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CMOS圖像傳感器(CIS)使用標(biāo)準(zhǔn)的CMOS工藝制造，與電荷耦合器件(CCD)相比，CMOS圖像傳感器具有低功耗、高集成度和功能靈活的特點(diǎn)，在便攜式及其它特殊環(huán)境中有巨大的應(yīng)用前景。近些年對(duì)CMOS圖像傳感器的研究中，動(dòng)態(tài)范圍(DR)一直是一個(gè)熱點(diǎn)。
CMOS圖像傳感器中的動(dòng)態(tài)范圍被定義為最大非飽和信號(hào)與無光照條件下的噪聲標(biāo)準(zhǔn)差的比值。動(dòng)態(tài)范圍是圖像傳感器中非常重要的指標(biāo)，對(duì)圖像的質(zhì)量有很大的影響，提高動(dòng)態(tài)范圍可以提高圖像的對(duì)比度和分辨率。已經(jīng)有多種方案被提出來提高動(dòng)態(tài)范圍：Chen Xu等在像素單元中使用PMOS作為重置(Reset)開關(guān)，并使用互補(bǔ)的源極跟隨器將信號(hào)調(diào)整至軌對(duì)軌，但這個(gè)結(jié)構(gòu)占用了許多像素中的面積，減小了感光面積百分比(Fill Factor)，同時(shí)PMOS管的載流子的低移動(dòng)率，延長了充電時(shí)間，降低了傳感器的幀率；S Yang等在中提出基于條件重置的多采樣技術(shù)提高動(dòng)態(tài)范圍，但是這種方法在一次圖像采集操作中需要多個(gè)充電周期和積分周期，同樣降低了傳感器的幀率；O Yadid-Pecht等在中提出了一種包含兩列信號(hào)鏈的有源像素傳感器，它可以同時(shí)讀取兩個(gè)圖像，包括短積分時(shí)間和長積分時(shí)間，但是這種方法并不能有效地獲取場景的明暗信息，同時(shí)很難擴(kuò)展到同時(shí)采集多于兩個(gè)圖像。
在此提出了基于電荷泵的CMOS圖像傳感器壓力傳感器，使用一個(gè)簡單的電荷泵抬高重置脈沖信號(hào)的幅值，使像素單元中的充電節(jié)點(diǎn)電壓達(dá)到電源電壓；同時(shí)調(diào)整源極跟隨器的參數(shù)，拓展充電節(jié)點(diǎn)電壓在積分周期擺動(dòng)范圍的下界，這兩種方案可以有效地提高充電節(jié)點(diǎn)電壓的擺幅，從而提高了傳感器的動(dòng)態(tài)范圍。重置脈沖信號(hào)幅值的提高也減小了充電的時(shí)間常數(shù)，縮短了充電時(shí)間，從而可以提高圖像采集的幀率。
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