CMOS图像传感器因具有结构简单、可集成度高、价格低廉、读出电路快等优点，逐渐成为图像传感器发展的主流方向。随着军事、医学等领域对高速目标追踪的需求，基于CMOS的高速图像传感器理论逐步建立起来。通过提升帧频以实现对目标高速追踪的方式将带来巨大的数据量和功耗的问题，这严重制约着高速CMOS图像传感器的进一步发展。借鉴于数字型图像传感器（Digital Pixel Sensor，DPS）将光信号转换为数字码间间隔的数据压缩方式，本文设计了一种脉冲阵列式图像传感器。该图像传感器可实现在相同数据带宽条件下，压缩数据量，从而使帧频得到有效提升。
本课题设计了一种将脉冲间隔表示与传统高速扫时序相结合的像素结构。通过将光强转换为数字脉冲间隔，图像传感器需要传输的数据量得到了压缩。同时，搭配高速扫描时序即可实现对高速运动物体采集的信息进行及时的输出。基于该像素架构及芯片整体设计方案，本文在Cadence环境下完成了各模块的电路设计和仿真验证，并绘制最终的版图结构。此外，本文还对各种噪声在像素阵列引入的非一致性进行了详细的分析，给出了具体的表达式，并在此基础上提出了相应的校正算法进行抑制。 |