固态成像器件原理及应用第七讲-典型CMOS图像传感器及应用
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1、202220222022年年年5 5 5月月月303030日日日 第第第1 1 1页页页固态成像器件原理及应用固态成像器件原理及应用第七讲典型第七讲典型CMOS图像传感器及应用图像传感器及应用长春理工大学长春理工大学刘智刘智2008年年12月月5日日202220222022年年年5 5 5月月月303030日日日 第第第2 2 2页页页主要内容主要内容一、上一讲内容回顾一、上一讲内容回顾 二、本讲主要内容二、本讲主要内容三、小结三、小结四、作业四、作业202220222022年年年5 5 5月月月303030日日日 第第第3 3 3页页页CMOS图像传感器原理图像传感器原理 CMOS图像传感器
2、概念图像传感器概念 Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Image Sensor。 是一种用传统的集成电路工艺方法将光敏元件、放是一种用传统的集成电路工艺方法将光敏元件、放大器、大器、A/D转换器、存储器、数字信号处理器和计转换器、存储器、数字信号处理器和计算机接口电路集成在一块硅片上的图像传感器件。算机接口电路集成在一块硅片上的图像传感器件。202220222022年年年5 5 5月月月303030日日日 第第第4 4 4页页页CMOS技术基本原理技术基本原理202220222022年年年5 5 5月月月303030日日日 第第第5 5 5页页页C
3、MOS技术的特点和发展技术的特点和发展 CMOS（互补（互补MOSComplementary MOS）是把是把n-MOS 和和p-MOS 连接成互补结构，两连接成互补结构，两种极性的种极性的MOSFET 一关一开，几乎没有静一关一开，几乎没有静态电流，很适于作为逻辑电路；态电流，很适于作为逻辑电路； CTSah 在在1963 年与年与FMWanlass 一一起提出了起提出了CMOS结构及技术，成为结构及技术，成为30 年来年来制作制作IC 的绝对主流工艺，占到的绝对主流工艺，占到90%以上。以上。202220222022年年年5 5 5月月月303030日日日 第第第6 6 6页页页20222
4、0222022年年年5 5 5月月月303030日日日 第第第7 7 7页页页CMOS图像传感器的光敏元件图像传感器的光敏元件 202220222022年年年5 5 5月月月303030日日日 第第第8 8 8页页页CMOS图像传感器像元结构图像传感器像元结构 无源像元无源像元(Passive Pixel) 有源像元（有源像元（Active Pixel） 光电栅型像元（光电栅型像元（Photogate Pixel）202220222022年年年5 5 5月月月303030日日日 第第第9 9 9页页页CMOS图像传感器读出电路图像传感器读出电路及相关时序及相关时序202220222022年年年
5、5 5 5月月月303030日日日 第第第101010页页页光光 敏敏 单单 元元 阵阵 列列行行选选择择列列 选选 及及 放放 大大视视 频频 时时 序序 产产 生生 电电 路路曝曝 光光 、 白白 平平 衡衡 等等 控控 制制模模 拟拟 信信 号号 处处 理理 电电 路路模模 拟拟 数数 字字 转转 换换 电电 路路I I2 2C C总总 线线 接接 口口数数 字字 视视 频频 输输 出出CMOS图像传感器的一般结构图像传感器的一般结构202220222022年年年5 5 5月月月303030日日日 第第第111111页页页CMOS与与CCD器件性能对比器件性能对比序号序号性能性能CMOS
6、图像传感器图像传感器CCD图像传感器图像传感器1填充率（填充率（%）1050接近接近100%2暗电流（暗电流（PA/cm2）1002000203噪声电子数噪声电子数30100104FPN(%)0.5%（均方根值（均方根值RMS） 1%5DRNU(%) 10 MRad radiation toleranceIBIS4-60006.0 MRolling3.5 mm1”Sub sampling modes202220222022年年年5 5 5月月月303030日日日 第第第414141页页页202220222022年年年5 5 5月月月303030日日日 第第第424242页页页典型典型CMOS图
7、像传感器图像传感器-DALSADALSADALSA公司产品公司产品202220222022年年年5 5 5月月月303030日日日 第第第434343页页页典型典型CMOS图像传感器图像传感器-柯达柯达DeviceResolutionShutter TypePixel（m）LensFormatFrame Rate(fps)Special CharactersKAC-9618VGA648 x 488Rolling Shutter7.51/3305 V/lux.s, -40C to 85CKAC-9619VGA648 x 488Rolling Shutter7.51/330KAC-9628VGA6
