS工艺进行了256×1线列CMOS图像传感器流片,光电二极管面积为22.5μm×22.5μm,并对器件的光电特性进行了后仿真验证。仿真测试结果表明,基于时间域读出的图像传感器可实现96dB的大动态范围,且时间域和模拟域的两路输出信号可同步输出,功耗为7.98mW。

    Abstract:

    A high dynamic range CMOS image sensor based on the time domain is proposed. The sensor was based on a novel structure that could detect high-input light intensity in the time domain and low-input light intensity in the analog domain. A time domain measurement circuit was added to the traditional CTIA structure, which could achieve a continuous and large dynamic range without changing the original integration process. Based on the 0.35μm and 5V-CMOS process, a 256×1 linear CMOS image sensor was implemented with a photodiode area of 22.5μm×22.5μm, and the photoelectric response of the device was fully characterized and simulated. The simulation results show that the time domain CMOS image sensor can reach the dynamic range of 96dB, and the two output signals of time domain and analog domain can be output synchronously with the power consumption of 7.98mW.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

金少雷,陈永平,陈世军.基于时间域读出的大动态范围CMOS图像传感器[J].半导体光电,2023,44(1):8-13. JIN Shaolei, CHEN Yongping, CHEN Shijun. A High Dynamic Range CMOS Image Sensor Based on Time Domain[J].,2023,44(1):8-13.

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  • 收稿日期:2022-11-02
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