← 返回 JSSC 论文列表JSSC 2012第7期Image Sensors65nmCMOS Image Sensor
A 65 nm CMOS Digital Phase Imager for Time-Resolved Fluorescence Imaging Jian Gu
本文介绍了一种用于时间分辨荧光成像的CMOS数字相位成像器，采用65纳米工艺实现。
110 ps时间分辨率，414 s范围，132 dB动态范围
CMOS图像传感器时间分辨荧光成像数字相位输出时间插值TDC65纳米工艺
▸创新点1：直接数字相位输出 - 该论文提出了一种新型CMOS图像传感器，能够直接输出数字相位信号，省去了传统模拟信号处理步骤，显著提高了信号处理效率和精度。这一方法创新使得相位检测更加直接和高效，适用于时间分辨荧光成像应用。
▸创新点2：行级零交叉检测 - 通过实现行级零交叉检测电路，论文创新性地提取了调制激励信号与发射荧光之间的相位差，生成与目标分析物荧光寿命成正比的时间延迟信号。这一电路创新提高了相位检测的灵敏度和准确性，支持高达1 MHz的调制频率。
▸创新点3：时间插值TDC量化相位偏移 - 论文采用时间插值时间数字转换器（TDC）将时间延迟量化为数字相位偏移，实现了高分辨率（110 ps）和宽动态范围（132 dB）的相位量化。这一系统创新为后续信号处理和图像重建提供了高精度的数字数据。
▸创新点4：65 nm CMOS工艺实现 - 论文在65 nm CMOS工艺上实现了原型芯片，包括32x32 P+/N-Well/P-Substrate光电二极管阵列和全局TDC，展示了低功耗和高集成度的优势。这一工艺创新为大规模生产和实际应用提供了可行性。
Abstract
This paper presents a CMOS image sensor with di-
rect digital phase output for time-resolved fluorescence imaging
applications. A row-level zero-cr ossing detection is implemented
to extract the phase-shift between the intensit y modulated excita-
tion signal and the emitted fluorescence, generating a time delay
signal proportional to the fluorescence lifetime of the target ana-
lyte. A time-interpolated Time-to-Digital C onverter (TDC) is sub-
sequently used to quantize the time delay into a digit