CMOS图像传感器的最新进展及应用

随着多媒体、数字电视,可视通信等领域的热点增加,CMOS图像传感器应用前景更加广阔,在实现小像素尺寸方面,CMOS图像传感器取得了快速的进步,已有3.3μm×3.3μm像素尺寸的报道。采用0.25μm CMOS工艺技术,将生产出高性能的CMOS图像传感器,高性能CMOS摄像机有希望短期内大量出现,彩色CMOS摄像机在     

深亚微米CMOS有源图像传感器技术

在深亚微米CMOS技术，传统CMOS图像传感器像素结构如PD、PG等受到极大挑战，为了获得良好摄像质量，需要一些CMOS生产工艺的改变和像素结构的革新。     

CMOS图像传感器的研究新进展

随着超大规模集成技术的发展,CMOS图像传感器显示出了强劲的发展趋势.简要介绍了CMOS图像传感器的发展历程,在分析CCD和CMOS图像传感器工作原理的基础上,对比了CMOS图像传感器与CCD的特点.重点描述了国外CMOS图像传感器的最新商业化产品状况,同时给出了一些产品的性能参数,最后展望了CMOS图像传感器的未来发展趋势.     

CMOS图像传感器的研究进展

20世纪90年代以来,随着超大规模集成(VLSI)技术的发展,CMOS图像传感器显示出强劲的发展势头.简要介绍了CMOS图像传感器的结构及工作原理,详细比较了CMOS图像传感器与CCD的性能特点,讨论了CMOS图像传感器的关键技术问题.并给出了相应的解决途径,综述了GMOS图像传感器的国内外研究现状,最后对CMOS图像传感器的发展趋势进行了展望.     

CCD与CMOS图像传感器特点比较

简要介绍了CCD(电荷耦合器件)与CMOS图像传感器的结构,并对二者的性能特点进行了比较,指出二者在未来的发展中不会出现谁消灭谁的结局.     

基于自适应曝光的CMOS图像传感器的设计与实现

从硬件结构、曝光策略和模拟结果入手，在传统滚筒式曝光基础上，通过对用户设定区域像素饱和值的统计和曝光时间选择算法，提出了一种CMOS图像传感器大动态范围自适应曝光的设计。曝光时间可从1ps至65ms，探测光强范围达到10^1～10^6lux，设计将充分发挥现有像素性能，实现快速实时的自适应曝光需求。     

CMOS图像传感器抗电离辐射加固技术研究

太空环境中的电离辐射会导致CMOS图像传感器性能退化,甚至造成永久性损毁。文章对CMOS图像传感器抗电离辐射加固技术进行了研究,从版图设计、电路设计等方面提出相应的抗辐射策略,并进行了总剂量和单粒子试验。试验结果表明,采用抗辐射加固技术设计制作的CMOS图像传感器具备抗总剂量和单粒子辐射能力,当总剂量达到100krad(Si)、单粒子辐射总注量达到1×10⁷p/cm²时,器件的关键指标变化符合预期要求。     

Thin Photo-Patterned Micropolarizer Array for CMOS Image Sensors

We fabricated and characterized a thin photo-patterned micropolarizer array for complementary metal–oxide–semiconductor (CMOS) image sensors. The proposed micropolarizer fabrication technology completely removes the need for complex selective etching. Instead, it uses the well-controlled process of ultraviolet photolithography to define micropolarizer orientation patterns on a spin-coated azo-dye-1 film. The patterned polymer film micropolarizer (10 $mu$m$times$10 $mu$m) exhibits submicron thickness (0.3 $mu$ m) and has an extinction ratio of ${sim}$100. Reported experimental results validate the concept of a thin, high spatial resolution, low-cost photo-patterned micropolarizer array for CMOS image sensors.      

一种高性能X射线CMOS图像传感器的研究

研制了一种采用电流镜积分读出电路和相关双采样电路的X射线CMOS图像传感器(NEW-X-IS),传感器像元由采用CMOS工艺的光电二极管实现,光电二极管产生的光电流通过电流镜放大后在像元外的电容上积分,经相关双采样电路抑制噪声后,由CMOS移位寄存器和多路开关电路输出视频信号.对采用2 μm CMOS工艺研制的64位实验线阵进行参数测试,结果表明NEW-X-IS具有较小的非均匀性、较低的暗噪声、较大的单位面积响应度、较高的输出电压和较宽的动态范围.将其应用于一个实验系统中,得到了不同密度、不同尺寸材料的视频信号波形.     

Statistical Noise Analysis of CMOS Image Sensors in Dark Condition

The statistical noise analysis of the CMOS image sensors in the dark condition has been performed with a newly developed 3-D technology computer-aided design framework. The noise histograms of the correlated double sampling output, due to the random distribution of the oxide traps in the source follower MOSFET, have been evaluated. In this framework, the random telegraph signal noise is accurately characterized in the device level, and the numerical efficiency for the statistical analysis is achieved by employing the Green's function method based on the drift-diffusion model. As an application, one million samples of the source follower MOSFET have been simulated, and the effect of the channel width, the channel length, and the oxide trap density on the noise histogram has been investigated.     

一种应用于CMOS图像传感器的电容阵列PGA研究

研究了一种应用于1 024×1 024CMOS图像传感器中的温度计码电容阵列型可编程增益放大器(PGA)。该PGA采用开关电容阵列结构,通过改变输入与反馈电容值,实现了0～18dB的增益;同时,该PGA具有结构简单、电容阵列面积小、带宽大和反馈系数大等特点,其增益带宽50MHz、总谐波失真(THD)小于50dB。该PGA的信号处理能力完全满足12MHz速率、69dB动态范围CMOS图像传感器内部集成ADC对模拟输入信号的要求。     

CMOS图像传感器的基本原理及设计考虑

介绍CMOS图像传感器的基本原理、潜在优点、设计方法以及设计考虑。     

Design and Characterization of CMOS/SOI Image Sensors

The design, operation, and characterization of CMOS imagers implemented using: 1) "regular" CMOS wafers with a 0.5-mum CMOS analog process; 2) "regular" CMOS wafers with a 0.35-mum CMOS analog process; and 3) silicon-on-insulator (SOI) wafers in conjunction with a 0.35-mum CMOS analog process, are discussed in this paper. The performances of the studied imagers are compared in terms of quantum efficiency, dark current, and optical bandwidth. It is found that there is strong dependence of quantum efficiency of the photodiodes on the architecture of the image sensor. The results of this paper are useful for designing and modeling CMOS/SOI image sensors     

基于CMOS图像传感器的计花器设计

阐述了新型CMOS图像传感器ME1010的结构模块与工作方式,设计出了以ME1010为核心的计花器系统,给出了系统硬件、软件结构,对硬件和软件进行了计算机仿真分析。仿真结果表明该系统能够满足高支纤维生产过程对计花作业的要求,具有实用价值。     

CMOS图像传感器满足高品质电子产品要求

随着CMOS图像传感器的功能和图像质量不断提高,新型器件在主流消费市场有了新的选择--虽然目前仍是电荷耦合器件的天下.CMOS图像传感器现在在拍照手机设计中占主导位置,这些产品需要突出特点,增强性能,这都带来了一些新的挑战.     

CMOS图像传感器可处理高难度任务

CMOS图像传感器在许多领域中都被视为未来的成像器件.其出色的特性不仅能满足工业及专业领域中严格的图像捕获要求,而且还会对我们的日常生活产生越来越深入的影响.FillFactory公司采用660万像素高分辨率CMOS图像传感器所采用的技术,以及在该器件基础上针对视力不佳人士开发推出全球首部自动阅读设备MyReader.     

A Study of Stray Minority Carrier Diffusion in CMOS Image Sensors

Noise minimization is an important issue for a single-chip CMOS image sensor. Stray minority carriers diffusing from the circuit region to the sensor array through the substrate are one possible source of noise. To study this effect, an nMOS transistor was deliberately placed close to the sensor array as a source of stray minority carriers. The influence on the image quality was then examined by varying the switching frequency applied to the transistor. The results provide useful information for CMOS imager designs to eliminate the effect of stray minority carrier diffusion.     

CMOS图像传感器中时间延迟积分的实现与优化

提出了一种在标准CMOS工艺下实现时间延迟积分(TDI)功能的电路结构,电路采用一面阵CMOS像素阵列,通过像素列曝光累积实现了TDI功能.详细分析了器件噪声和积分器噪声对电路的影响,提出了器件级噪声优化公式.电路采用SMIC 0.35 μm CMOS工艺实现.仿真结果表明,该电路能够实现TDI功能,运算放大器的等效输入噪声为36.1 μV,具有低噪声特性.     

应用于CMOS图像传感器的联合降噪插值算法研究

提出了一种可应用于CMOS图像传感器的联合并行图像预处理算法,其中,色彩插值算法采用双线性插值法和边缘导向插值法相结合的方式来完成色彩还原,而降噪算法采用带阈值的空间自适应滤波降噪算法,在硬件语言描述算法时,将两种算法的处理过程进行了联合处理.实验仿真结果表明,通过对算法进行ISE仿真和Matlab显示处理,得到色彩饱和度较高的彩色图像,峰值信噪比(PSNR)为30～36 dB.整个处理过程有效地简化了片上系统(SOC)的图像处理过程,提高了算法的运算速度,节省了芯片面积且降低了系统功耗,为CMOS图像传感器的片上系统集成化设计提供了技术支持.     

中子辐照对彩色CMOS图像传感器性能的影响

对一种彩色互补金属氧化物半导体(CM0S)图像传感器芯片进行了反应堆中子的辐照实验研究,利用图像分析软件分析了辐照前后芯片的暗输出图像的平均暗输出、暗输出不均匀性和动态范围等参数;与γ射线辐照很不相同,中子辐照器件的暗输出图像上出现许多大而密的斑点和条纹,图像上有很多白点和白点串;经过长时间室温退火后的图像质量没有明显改善.文章初步探讨了CMOS图像传感器的辐照损伤机理.