面阵CMOS图像传感器MTF速度失配特性研究

"该文研究了时间延迟积分型面阵CMOS图像传感器的MTF（调制传递函数）速度失配特性，分析了包括累加级数、像素尺寸、镜头放大倍数、行周期和电机运动速度失配等因素对MTF的影响，并建立了一个相应的速度失配模型。通过FPGA开发板构建的测试系统验证了该模型，实验结果显示，在光强为3lx条件下，速度失配小于2（ΔV/V）时，8级时间延迟积分的MTF性能比面阵成像提高了50%。然而，当速度失配达到一定的阈值，如ΔV/V=2，奈奎斯特频率处的MTF值会下降10%，而ΔV/V=10时，MTF值下降35%。" 这篇研究探讨了时间延迟积分型面阵CMOS图像传感器的重要技术问题——速度失配对MTF性能的影响。MTF是衡量传感器成像质量的关键指标，它反映了图像传感器将光线转换为电子信号的能力。在时间延迟积分（TDI）模式下，传感器通过连续积累几帧图像来提高信噪比和灵敏度，尤其在低光照环境下效果显著。然而，如果传感器的行扫描速度与移动物体的速度不匹配，会导致MTF性能下降。 文章首先分析了几个关键影响因素，包括累加级数、像素尺寸、镜头放大倍数以及电机运动速度失配。累加级数指的是TDI模式下图像的合并次数，增加级数可以提升MTF，但速度失配会限制这一增益。像素尺寸决定了传感器的空间分辨率，小尺寸像素可能更易受速度失配影响。镜头放大倍数会影响光线入射到像素上的角度，从而影响MTF。行周期是指传感器一行扫描的时间，与电机速度失配相关，若二者不协调，会降低MTF。 基于FPGA的测试系统用于验证理论模型，实验数据证实了模型的有效性。在特定的光强条件下，较小的速度失配可以显著提高MTF，而过大的速度失配则会导致MTF显著下降。这一发现对于优化TDI CMOS传感器的设计和使用具有指导意义，特别是在需要高精度成像的应用中，如遥感、医疗成像和工业检测等领域，确保速度匹配至关重要。 总结来说，这篇研究强调了在时间延迟积分型面阵CMOS图像传感器设计和应用中，正确理解和控制速度失配对保持MTF性能的重要性。通过深入理解这些影响因素，可以进一步改进传感器的性能，提升图像质量。