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1、第38卷第5期2001年10月半导体情报5CMOS图象传感器的原理及应用程开富(电子第四十四研究所,重庆400060)摘要:CMOS图象传感器是多功能、高性能的摄象器件。本文详细介绍了其工作原理及其在微型摄象机、数码相机、医学等方面的应用。关键词:CMOS图象传感器;数码相机;微型摄象机;医学中图分类号:TP21219文献标识码:A文章编号:100125507(2001)0520005205PrincipleandapplicationsofCMOSimagesensorCHENGKai2fu(The44thElectronicResearchInstitute,Chongqin
2、g400060,China)Abstract:CMOSimagesensorhasmultifunctionandhighperformance.Inthispapertheoperationprincipleandtheapplicationsinmicro2camera,digitalcamera,andmedicaletc.aredescribedindetail.Keywords:CMOSimagesensor;digitalcamera;micro2camera;medical沟CCD(BCCD)、电子轰击CCD(EBCCD)、虚相1引言CCD(VPCCD)、薄膜CCD
3、以及透明电极CCD。CMOS图象传感器是摄象器件的一种,是用半CCD图象传感器阵列的主要性能都超过摄象管,是导体材料制作的,将图象信号转换为电信号的器件。应用于图象传感器的主流产品,各方面性能优良,但其工作原理基于电荷存储原理,即pn结反向充电,是还存在着几个问题,如成品率低、成本高、蓝光然后在光照条件下放大,放电速度随光照强度的不响应差、工艺特殊、芯片体积较大、电学功能不够同而不同。经过一定时间的放电,每个象素保留的齐全、有光晕等。这里介绍的CMOS图象传感器芯电荷不一样,这样就实现了光电转换,把图象信号片则克服了这些缺点。CMOS图象传感器虽然在发由光学系统聚焦在pn结象素阵
4、列表面,逐一扫描展的最初走过一段弯路,后来随着微电子技术从微象素阵列,就能得到一幅图象的电信号。根据信号米工艺向亚微米和深亚微米工艺方向发展,CMOS读出方式的不同,固体摄象器件分为MOS图象传图象传感器采用超大规模集成电路工艺,集成度高,感器、电荷耦合器件(CCD)、电荷注入器件可在同一芯片上集成象素阵列和所有驱动、控制电(CID)、电荷扫描器件(CSD)等。CCD30年来得路。一个芯片就能够包括一个视觉产品的全部电学到很大的发展,其中有表面沟道CCD(SCCD)、埋功能,成本大幅度下降。以它为核心的数码相机、微收稿日期:2001-06-166半导体情报第38卷第5期2001年
5、10月型和超微型摄象机可以广泛用于监控、保安、自动放大器放在象素位置以内。这种被称为无源象素传化、可视电话、可视门铃、图象采集等方面。由于感器(PPS)的技术,噪声性能很不理想。CMOS摄象系统功耗低、自动记时、随时存取、无随着制作工艺的改善,使得在象素内部增加复损读取、抗光晕和耐辐射等优点,证明它有不可抗杂功能的想法成为可能。现在,象素位置以内已经拒的市场诱惑力和良好的发展前景。能增加诸如电子开关、互阻抗放大器和用来降低固定图形噪声的相关双取样电路等多种附加功能。实[1～15]2发展现状际上在Conexant公司(前Rockwell半导体公司)的时至今日已发展了两代CMOS图象
6、传感器,第一台先进的CMOS图象传感器上的每一个象素中一代为CMOS无源象素传感器(CMOS2PPS),第二都设计并使用了6个晶体管。测量到的读取噪声只代为CMOS有源象素传感器(CMOS2APS)。其中有一个电子。不过,随着象素内电路数量的不断增CMOS2APS发展最快,已由最初的几万象元、几十加,留给光敏二极管的空间逐渐减少。为了避免这[7]万象元发展至今的百万象元(1024×1024;2048×个比例(又称填充系数)的下降,一般都使用微透[7,8][9]2048)乃至上千万象元(4096×4096)的CMOS镜。这是因为每个象素位置上的微小透镜都能改变图象传感器。用CMOS
7、图象传感器开发的数码相入射光线的方向,使得本来会落到连接点或晶体管机、微型和超微型摄象机已大批量进入市场。性能上的光线重回到对光敏感的二极管区域。优良的器件和摄象系统的问世离不开工艺技术的支因为电荷被限制在象素以内,所以CMOS图象撑,CMOS图象传感器采用成熟的CMOS集成电路传感器的另一个固有的优点就是它的防光晕特性。工艺来生产,最初是214和112LmCMOS工艺,逐在象素位置内产生的电压先是被切换到一个纵列的渐开发了110,019,018,017,016,015,0135
