PDF《以CMOS 图像传感器为核心的焦面电路设计》

以CMOS 图像传感器为核心的焦面电路设计 孟晗1,2 刘学斌

1 胡炳梁

1 王爽

1 (1.

中国科学院西安光学精密机械研究所,西安 710119;

2.中科院研究生院,北京 100039) 摘要:介绍了 Cypress 公司的图像传感器 IBIS5-B-1300,在分析其特性和工作原理的基础 上,选用 Xilinx 公司的 Spartan3 系列 FPGA 芯片 XC3S50,完成了对 IBIS5-B-1300 的驱 动时序设计. 通过对 IBIS5-B-1300 及FPGA 外围电路的设计, 以及传输模块和电源变换模块 的设计完成对整个焦面电路的设计. 实验结果表明, 所设计的焦面电路满足相机的成像要求. 关键字:CMOS 图像传感器,FPGA,焦面电路 中图分类号:TP212 文献标识码:B Design of the FPA circuit with the CMOS image sensor as the nucleus Meng Han1,2 Liu Xuebin1 Hu Bingliang1 Wang Shuang1 (1.Xi'

an Institute of Optics and Precision Mechanics of CAS, Xi'

an 710119,China;

2.Graduate School of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039,China) Abstract:The Cypress CMOS Image Sensor IBIS5-B-1300 was described,and its performance and working principle were analysed.The Spartan3 FPGA chip XC3S50 of Xilinx was chosen to design the driver timing of IBIS5-B-1300. Peripheral circuits of IBIS5-B-1300 and FPGA were designed, as well as transport module and voltage transformation module. The above four module constitute the FPA circuit. Experiments show that the designed FPA circuit was suitable for the imaging system. Key words: CMOS image sensor, FPGA, FPA circuit

0 引言 焦面电路的设计是相机设计中一个重要的组成部分, 目前常用的面阵光电探测器主要有 CCD 和CMOS 两种类型. CMOS 图像传感器是近年来发展较快的新型图像传感器, 与CCD 相比,CMOS 图像传感器在制造成本、功能集成、功耗特性等方面有其特有的优势.它的 应用范围也在不断扩大,涉及到数码产品、通讯、工业、医疗等各领域 ]

1 [ .CYPRESS 公司 的图像传感器 IBIS5-B-1300 是一款高性能,大动态范围的图像传感器.本文以这款图像传 感器为核心对某型号相机的焦平面电路进行了设计和调试. 1.电路组成 所设计的焦面电路主要由 CMOS 图像传感器、FPGA 时序控制模块、LVDS 传输模块 及电源变换模块组成.图1是CMOS 焦平面电路的组成框图. CMOS 传感器是相机的光电转换器件;

FPGA 时序控制部分为 CMOS 传感器提供正常 工作所需要的驱动信号;

LVDS 传输模块是数据输出的接口,是焦面电路与下一级信号处理 电路的连接通道;

电源变换模块为焦面电路提供所需要的各种电压. 图1CMOS 焦平面电路的组成框图 2.电路设计 2.1 CMOS 图像传感器 IBIS5-B-1300 Cypress 公司的 IBIS5-B-1300 将模拟图像获取、数字化和数字信号处理的功能集成在单 一芯片中,是一款高性能的 CMOS 图像传感器,采用

84 管脚的 LCC 封装.它的有效像元 为1280*1024,由于采用了 6.7μm 的高填充因子像素单元,使得器件的灵敏度较高,噪声 较小 ]

2 [ .这款图像传感器片载 40MHz 的10bit ADC,可对输出模拟信号直接进行模数转换, 同时,它具有随机开窗模式和亚采样模式,随机开窗模式可以只对感兴趣的区域进行读出, 亚采样模式可以很好的满足图像压缩的需要. 在特定的情况下, 还可以采用双斜率积分或多 斜率积分,来进一步提高它的动态范围 ]

3 [ .这里用图

2 说明它的工作原理: 图2IBIS5-B-1300 结构图 从图