太赫兹科学与电子信息学报2024,Vol.22Issue(10) :1088-1093.DOI:10.11805/TKYDA2024314

一种集成图像处理功能的数字像元焦平面读出电路

A digital pixel focal plane readout circuit with integrated image processing function

黄文刚 陶治颖 彭超 周亮 黄晓宗
太赫兹科学与电子信息学报2024,Vol.22Issue(10) :1088-1093.DOI:10.11805/TKYDA2024314

一种集成图像处理功能的数字像元焦平面读出电路

A digital pixel focal plane readout circuit with integrated image processing function

黄文刚 1陶治颖 2彭超 2周亮 2黄晓宗2
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作者信息

  • 1. 中国电子科技集团公司 第二十四研究所,重庆 401332;重庆大学 光电工程学院,重庆 400044
  • 2. 中国电子科技集团公司 第二十四研究所,重庆 401332
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摘要

设计了一种像元级数字化焦平面读出电路,克服了传统模拟读出电路技术的电荷容量局限,实现了更大的动态范围和更低噪声的数字化图像读出;同时在像元内部进行数字化图像处理,可实现非均匀校正(NUC)、盲元补偿、数字时间延迟积分(TDI)、空间滤波等图像预处理功能.该电路采用40 nm CMOS工艺流片,面阵规格为640×512,像元步进为30 μm,全芯片尺寸约 22 mm×19 mm.测试结果显示,该电路通过TDI、空间滤波功能可大幅降低(分别约 90%和63%)输出图像空间噪声,提升成像质量.

Abstract

A pixel-level digital focal plane readout circuit was designed to overcome the charge capacity limitations of traditional analog readout circuit technology,enabling a larger dynamic range and lower noise digital image readout.Additionally,digital image processing is performed internally at the pixel level,enabling functions such as Non-Uniformity Correction(NUC),dead pixel compensation,digital Time-Delay Integration(TDI),and spatial filtering for image preprocessing.The circuit was fabricated using a 40 nm CMOS process with an array specification of 640×512,a pixel pitch of 30 μm,and the overall chip size is approximately 22 mm×19 mm.Test results indicate that the circuit can significantly reduce(by approximately 90%and 63%,respectively)the spatial noise in the output image through TDI and spatial filtering functions,thereby enhancing the image quality.

关键词

读出电路/数字像元/非均匀校正/盲元补偿

Key words

readout circuit/digital pixel/non-uniformity correction/dead pixel compensation

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基金项目

国家自然科学基金资助项目(62105240)

国家自然科学基金资助项目(62075159)

国家重点研发计划资助项目(2019YFB22023002)

出版年

2024
太赫兹科学与电子信息学报
中国工程物理研究院电子工程研究所

太赫兹科学与电子信息学报

CSTPCD
影响因子:0.407
ISSN:2095-4980
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