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IBIS5 -B -1300 CYII5FM1300AB

130万像素CMOS图像传感器

描述

该IBIS5 -B- 1300是一种固态的CMOS图像传感器，其

集成了完整的模拟图像采集的功能，

数字转换器和数字信号处理系统中的单个芯片上。

这个130万像素（ 1280 ×1024 ）的CMOS有源像素传感器

致力于工业视觉应用同时具有滚动

和快照（或全球）快门。全帧读出时间为36毫秒

（最大27.5 fps）的速度，和读出速度是由加窗升压

感兴趣区域（ROI ）读出区域。另一个特征包括

双和倍数斜率功能，捕捉高动态

范围场景。该传感器是在单色版本

或拜耳（RGB）的图案化的滤色器阵列。

用户可编程的行和列的启动/停止的位置让

窗下降到2×1像素的窗口数码变焦。子

取样或取景模式下降低分辨率，而

维护的角度恒定域和一个增加的帧

率。片上模拟信号处理流水线模拟

像素阵列的视频输出。双采样（ DS ）消除

的固定模式噪声。可编程增益和失调

放大地图信号摆幅与ADC的输入范围。 10位

ADC将模拟数据转换成一个10位的数字字流。该

传感器采用2线，我

C兼容接口，一个3线串行

平行（SPI）接口，或一个16位并行接口。它的工作

采用3.3V电源，只需要一个主时钟

操作多达40兆赫。它坐落在一个84引脚陶瓷LCC

封装。

表1中。

主要性能参数

参数

典型的价值

1280 （H ）× 1024 （ V）

6.7

x 6.7

2/3英寸

快照（全球）快门

卷帘

40 MPS / 40 MHz的

27 FPS （1280 ×1024 ）

106 FPS （ 640 ×480 ）

10位，片上

715 V.m2 / W.S

8.40 V / lux.s

64分贝

62.500 e–

40 e–

7.22毫伏/秒

多斜率

模拟： 3.0V - 4.5V

数字： 3.3V

I / O ： 3.3V

175毫瓦

-30 ° C到+ 65℃

单声道

RGB Bayer模式

84引脚LCC

有效像素

像素尺寸

光学格式

快门式

最大数据速率/

主时钟

帧率

ADC的分辨率

灵敏度（ @ 650nm）中

S / N比

满井充

瞬时噪声

暗电流

高动态范围

电源电压

应用

机器视觉

检查

机器人

流量监控

耗电量

工作温度

彩色滤波器阵列

包装

IBIS5-B-1300

赛普拉斯半导体公司

文件编号： 38-05710牧师* C

198冠军苑

圣荷西

CA 95134-1709

408-943-2600

修订后的2007年8月27日

IBIS5 -B -1300 CYII5FM1300AB

结构和运行

本节介绍有关的最重要的传感器模块的详细信息。

平面图

在IBIS5 -B -1300图像传感器图1.框图

传感器

热像仪核心

RESET

Y型右

地址

样品

SELECT

像素

Y型左

地址

列输出

像素核心

SEQUENCER

列放大器

模拟多路复用器

产量

扩音器

系统时钟

40 MHZ

外

连接

X -解决

ADC

图1

示出了IBIS5 -B- 1300的图像的体系结构

传感器。它由一个象素阵列的基本上一X轴和两个

的Y寻址寄存器中的X和Y方向的读出，

列放大器，校正固定图案噪声，一个

模拟多路复用器，和一个模拟输出放大器。

使用左Y寻址寄存器，用于读出操作。使用

右Y寻址寄存器的像素行的复位。在多

坡同步快门模式，右边的Y寻址寄存器

重置全像素核心，降低的复位电压。在轧

帘幕快门模式下，使用右边的Y寻址寄存器的

重置指针在单，双斜坡操作复位1

像素行。

芯片上的序列发生器产生最大的信号为

形象的核心。一些基本的信号（例如启动/停止整合，线

和帧同步信号，等等。）的外部产生。

10位ADC的芯片，但电气隔离来实现

从图像核心。您必须路由模拟像素输出

在外面的模拟ADC输入。

架构

在IBIS5 -B- 1300中使用的像素结构是4-晶体管

像素中所示

图2中。

实现用高填充像素

作为专利赛普拉斯（美国专利号技术因素

6225670及其他）。该4T像素有快照快门

但也可以通过连续地闭合模拟3T像素

采样开关M2 。使用M4作为一个全球性的样本晶体管

所有像素使快照快门模式。由于该像素

体系结构，在此期间读出的积分是不可能在

同步快门模式。

图2架构的4T像素的

RESET

样品

MUX

COLUMN

产量

像素

该像素体系结构的描述，并在滤色器阵列

如下。

文件编号： 38-05710牧师* C

第40 2

IBIS5 -B -1300 CYII5FM1300AB

彩色滤波器阵列

该IBIS5 -B- 1300也被处理了拜耳RGB颜色

格局。像素（ 0,0 ）有一个绿色的过滤器，并坐落在一个

绿 - 蓝一行。 Green1和Green2的具有略微不同

由于来自相邻像素的串扰光谱响应。

Green1像素位于一个蓝绿色行， Green2的像素是

坐落在绿 - 红一行。

图4

示出的响应

滤色器阵列作为波长的函数。注意，这

响应曲线包括的像素的光学串扰。

在像素图3.彩色滤光片排列

红

Green2

7).”

第13页）上，这需要近一个最小像素率

40兆赫。列放大器的最终带宽，输出

的阶段，和其它由外部偏置电阻确定。同

40 MHz的标称像素速率，多了几分全帧速率

高于每秒27帧被获得。

该IBIS5 -B- 1300的传感器的帧周期取决于

快门式。

卷帘

= >帧周期= （上午十时正，行* （ RBT +像素周期*上午十时正。像素））

有：

上午十时正。线

上午十时正。像素

彩铃

像素时代

行数读出每帧（Y ）

像素数读出的每行（X）的

行消隐时间= 3.5 μs（典型值）

1/40兆赫= 25纳秒

Green1

蓝

例子

读出标称速度全分辨率时间

（ 40 - MHz的像素率）：

红

Green2

红

Green2

= >帧周期= （ 1024 * （ 3.5微秒+ 25纳秒×1280 ）） = 36.4毫秒

= > 27.5 FPS

快照快门

= >帧周期=色调+踹出

=色调+ （上午十时正，行* （ RBT +像素周期*上午十时正。像素））

有：

色彩

上午十时正。线

上午十时正。像素

彩铃

像素时代

Green1

蓝

Green1

蓝

像素0,0

帧率

象素速率为这个传感器是足够高的，以支持帧

为640× 480像素大小的窗口（VGA率>100赫兹

格式）。考虑到3.5微秒的行消隐时间（如

基线，也见

“内部时钟粒度（位4 ， 5 ， 6和

积分（曝光）时间

行数读出每帧（Y ）

像素数读出的每行（X）的

行消隐时间= 3.5 μs（典型值）

1/40兆赫= 25纳秒

图4.彩色滤光片响应

波长（nm ）

文件编号： 38-05710牧师* C

第40 3

IBIS5 -B -1300 CYII5FM1300AB

例子

读出标称速度全分辨率时间

（40 MHz的像素速率）为1毫秒的积分时间：

图像核心操作

图像核心操作和信号

图5

是图像核心的功能表示不

子采样和列/行交换电路。大部分的

所涉及的信号不提供，因为它们的外

由X定序和SS序组生成。

的像素的集成是通过内部信号例如控制

如复位，样品，并保持其通过片上产生的

被控制的外部信号的SS序

SS_START和SS_STOP 。读出该像素阵列开始

通过施加Y_START连同Y_CLOCK信号;之间

应受本后跟一个校准序列来校准

输出放大器（在该行消隐时间）。信号

要做到这一点校准是由在片上产生

X -音序器。这个校准过程一般需要3.5

并且需要去除的像素的“固定模式噪声”

和列的由双重手段放大器本身

采样技术。行消隐时间之后，像素

馈送到输出放大器。像素率等于

SYS_CLOCK频率。

图像核心供应注意事项

该图像传感器具有多个电源电压：

VDDH是控制采样开关的电压。别

电压高于此适用于芯片上。

该VDDR_LEFT电压是最高（标称）的复位电压

像素核心的。

= >帧周期为1毫秒+ （ 1024 * （ 3.5微秒+ 25纳秒* 1280 ）） =

37.4毫秒= > 26.8 FPS

区域中，感兴趣区域（ROI ）宣读了

窗口容易被上传的起点实现

在使用了传感器的寄存器X和Y移位寄存器

各种接口。此下载起点启动

在X移位寄存器和Y方向的Y_START触发

（启动的Y移位寄存器）和Y_CLK （启动X移

（只有偶数起始地址被选择），一个用于

Y地址（每行寻址）。帧速率增加

几乎呈线性时较少的像素被读出。

表2

给出了一个

所能达到的帧速率概述（在滚动快门模式）

各种尺寸的投资回报率。

表2中。

帧速率和分辨率

FRAME

帧速率读出时间

[帧/秒]

[女士]

图片

决议

（ X * Y）

1280 x 1024

640 x 480

100 x 100

100

1657

0.6

全分辨率。

投资回报率读出。

图5.图像核心

VddReset

VDDR_LEFT

VDDH

样品

RESET

HOLD

VDDR_RIGHT

像素行

Y型左寻址

y_start

Y_CLOCK

像素

像素列

像素

Y型合适的解决

y_start

Y_CLOCK

VDDC

列放大器

读指针

输出放大器器

BUS -A

BUS -B

X解决

PXL_OUT

SYS_CLOCK

文件编号： 38-05710牧师* C

第40 4

IBIS5 -B -1300 CYII5FM1300AB

该VDDR_RIGHT电压从VDDR_LEFT生成

电压使用被编程为一个电路

KNEEPOINT_LSB / MSB位定序器寄存器（另见

“像素复位拐点为多个斜坡操作（位8,9 ，和

10).”

第14页）。你可以断开VDDR_RIGHT销

从电路和施加外部电压供给

多斜率复位电压被设定VDDR_RIGHT_EXT

在音序器寄存器位。当没有外部电压

应用（推荐），连接VDDR_RIGHT销到

电容（推荐值= 1μF ）。 VDDC是象素芯

供应量。 VDDA是图像核心和外围模拟电源。

VDDD是图像核心和外围数字电源。

注意， IBIS5 -B- 1300的图像传感器没有片上功率

抑制电路。因此在模拟的所有变化

电源电压有助于对随机变化（噪声）

的模拟像素信号，这被看作是随机噪声的

图像。在摄像头的设计，采取预防措施，以供应

以非常稳定的电源电压传感器，以避免这种额外

噪声。像素阵列（ VDDR_LEFT ， VDDH和VDDC ）模拟

供应特别容易受到这一点。

快照快门供应的注意事项

中列出的建议电源电压的设置

表3

是

当IBIS5 -B -1300传感器在快照快门模式下使用

只。

表3中。

快照快门推荐的电源设置

描述

典型值

单位

双快门供应的注意事项

如果你分析中列出的电源设置

表3

你可以看到

一些固定柱的不均匀性（ FPN ）在操作时

滚动快门模式。如果是双快门模式（包括轧

快照快门）操作过程中是必需的，你必须申请

中列出的供给设置

表4

以实现最佳的

图像质量。

表4 。

双快门推荐的电源设置

描述

典型值

单位

参数

VDDH

VDDR_LEFT

VDDC

VDDA

VDDD

GNDA

GNDD

GND_AB

电压HOLD开关。

最高的复位电压。

像素核心电压。

的模拟电源电压

形象的核心。

数字供电电压

形象的核心。

模拟地。

数字地。

防晕染地面。

+4.5

+3.0

+3.3

图像核心偏置信号

表5

概括来驱动所需要的偏置信号

IBIS5 -A -1300 。对于优化的原因，相对于速度

和所有的内部模块的功耗，多个偏置

需要电阻。

每个偏压信号确定的一个对应的动作

在它所控制的速度和功率耗散的感测模块

而不能使。上的偏置电平的DC电平的容差可以变化

±150 mV的由于工艺变化。

参数

VDDH

VDDR_LEFT

VDDC

VDDA

VDDD

GNDA

GNDD

GND_AB

表5 。

电压HOLD开关。

最高的复位电压。

像素核心电压。

的模拟电源电压

形象的核心。

数字供电电压

形象的核心。

模拟地。

数字地。

防晕染地面。

偏置信号概述

+4.5

+3.3

信号