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高速CMOS图像传感器及其应用 被引量:9
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作者 窦润江 曹中祥 +4 位作者 李全良 冯鹏 刘力源 刘剑 吴南健 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期426-434,共9页
设计了一种基于新型像素结构的高速低功耗图像传感器芯片.芯片采用提出的梯度掺杂掩埋型光电二极管(PPD)和非均匀掺杂沟道传输管的像素结构,有效地提高了PPD中光生载流子的横向转移速度,降低了光生载流子的残留,减少了图像传感器芯片的... 设计了一种基于新型像素结构的高速低功耗图像传感器芯片.芯片采用提出的梯度掺杂掩埋型光电二极管(PPD)和非均匀掺杂沟道传输管的像素结构,有效地提高了PPD中光生载流子的横向转移速度,降低了光生载流子的残留,减少了图像传感器芯片的拖尾现象.芯片采用低功耗设计的像素信号读出电路阵列,降低了图像传感器芯片的整体功耗.图像传感器芯片采用0.18μm CMOS工艺制备,像素尺寸为18μm×18μm,数字量化精度为12 bit.设计了高速CMOS成像系统,并在暗室环境下搭建了图像传感器的光电测试平台.测试得到高速CMOS图像传感器的灵敏度为11 V/(lx·s),动态范围为65 dB,在816×600的分辨率下可稳定输出1000帧/s的高速图像数据.图像传感器工作在最大增益为4、帧率为1000帧/s的工作条件时的功耗为830 mW.基于设计的高速CMOS图像传感器芯片,试制了一款高速CMOS相机.将试制的高速相机应用到高速目标跟踪和大容量存储系统中.实验结果表明,整体系统工作稳定,高速CMOS图像传感器可以长时间地稳定传输高质量的高速图像数据,同时跟踪系统可以稳定跟踪目标、存储系统可以正确存储高速图像数据. 展开更多
关键词 高速 低功耗 CMOS图像传感器 掩埋型光电二极管 高速成像
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基于视觉处理器芯片的遥感图像智能处理系统设计与验证 被引量:2
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作者 于双铭 武文波 +3 位作者 窦润江 刘力源 刘剑 吴南健 《航天返回与遥感》 CSCD 北大核心 2023年第5期54-64,共11页
随着遥感卫星成像技术向高分辨率、高帧率的方向快速发展,星上遥感图像处理技术面临海量数据处理速度慢、有效信息提取能力不足、载荷功耗高等瓶颈问题。文章提出一种面向星上处理的遥感图像智能处理系统,系统架构设计基于一款边缘型视... 随着遥感卫星成像技术向高分辨率、高帧率的方向快速发展,星上遥感图像处理技术面临海量数据处理速度慢、有效信息提取能力不足、载荷功耗高等瓶颈问题。文章提出一种面向星上处理的遥感图像智能处理系统,系统架构设计基于一款边缘型视觉处理器芯片,该芯片为可重构并行处理器架构,可通过指令编程兼容支持图像预处理算法、计算机视觉算法和深度学习神经网络算法。基于算法-硬件协同设计思想,对图像处理算法进行了剪枝和量化等压缩优化,在芯片上实现算法的高效部署。搭建基于视觉处理器芯片的遥感图像智能处理系统,进行实验验证。结果表明,该系统能够完成对遥感图像的实时目标检测等智能化处理,系统处理能力达到200 M像素/s,芯片峰值计算能效达到2×1012次/W(300 MHz时)。 展开更多
关键词 遥感图像 图像处理 视觉处理器 深度学习神经网络
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超快电荷转移的大尺寸PPD像素器件设计 被引量:2
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作者 顾超 冯鹏 +5 位作者 尹韬 于双铭 窦润江 刘力源 刘剑 吴南健 《半导体光电》 CAS 北大核心 2021年第2期196-200,206,共6页
面向微光环境的高时间分辨成像需求,基于CMOS图像传感器工艺,设计并仿真验证了一种具有三角形状梯度掺杂且浮置扩散区域中置的超快电荷转移大尺寸光电二极管(PPD)像素器件。它通过N埋层掺杂形状和梯度掺杂设计增强光生电荷传输路径的电... 面向微光环境的高时间分辨成像需求,基于CMOS图像传感器工艺,设计并仿真验证了一种具有三角形状梯度掺杂且浮置扩散区域中置的超快电荷转移大尺寸光电二极管(PPD)像素器件。它通过N埋层掺杂形状和梯度掺杂设计增强光生电荷传输路径的电势梯度,加速光生电荷从N埋层感光区域向电荷存储区域的转移。同时通过对传输管沟道的梯度掺杂,减小了沟道反弹电荷的水平,有效提升了光生电荷转移效率。仿真结果表明,三角形枝状的圆形像素器件在30000个电荷的情况下,在电荷转移效率达到99.9%时,电荷转移时间为1ns,同时其反弹电荷水平在1e^(-)以下。该PPD像素器件可用于微光环境下的高时间分辨率成像。 展开更多
关键词 PPD像素器件 大尺寸像素器件 超快电荷转移 高时间分辨率
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基于单光子雪崩二极管的成像技术综述 被引量:2
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作者 王哲 田娜 +6 位作者 杨旭 冯鹏 窦润江 于双铭 刘剑 吴南健 刘力源 《集成电路与嵌入式系统》 2024年第5期10-25,共16页
单光子成像技术涉及半导体工艺、光电器件以及集成电路设计等多个方面,基于单光子雪崩二极管的成像技术具有高动态二维灰度成像、高精度三维成像和荧光寿命成像能力,在安防监控、自动驾驶和生物医疗等领域具有广阔的应用前景。伴随着半... 单光子成像技术涉及半导体工艺、光电器件以及集成电路设计等多个方面,基于单光子雪崩二极管的成像技术具有高动态二维灰度成像、高精度三维成像和荧光寿命成像能力,在安防监控、自动驾驶和生物医疗等领域具有广阔的应用前景。伴随着半导体工艺技术的飞速发展,单光子成像技术有望成为应用广泛的下一代视觉感知技术。本文对基于单光子雪崩二极管的成像技术进行了系统的介绍,包括单光子雪崩二极管器件、单光子成像涉及的关键电路以及二维灰度和时间分辨单光子图像传感器的最新研究进展。 展开更多
关键词 单光子雪崩二极管 CMOS图像传感器 单光子成像 三维成像 荧光寿命成像
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电场调控增强型背照式单光子雪崩二极管
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作者 李聪 王哲 +8 位作者 杨旭 田娜 冯鹏 窦润江 于双铭 刘剑 吴南健 李传波 刘力源 《集成电路与嵌入式系统》 2024年第10期1-8,共8页
本研究利用搭建的仿真设计平台开发了一款电场调控增强型背照式单光子雪崩二极管(SPAD)器件,通过调控SPAD雪崩区电场,进一步提升了背照式器件的光子探测效率,降低了暗计数率。仿真结果表明,本研究设计的SPAD在水平和垂直电场的协同作用... 本研究利用搭建的仿真设计平台开发了一款电场调控增强型背照式单光子雪崩二极管(SPAD)器件,通过调控SPAD雪崩区电场,进一步提升了背照式器件的光子探测效率,降低了暗计数率。仿真结果表明,本研究设计的SPAD在水平和垂直电场的协同作用下,有效提高了电子倍增效率,峰值探测效率达到50.1%,在过偏压为3 V时,暗计数率降低至764 Hz。本文对比分析了不同耗尽层厚度和P-Well半径对电场调控增强型背照式SPAD器件性能的影响,并确定了最优结构尺寸。研究结果为基于SPAD的高精度光电探测应用提供了新的技术途径,为SPAD器件在科学研究和工业应用中的进一步发展奠定了基础。 展开更多
关键词 单光子雪崩二极管 背照式 光子探测效率 暗计数率 电场调控 器件仿真
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Space advanced technology demonstration satellite 被引量:3
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作者 ZHANG XiaoFeng CHEN Wen +66 位作者 ZHU XiaoCheng MENG Na HE JunWang BI XingZi ZHANG YongHe SHI Qi LI Fei LIU Rui FENG ZhengGong LIU Liu LI JinSong WU HaiChen XU DongXiao LI TaiJie HUANG JiangJiang LIU Shuo LI TianTong YU XianSheng GAO Yang ZHOU Heng BAN HanYu ZHANG YanLi ZHANG YueTing YANG YingQuan HE Tao DUAN XuLiang CHEN Xin WANG YaMin SUN AnTai ZHANG KuoXiang SUN Ying WANG YaoBin FAN ChengCheng XIONG ShaoLin LI XinQiao WEN XiangYang LING ZhiXing SUN XiaoJin ZHANG Chen BAI XianYong WANG ZhanShan DENG YuanYong TIAN Hui YANG JianFeng XUE HongBo SANG Peng LIU JinGuo ZHENG HuiLong ZHU Xiang HE JianWu LI Hui XU LuXiang XU ShuYan CHEN WenWu LIU ZhenDong WANG ZhaoLi MAO XiangLong GAO Rong LI ZongXuan DING GuoPeng WANG XinYu dou runjiang WENG LuBin LUO Hao WANG YaPing LIANG XianFeng FANG ZiRuo 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第1期240-258,共19页
The Space Advanced Technology demonstration satellite(SATech-01),a mission for low-cost space science and new technology experiments,organized by Chinese Academy of Sciences(CAS),was successfully launched into a Sun-s... The Space Advanced Technology demonstration satellite(SATech-01),a mission for low-cost space science and new technology experiments,organized by Chinese Academy of Sciences(CAS),was successfully launched into a Sun-synchronous orbit at an altitude of~500 km on July 27,2022,from the Jiuquan Satellite Launch Centre.Serving as an experimental platform for space science exploration and the demonstration of advanced common technologies in orbit,SATech-01 is equipped with 16 experimental payloads,including the solar upper transition region imager(SUTRI),the lobster eye imager for astronomy(LEIA),the high energy burst searcher(HEBS),and a High Precision Magnetic Field Measurement System based on a CPT Magnetometer(CPT).It also incorporates an imager with freeform optics,an integrated thermal imaging sensor,and a multi-functional integrated imager,etc.This paper provides an overview of SATech-01,including a technical description of the satellite and its scientific payloads,along with their on-orbit performance. 展开更多
关键词 SATech-01 spacecraft design scientific instruments on-orbit performance
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