cmos图像器件.ppt

第五章CMOS图象器件 ５.1发展 自90年代初CMOS图像传感器重新引起人们的重视以来，已经研制出三大类CMOS图像传感器 CMOS无源像素传感器（CMOS PPS） CMOS有源像素传感器（CMOS APS） CMOS数字图像传感器（CMOS DPS） 其中发展最快的是CMOS有源像素传感器 第五章CMOS图象器件 很多机构主要开发CMOS有源像素传感器 目的在于提高CMOS图像传感器的综合性能 缩小单元尺寸，调整CMOS工艺参数，改进和完善器件性能。 CMOS图像传感器是继CCD图像传感器之后最受人们欢迎的多功能摄像器件 第五章CMOS图象器件 随着亚微米、深亚微米和SOI CMOS工艺的不断发展和器件结构的改进，该器件的性能不断提高。 虽然目前CMOS图像传感器在高端应用领域还与CCD器件有一定的差距，但它的发展前景是广阔的 目前，CMOS图像传感器已成功占领图像传感的中低端市场 第五章CMOS图象器件 例如汽车尾视、电梯监控、超市防盗、 高速公路车流量监视、网络相机、 儿童玩具、手机相机、医用仪器仪表、 星系跟踪系统等，形成了与CCD图像传感器的竞争状态 国外各大公司和科研机构已经开发出多种类型的 CMOS 图像传感器 喷气推进实验室研制的256×256 CMOS图像传感器的每个像素由4个晶体管和一个APS构成 第五章CMOS图象器件 2007年Omnivision公司OV10620芯片动态范围达到110dB。工作温度为-40摄氏度到105摄氏度。 美光科技(Micron Technology)发布基于1.75微米像素设计技术的新型CMOS图像传感器，具有130万、300万和500万像素三种规格。 三星半导体推出840万像素的CMOS图像传感器 第五章CMOS图象器件 国内的许多科研院所及公司也开展了CMOS图像传感器的研制和应用开发工作，并取得了一定的成绩 北京大学和武汉喜马拉雅数字成像有限公司共同研制成功了具有自主知识产权的30万像素CMOS数码相机，并且已经品化 西安交通大学开元微电子科技有限公司已研制成功了369×287、768×574、640×480、512×512像素CMOS图像传感器 第五章CMOS图象器件 北京中星微电子公司在推出30万～130万像素CMOS数码相机的基础上，开发出具有国际一流水准的百万门级超大规模CMOS数码图像处理芯片“星光一号” 中星微电子研制成功了我国第一枚具有世界领先水平的发声图像处理芯片“星光二号”，该芯片首次将音频和视频固化一体并同步工作 第五章CMOS图象器件 上海华虹集团和上海亚晨实验公司开发的CMOS图像处理器产品已投放市场。 中国科学院成都光电技术研究所用CMOS APS开发成功了微型星载敏感器成像系统。 武汉大学对CMOS数字成像技术在电力系统图像监控中的应用进行了研究，还开发成功了CMOS图像监控系统 第五章CMOS图象器件 ５.2 CMOS图像传感器的应用 随着电子技术从微米工艺向亚微米和深亚微米工艺方向发展 CMOS图像传感器采用超大规模集成电路工艺，集成度高，可在同一芯片上集成像素阵列和所有驱动、控制电路。 一个芯片就能够包括一个视觉产品的全部电学功能，成本大幅度下降， 第五章CMOS图象器件 CMOS图像传感器可以用于工业检测与自动控制，这也是图像传感器用量很大的一个领域，统称为机器视觉应用 其原理主要是通过前端CMOS图像传感器获取图像信息，再将这信息送到PC或DSP进行处理、分析，最后输出。 CMOS图像传感器还可以结合USB作为PC－Camera视频输入应用目前市场上已有大量的此类产品。 第五章CMOS图象器件 此外还有微型摄像机、汽车尾视、可视电话、视频会议、指纹识别等等都离不开CMOS图像传感器 目前已有基于CMOS图像传感器式的无线摄像内窥镜 由CMOS图像传感器将光信号转换为电信号，经发射电路调制、放大，通过无线收发的方式传送到人体外的接收设备上显示保存 第五章CMOS图象器件 5.3 CMOS图像传感器的工作原理 CMOS图像传感器是一种光电转换系统 它首先通过光学透镜聚焦来自环境的反射光线，并将它投射于光敏像元阵列上。 在像元阵列中光信号被转化为电信号，然后该信号通过信号处理电路 最后以模拟或数字信号的形式输出。 CMOS图像传感器由图2.2所示的几个功能模块组成 第五章CMOS图象器件 其中时钟控制单元负责控制行选通译码器和列选通译码器，并为像素阵列提供复位信号以及整个芯片的时钟信号 第五章CMOS图象器件 该单元一般采用数字锁相环进行稳频。 模拟信号处理单元的主要功能是对信号进行放大处理，并清除噪声等 行选通译码器与列选通译码器配合使用可以实现图像窗口的提取功能 第五章CMOS图象