CMOS相机成像系统仿真设计

发布时间：2017-04-25 11:03

  本文关键词：CMOS相机成像系统仿真设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着CMOS图像传感器成像技术的不断进步,CMOS图像传感器在很多方面与CCD传感器相比优势明显,尤其是在低功耗、高集成度、高处理速度、小体积和低成本等方面,非常适合现在相机成像系统的应用。本文通过对CMOS相机进行研究,对CMOS相机成像系统研究状况进行阐述。选取Aptina公司AR0542型号图像传感器进行相机成像仿真设计。基于AR0542传感器的适用范围主要是手机成像系统,确定相机的优化方向。针对AR0542图像传感器,完成光学成像镜头优化设计;针对CMOS图像传感器结构,完成相机控制电路的设计。具体工作如下:1、介绍了AR0542 CMOS芯片的像元、分辨率等特征参数,芯片基本结构等。针对相机镜头进行优化设计,针对相机功能进行系统搭建,完成系统图像采集优化。2、相机镜头部分利用ZEMAX光学设计软件进行设计。该镜头采用4片塑胶非球面镜片,总像素为500万,光学总长度仅为5.1mm,各视场像差均小于5μm,在1/2奈奎斯特频率处大多数视场范围的MTF值均大于0.5,相对照度大于70%,畸变小于2%,成像优质且符合轻薄化的市场需求。3、相机电路部分利用Modelsim仿真软件仿真实现了控制、采集和滤波等功能,完成实际图像的采集处理和输出。
【关键词】：CMOS图像传感器 CMOS相机 镜头 ZEMAX Modelsim
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB852
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 课题研究背景9-10
• 1.2 CMOS相机成像系统研究现状10-12
• 1.2.1 高帧频CMOS相机研究11
• 1.2.2 大面阵CMOS相机研究11
• 1.2.3 宽动态CMOS相机研究11-12
• 1.3 论文研究意义和章节安排12-13
• 第二章 CMOS相机成像系统理论研究13-23
• 2.1 CMOS图像传感器13-19
• 2.1.1 CMOS图像传感器13-14
• 2.1.2 CMOS图像传感器分类14-17
• 2.1.3 CMOS图像传感器AR0542的介绍17-19
• 2.2 CMOS相机19-20
• 2.2.1 相机结构19-20
• 2.2.2 相机成像原理20
• 2.3 CMOS相机关键组件20-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 相机镜头优化设计23-41
• 3.1 优化设计软件简介23
• 3.2 相机镜头优化依据23-28
• 3.2.1 镜头材料选择24-25
• 3.2.2 镜片结构选择25
• 3.2.3 镜头设计指标25
• 3.2.4 像质影响因素25-28
• 3.3 初始结构的选择28-31
• 3.4 优化设计过程31-32
• 3.5 优化设计结果32-39
• 3.5.1 相对照度34
• 3.5.2 场曲和畸变34-35
• 3.5.3 MTF曲线35-36
• 3.5.4 点列图36-37
• 3.5.5 衍射圆包围能量图37
• 3.5.6 横向像差37-38
• 3.5.7 参数对比38-39
• 3.6 本章小结39-41
• 第四章 CMOS相机图像处理系统设计41-59
• 4.1 设计软件介绍41
• 4.2 像质影响因素41-43
• 4.3 图像数据处理43-44
• 4.4 图像处理系统仿真验证44-57
• 4.5 采集结果对比57-58
• 4.6 本章小结58-59
• 第五章 工作总结及展望59-61
• 5.1 工作总结59
• 5.2 展望59-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-67
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文67

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