cmos图像传感器的工作原理及应用 毕业论文

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1、班级：电气2班学号：0608130221姓名：孟祥通成绩：CMOS图像传感器的工作原理及应用摘要：随着集成电路制造工艺技术的发展和集成电路设计水平的不断提高，基于CMOS集成电路工艺技术制造的CMOS图像传感器由于其自身的优势，目前在诸多领域中得到了广泛的应用，市场前景广阔，所以对CMOS图像传感器的研究与开发有非常高的市场价值。本文首先介绍了CMOS传感器的工作原理及应用现状，随后叙述了CMOS图像传感器的像元、结构及工作原理，着重说明了成像原理和图像信号的读取和处理过程，以及在数字摄像机，数码相机，拍照手机中的应用方式。关键词：CMOS图

2、像传感器、工作原理及应用现状TheprincipleandapplicationofCMOSimagesensorAbstract:Withthedevelopmentofintegratedcircuitmanufacturingtechnologyandthecontinuousimprovementofintegratedcircuitdesignlevel,basedonCMOSintegratedcircuitmanufacturingtechnologyofCMOSimagesensorduetoitsownadvantages,

3、thecurrenthasbeenwidelyusedinmanyfields,wideprospectofmarket,soforCMOSimagesensorresearchanddevelopmenthasaveryhighmarketvalue.Atfirst,thispaperintroducestheworkingprincipleofCMOSsensorandapplicationpresentsituation,thendescribestheCMOSimagesensorasyuan,structureandworkingp

4、rinciple,emphasizetheimagingprincipleandimagesignalreadingandprocessing,aswellasindigitalcameras,digitalcameras,cameraphones,theapplicationoftheway.Keywords:CMOSimagesensor,theworkingprincipleandapplicationstatus1引言CMOS图像传感器是一种典型的固体成像传感器，与CCD有着共同的历史渊源。CMOS图像传感器通常由像敏单元阵列、行驱动

5、器、列驱动器、时序控制逻辑、AD转换器、数据总线输出接口、控制接口等几部分组成这几部分通常都被集成在同一块硅片上。其工作过程一般可分为复位、光电转换、积分、读出几部分。在CMOS图像传感器芯片上还可以集成其他数字信号处理电路，如AD转换器、自动曝光量控制、非均匀补偿、白平衡处理、黑电平控制、伽玛校正等，为了进行快速计算甚至可以将具有可编程功能的DSP器件与CMOS器件集成在一起，从而组成单片数字相机及图像处理系统。目前，新型CMOS图像传感器不仅应用在数码相机，并且这项技术也广泛应用在中高端智能手机中，与我们的生活息息相关2CMOS图像传感器

6、相关技术2.1像元结构和工作原理CMOS图像传感器的光电转换原理与CCD基本相同，其光敏单元受到光照后产生光生电子。而信号的读出方法却与CCD不同，每个CMOS源像素传感单元都有自己的缓冲放大器，而且可以被单独选址和读出。6-6-班级：电气2班学号：0608130221姓名：孟祥通成绩：图2-1上部给出了MOS三极管和光敏二极管组成的相当于一个像元的结构剖面，在光积分期间，MOS三极管截止，光敏二极管随入射光的强弱产生对应的载流子并存储在源极的P．N结部位上[1]。当积分期结束时，扫描脉冲加在MOS三极管的栅极上，使其导通，光敏二极管复位到参

7、考电位，并引起视频电流在负载上流过，其大小与入射光强对应。图2-1下部给出了-个具体的像元结构，由图可知，MOS三极管源极P．N结起光电变换和载流子存储作用，当栅极加有脉冲信号时，视频信号被读出。图2-l光敏二极管和CMOS三极管组成的光电转换及光电存储元件和开关模型2.2CMOS图像传感器阵列结构图2-2所示的是CMOS像敏元阵列结构，它由水平移位寄存器、垂直移位寄存器和CMOS像敏元阵列组成。图2-3是CMOS摄像器件的原理框图。如前所述，各MOS晶体管在水平和垂直扫描电路的脉冲驱动下起开关作用。水平移位寄存器从左至右顺次地接通起水平扫描

8、作用的MOS晶体管，也就是寻址列的作用，垂直移位寄存器顺次地寻址列阵的各行。每个像元由光敏二极管和起垂直开关作用的MOS晶体管组成，在水平移位寄存器产生的脉冲作用下