JSSC 2023第11期Image Sensors

A Three-Wafer-Stacked Hybrid 15-MPixel CIS 1-MPixel EVS With 46-GEvents Readout

提出了一种三片堆叠的混合图像传感器，结合了1500万像素CIS和100万像素EVS，实现了高事件读取率。

EVS像素噪声率<1Hz, 对比度非均匀性3%, 事件读取速率4.6 GEvents/s

混合图像传感器事件视觉传感器晶圆堆叠高读取速率时间数字转换

▸创新点1：三片晶圆堆叠设计（系统创新）。通过将CIS像素阵列、EVS读出电路和外围电路分别集成在三片晶圆上，实现了紧凑的传感器布局，显著减小了封装尺寸和成本，同时解决了同步和视差误差问题。

▸创新点2：EVS像素噪声率低于1Hz（电路创新）。采用优化的光电转换和信号处理电路，使事件像素在15%的线性标称对比度阈值下实现亚1Hz的噪声率和3%的对比度非均匀性，提升了低光环境下的检测精度。

▸创新点3：事件读取速率高达4.6 GEvents/s（系统创新）。通过创新的行和列读出电路设计，跳过无事件像素，并仅读取事件边界像素，大幅提高了事件数据的处理效率，支持高速动态场景捕获。

▸创新点4：集成片上信号处理器（系统创新）。内置图像信号处理器（ISP）和事件信号处理器（ESP），支持全局环境光监测、活动监测及多种闪烁抑制功能（如对比度阈值调整、带通滤波和ROI），增强了系统智能化与适应性。

Abstract

We introduce a hybrid 4096 × 3680 CMOS image sensor (CIS) with an embedded 1032 × 928 event-based vision sensor (EVS). Within a four-by-four cluster of CIS pixels, one color channel is substituted to provide a photocurrent for an EVS pixel. The EVS readout circuit is allocated on a second wafer and wrapped behind the four-by-four pixel cluster. A third wafer is used to integrate all peripheral readout circuitry for the EVS and CIS functions while achieving a compact sensor footprint. The EVS pix