高幀率CMOS圖像傳感器是現(xiàn)代視覺(jué)系統(tǒng)從“看得見(jiàn)”邁向“看得清”、“看得懂”的關(guān)鍵一環(huán)。它通過(guò)捕捉和解析高速瞬態(tài)過(guò)程，為工業(yè)自動(dòng)化、科學(xué)探索、安全保障和藝術(shù)創(chuàng)作提供了前所未有的洞察力。隨著技術(shù)的不斷突破，高幀率成像將在更多領(lǐng)域展現(xiàn)其不可替代的價(jià)值。

想要圖像傳感器芯片實(shí)現(xiàn)高幀率，我們需要解決一系列問(wèn)題:

技術(shù)因素1：曝光時(shí)間必須足夠短，像素內(nèi)部光電轉(zhuǎn)換響應(yīng)足夠快。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，海圖微電子在技術(shù)路線上采用電荷域全局快門(mén)曝光技術(shù)，相比于電壓域，電荷域的像素內(nèi)部的信號(hào)傳輸更快，CMOS最短曝光時(shí)間可降低至1us以下， 同時(shí)全局曝光使得面陣像素同時(shí)曝光，又防止了“果凍效應(yīng)”引起的圖像畸變。

技術(shù)因素2：AD轉(zhuǎn)換速度必須足夠快，像素驅(qū)動(dòng)能力必須足夠強(qiáng)。

因?yàn)閱挝粫r(shí)間內(nèi)采樣和傳輸數(shù)據(jù)量很大，海圖微電子采用多列復(fù)用+流水線技術(shù)的列ADC架構(gòu)，通過(guò)空間上并行采樣、處理，時(shí)間上連續(xù)串行轉(zhuǎn)換、讀出的方式大大提高AD轉(zhuǎn)換速度；而為了提升像素驅(qū)動(dòng)能力，我們采用數(shù)字格雷碼編碼和雙邊對(duì)稱(chēng)驅(qū)動(dòng)的方式，減小功耗的同時(shí)又有效縮短全陣列像素動(dòng)作時(shí)間。

技術(shù)因素3：芯片接口傳輸速度必須足夠高。

假設(shè)一個(gè)10M像素1000fps的圖像傳感器的像素輸出為10bit，那么芯片接口傳輸速度就高達(dá)100Gbps，因此我們采用多路Sub-LVDS數(shù)據(jù)線同時(shí)輸出的方式傳輸數(shù)據(jù)，同時(shí)保證每條數(shù)據(jù)線的傳輸速度可達(dá)到1.25Gbps，這樣既減少了數(shù)據(jù)線的總數(shù)量，又能保證數(shù)據(jù)可以完整準(zhǔn)確的傳輸，并由于采用了Sub-LVDS電氣協(xié)議，輸出接口數(shù)據(jù)擺幅較小，配合低電源電壓設(shè)計(jì)，有效的降低了芯片輸出接口的整體功耗。

通過(guò)上面這些技術(shù)，海圖已成功量產(chǎn)8M像素最高1800fps的大面陣高幀率圖像傳感器(HT801A)，同時(shí)，15M像素最高640fps的超大面陣高幀率圖像傳感器也在驗(yàn)證測(cè)試中，值得期待。我們相信，更多更高幀率的圖像傳感器芯片將隆重登場(chǎng)，為視覺(jué)模組客戶(hù)提供更廣闊的業(yè)務(wù)空間及視覺(jué)體驗(yàn)。

多列復(fù)用+流水線架構(gòu)單列ADC

HT801A圖像傳感器

審核編輯 黃宇