LUPA-4000

4M像素的CMOS图像传感器

（SPI）接口。它坐落在一个127引脚的陶瓷PGA

封装。

本数据表中，用户可以建立一个照相机系统

根据所描述的时序和接口。

主要特点

所述图像传感器的主要特征被确定为：

2048 ×2048有效像素（ 4M像素分辨率）

12

m

2

方形像素（基于高填充因子活性

的FillFactory （美国专利号的象素传感器技术

6225670及其他） ）

峰值QE x的37.50 ％ FF

光学格式为： 24.6毫米× 24.6毫米

66 MHz的使用33 MHz的系统时钟像素率

光学动态范围：67分贝（ 2000： 1 ）单坡

操作和高达90分贝的多斜率运行

2片10位， 33兆采样/秒ADC

完整的快照快门

随机可编程窗口和子取样

模式

127针PGA封装

分级（ X方向平均电压）

可编程的读出方向（X， Y）

产品编号和订购信息

名字

包

单

镀铬/颜色

单色

前言

概观

本文档介绍了接口和的驱动

LUPA- 4000图像传感器。这个400万像素的CMOS有源

像素传感器具有同步快门和最大

帧速率每秒15帧全分辨率。读出速度可以

通过子采样和窗口地区的方式来提振

感兴趣区域（ROI ）读出。高动态范围场景可

使用双和多斜率功能抓获。

该传感器可以用于与一个或两个输出。两个片上

10位ADC的可用于将模拟数据转换成一个10位的

数字字流。该传感器采用3线串行并行

CYIL1SM4000AA - GDC 127引脚的陶瓷

PGA

该LUPA -4000也是彩色或黑白可用

无盖玻璃。请联系赛普拉斯的更多

信息。

赛普拉斯半导体公司

文件编号： 38-05712牧师* B

198冠军苑

圣荷西

,

CA 95134-1709

408-943-2600

修订后的Januari 4 ， 2007

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LUPA-4000

目录

前言........................................................................................................................................................... 1

概观...................................................................................................................................................... 1

主要特点............................................................................................................................................... 1

产品编号和订购information.......................................................................................................... 1

产品规格................................................................................................................................................... 4

一般规格.................................................................................................................................. 4

电光规格........................................................................................................................ 4

功能和一般规格............................................................................................................ 6

电气规格................................................................................................................................ 7

传感器架构.......................................................................................................................................... 8

6 -T像素................................................................................................................................................ 8

帧速率和窗口........................................................................................................................... 9

输出放大器............................................................................................................................................ 9

像素阵列驱动器........................................................................................................................................ 10

列放大器........................................................................................................................................ 10

模拟数字转换器.......................................................................................................................... 10

同步快门.................................................................................................................................... 11

非破坏性读出（ NDR）的................................................................................................................... 12

操作和信号.............................................................................................................................. 12

像素阵列信号........................................................................................................................................ 14

定时和读出的图像传感器的出...................................................................................................... 16

像素阵列的定时............................................................................................................................... 16

读出图像传感器的...................................................................................................................... 18

串行 - 并行接口（SPI） ...................................................................................................................... 24

引脚列表................................................................................................................................................................ 25

几何学和机械规格...................................................................................................... 29

裸模........................................................................................................................................................ 29

封装图纸.........................................................................................................................................三十

焊盘............................................................................................................................................... 32

结合图.......................................................................................................................................... 33

玻璃的透光率..................................................................................................................................... 34

处理和焊接注意事项.............................................................................................................. 35

订购信息.................................................................................................................................... 35

放弃.................................................................................................................................................... 35

附录A ： LUPA -4000的评价体系.......................................... .................................................. .... 36

附录B ：常见问题............................................ .................................................. ..... 37

文档历史记录页................................................................................................................................... 38

图列表

光谱响应曲线.....................................................................................................................................五

光生伏打效应曲线............................................................................................................................. 6

图像传感器的框图.................................................................................................................... 8

6T像素架构........................................................................................................................................... 8

输出级架构................................................................................................................................... 9

ADC时序......................................................................................................................................................... 10

输入和外部ADC连接...................................................................................................................... 11

文件编号： 38-05712牧师* B

第38 2

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LUPA-4000

同步快门操作........................................................................................................................... 11

非破坏性读出的原理。 .................................................................................................................. 12

内部定时pixel................................................................................................................................... 14

集成和并行读出..................................................................................................................... 16

整合和读出顺序.................................................................................................................. 16

像素阵列的定时...................................................................................................................................... 17

读出图像传感器的。 F.O.T ................................................................................................................... 18

X轴和Y寻址........................................................................................................................................... 19

X -寻址。从底部到顶部....................................................................................................................... 20

输出信号与Clock_x信号............................................................................................................... 21

为R.O.T.标准时间只有pre_col和Norowsel控制信号所需的.................................... 22

通过Sh_col信号的方式降低标准的腐.......................................... .................................................. 22

X和Y的寻址与总线预充电....................................... .................................................. .. 23

SPI框图和时序............................................................................................................................. 24

在LUPA -4000的模具图............................................................................................................................... 29

在LUPA -4000封装的封装图.......................................... .................................................. ........ 30

用模具LUPA -4000包装规格....................................................................................................... 31

的键合焊盘上的LUPA- 4000包.......................................配售........................................... 32

的LUPA- 4000包的键合焊盘图......................................... .................................................. 33

在D263玻璃的透射特性用作LUPA- 4000传感器保护盖。 ............ 34

在LUPA -4000评估板的内容........................................................................................................... 36

双斜率图............................................................................................................................................. 37

表格清单

一般规格........................................................................................................................................ 4

电光规格.............................................................................................................................. 4

功能和一般规格................................................................................................................... 6

推荐工作条件.................................................................................................................. 7

帧速率作为ROI的功能读出和/或子采样..................................... ........................................ 9

ADC规格............................................................................................................................................. 10

优点和非破坏性读出的缺点。 .................................................. ............................ 12

电源................................................................................................................................................... 12

有关的像素信号的电源设备的概述........................................ ....................................... 13

偏置信号概述..................................................................................................................................... 13

入口和外部象素阵列信号的概述........................................ .................................................. 15

时序规格.......................................................................................................................................... 17

读出时序规范............................................................................................................................ 19

读出时序规范的公交车precharching ........................................ .................................. 23

SPI的参数................................................................................................................................................... 24

文件编号： 38-05712牧师* B

第38 3

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LUPA-4000

特定网络阳离子

一般特定网络阳离子

表1.一般规格

参数

像素架构

像素尺寸

决议

像素率

快门式

全帧速率

规范

6T-pixel

12

m

x 12

m

2048 x 2048

66兆赫

流水线快照快门

15帧/秒

备注

根据FillFactory公司的高填充因子有源像素传感器技术

分辨率和像素大小的结果在24.6毫米× 24.6毫米的光

有源区。

使用一个33MHz的系统时钟和1或2个并行输出端。

全快照快门（集成过程中读出是可能的） 。

帧速率可能提高投资回报率与读出和/或子采样。

光电产品规格

概观

表2光电规格

参数

FPN

PRNU

转换增益

输出信号的幅度

饱和电荷

灵敏度

峰值QE * FF

峰值SR FF *

暗电流（ @ 21 ° C）

电子噪音

S / N比

光谱灵敏度范围

寄生灵敏度

MTF

功耗

规范

<1.25 ％ RMS

<2.5 ％ RMS

13.5紫外/电子

1V

80.000 e-

2090 V.m2 / W.S

11.61 V / lux.s

37.5%

0.19 / W

<140毫伏/秒

或E- 10000 / S

< E- 40

2000:1

400 - 1000纳米

< 1/5000

64%

<200 mWatt

典型的（不含ADC的） 。

即存储节点的灵敏度中读出的（后

集成） 。

66分贝。

平均白光。

可见光波段只（ 180 LX = 1瓦/平方米） 。

平均QE * FF = 35 ％ 。

平均SR * FF = 0.15 A / W 。

见光谱响应曲线。

的最大值。输出摆幅

在25 ％和75％ （信号的％）

@输出（测量值） 。

2片上10位ADC在2×10并行数字转换

输出。或用外部ADC的使用

备注

文件编号： 38-05712牧师* B

第38 4

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LUPA-4000

光谱响应曲线

图1的光谱响应曲线

0.20

0.18

QE 40 ％

QE 30 ％

QE 25 ％

QE 20 ％

0.16

0.14

光谱响应[A / W]

0.12

0.10

0.08

0.06

0.04

0.02

0.00

400

QE 10 ％

500

600

700

波长[nm]的

800

900

1000

图1

示出的光谱响应特性。该

曲线上的象素直接测量。它包括的影响

非敏感区中的像素时，例如互连线。该

传感器是光400和1000纳米之间敏感。高峰

QE * FF为37.5 ％，约为500至700纳米之间。在

图中的60 ％的填充因数，量子效率是如此大于60％

在500和700纳米。

文件编号： 38-05712牧师* B

第38 5

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CYIL1SM4000AA

LUPA 4000 ： 400万像素

CMOS图像传感器

特点

■

■

■

■

■

■

■

■

■

■

■

■

■

■

高动态范围场景可以使用双捕获

和多斜率功能。

该传感器用于与一个或两个输出。两个片10位

模数转换器用于将模拟数据转换为10位的数字字

流。该传感器采用3线SPI 。它坐落在一个127引脚

陶瓷PGA封装。

本数据表中，用户可以建立一个照相机系统

根据所描述的时序和接口。

该LUPA 4000是彩色和单色无可用

玻璃盖。

对于工程样品，请联系

imagesensors@cypress.com 。

图1： LUPA 4000的照片

2048 ×2048像素有效

12微米× 12微米的方形像素

光学格式24.6毫米× 24.6毫米

单色或彩色数字输出

15 fps的帧速率在全分辨率

2片上10位ADC

随机可编程窗口和子采样模式

完整的快照快门

分箱（ X方向平均电压）

物资有限公司：标称2.5V （有些设备要求3.3V ）

串行到并行接口（ SPI ）

0 ℃至60 ℃的工作温度范围

127针PGA封装

功耗： < 200毫瓦

应用

■

■

智能交通系统

高速机器视觉

概观

本文档介绍了LUPA的接口和驱动

4000图像传感器。这个400万像素的CMOS有源像素传感器

拥有同步快门以及每秒15帧的最大帧速率

在全分辨率。的读出速度可通过升压

子采样和感兴趣区域（ROI ）读出窗口地区。

产品编号和订购信息

订货型号

CYIL1SM4000AA-GDC

CYIL1SM4000AA-GWCES

CYIL1SC4000AA-GDC

CYIL1SM4000AA-GDCN

CYIL1SM4000-EVAL

单色/双色

单色玻璃

单色无窗（请与当地

赛普拉斯办公室）

颜色玻璃

氮气填充，单色玻璃

LUPA 4000演示套件

演示套件

127针PGA

包

赛普拉斯半导体公司

文件编号： 38-05712牧师* C

198冠军苑

圣荷西

,

CA 95134-1709

408-943-2600

修订后的2009年7月16日

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CYIL1SM4000AA

特定网络阳离子

一般特定网络阳离子

表1.一般规格

参数

有效像素

像素尺寸

像素类型

像素率

快门式

帧率

主时钟

窗口（ ROI ）

读出

ADC的分辨率

灵敏度

扩展动态范围

2048 （H ）× 2048 （ V）

12

μm

x 12

μm

6晶体管像素

66兆赫使用33兆赫的系统时钟和一个或两个平行的输出

全快照快门（读出期间的整合是可能的）

在4.0百万像素每秒15帧（可以通过子采样和窗口被增强）

33兆赫

随机可编程的投资回报率读出

窗，翻转，镜像和子采样的读出可能的;电压

在平均x方向

2片上， 10位

在可见光波段只（ 180勒克斯= 1瓦/平方米11.61 V / lux.s

2

)

66分贝（ 2000 ： 1 ）单斜坡操作和高达90分贝的多斜率运行

规范

光电产品规格

表2光电规格

参数

转换增益

满井充

灵敏度

填充因子

寄生感光度

暗噪声

QE X FF

FPN

PRNU

暗信号

电子噪音

S / N比

MTF

功耗

13.5紫外/ E

-

27000e

-

2090 V.m

2

/W.s平均白光

37.5%

<1/5000

21e

-

在680纳米37％

1V的输出信号振幅的<1.25 ％均方根

<2.5 ％有效值在25 ％和输出信号的75％的

<140毫伏/秒，在21°C

< 40E

-

2000 ： 1在66分贝（单斜坡操作）

64%

<200毫瓦（不典型的ADC ）

价值

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第31 2

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CYIL1SM4000AA

图2.光谱响应曲线为单声道

0.20

0.18

QE 20 ％

0.16

0.14

QE 40 ％

QE 30 ％

QE 25 ％

光谱响应[A / W]

0.12

0.10

0.08

0.06

0.04

0.02

0.00

400

QE 10 ％

500

600

700

波长[nm]的

800

900

1000

图3.光谱响应曲线的颜色

图2

和

科幻gure 3

显示的光谱响应特性。该曲线上的象素直接测量。它包括的影响

非敏感区域的像素，例如互连线。所述传感器是光400纳米和1000纳米之间敏感。高峰

QE * FF为37.5％大约500纳米和700纳米之间。鉴于60％的填充率，量子效率因此大于60％更大的

500纳米和700纳米。

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第31 3

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CYIL1SM4000AA

图4.光电池响应曲线

1.2

1

0.8

输出摆幅[V]

0.6

0.4

0.2

0

0

20000

40000

60000

80000

＃电子

100000

120000

140000

图4

示出的线性响应模式的像素响应曲线。该曲线是在所检测到的电子之间的关系

像素与输出信号。所得到的电压 - 电子曲线是独立于任何参数。的电压以将电子转换

增益为13.5 μV / E

-

.

需要注意的是，曲线（接近饱和）的上部实际上是一个对数响应。

文件编号： 38-05712牧师* C

第31 4

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CYIL1SM4000AA

电气规格

绝对最大额定值

超出最大额定值，可能会损害设备的使用寿命。

表3.绝对最大额定值

[1]

符号

VDD

VOO

VAA

Va3

Vpix的

Vmem_l

Vmem_h

VRES

Vres_ds

VDDD

VDDA

I

IO

T

L

T

A

描述

核心数字供电电压

输出级电源

模拟电源电压

列读出模块

像素电源电压

电源存储器元件（低电平）

电源存储器元件（高电平）

电源与复位驱动

电源向多个斜率复位驱动

数字电源ADC电路

模拟电源ADC电路

每个引脚的直流电源电流消耗，任何单一的输入或输出

焊接温度（ 5秒焊接）

环境温度范围

防静电：人体模型和带电器件模型

0

民

-0.5

-0.5

-0.5

-0.5

-0.5

-0.5

-0.5

-0.5

-0.5

-0.5

-0.5

-50

最大

2.9

2.9

2.9

4.0

2.9

2.9

4.0

4.0

2.9

2.9

2.9

50

350

60

见注[ 2 ]

单位

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

mA

°C

°C

推荐工作条件

以下规格适用于V

DD

= + 2.5V 。黑体字限额适用于对于T

A

=T

民

给T

最大

所有其他限制牛逼

A

=+25°C.

表4.推荐工作条件

闵供应

公差

-10%

-10%

-10%

-1%

-5%

-5%

-5%

-5%

-5%

-10%

-5%

- 0.4V

推荐

电源电压

最佳

性能

(V)

2.5

2.5

2.5

3.3

2.6

2.6

3.3

3.5

2.5

2.5

2.5

0

最大供应

公差

+10%

+10%

+10%

+1%

+5%

+5%

+5%

+5%

+5%

+10%

+5%

0V

符号

电源

VDD

VOO

VAA

Va3

Vpix的

Vmem_l

Vmem_h

VRES

Vres_ds

VDDD

VDDA

Vpre_l

核心数字供电电压

输出级电源

模拟电源电压

列读出模块

像素电源电压

电源存储器元件（低电平）

电源存储器元件（高电平）

电源与复位驱动

电源向多个斜率复位驱动

数字电源ADC电路

模拟电源ADC电路

电源的预充电关闭状态

笔记

1.绝对的收视率超出可能会损坏设备的价值。

2. LUPA 4000符合JESD22 -A114 HBM等级0和JESD22- C101级一，建议格外小心，而处理这些取

设备，以避免由于ESD事件的损害。

文件编号： 38-05712牧师* C

第31 5

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