Ch8固體成像器件原理及應(yīng)用光電成像原理與技術(shù)CCD的物理基礎(chǔ)與電荷存儲(chǔ)原理

CCD的結(jié)構(gòu)

CCD特性及其分析

CCD成像原理

增強(qiáng)型CCD

特種CCD

CCD的應(yīng)用

CMOS成像器件及其應(yīng)用CCD的物理基礎(chǔ)與電荷存儲(chǔ)原理

CCD的結(jié)構(gòu)

CCD特性及其分析

CCD成像原理

增強(qiáng)型CCD

特種CCD

CCD的應(yīng)用

CMOS成像器件及其應(yīng)用

CCD的應(yīng)用-線陣

CCD的應(yīng)用-線陣掃描儀線陣CCD

CCD的應(yīng)用-線陣圖片來自ZOL圖片來自elecfans光譜儀結(jié)構(gòu)示意圖

CCD的應(yīng)用-線陣

CCD的應(yīng)用-線陣圖片來自大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)課程

CCD的應(yīng)用-線陣圖片來自大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)課程

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CCD的應(yīng)用-線陣圖片來自大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)課程高光譜成像的基本概念示意圖

CCD的應(yīng)用-面陣圖片來自NetherlandsSpaceOffice

CCD的應(yīng)用-面陣CCD攝像機(jī)電路板檢測(cè)系統(tǒng)

CCD的應(yīng)用-面陣圖片來自VIEWSILUTION車牌識(shí)別CCD攝像機(jī)

CCD的應(yīng)用-面陣圖片來自深圳市中飛宏達(dá)電子設(shè)備有限公司嫦娥一號(hào)嫦娥一號(hào)CCD立體相機(jī)

2007年10月24日18時(shí)05分04.602秒成功發(fā)射升空CCD立體相機(jī)中國首幅月圖由嫦娥一號(hào)衛(wèi)星搭載的CCD立體相機(jī)采用線陣推掃的方式獲取，軌道高度約200公里，每一軌的月面幅寬60公里，像元分辨率120m。

CCD的應(yīng)用-面陣圖片來自百度百科圖片來自人民網(wǎng)圖片來自CCTV.COM“嫦娥一號(hào)”所用的CCD立體相機(jī)，在國內(nèi)外首次提出采用一個(gè)大視場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)加一片大面陣CCD芯片，用一臺(tái)相機(jī)取代三臺(tái)相機(jī)的功能，實(shí)現(xiàn)了拍攝物的三維立體成像。立體相機(jī)在工作時(shí)，只采集三行CCD的輸出，分別獲取前視、正視、后視圖像，隨后進(jìn)行處理形成立體圖像。由于立體相機(jī)固定在衛(wèi)星上不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，所以它只是隨衛(wèi)星與月球間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，對(duì)月球表面進(jìn)行掃描成像。

CCD的應(yīng)用-面陣圖片來自eoPortalDirectoryCCD立體相機(jī)下圖中，左圖為第一軌原始數(shù)據(jù)（前視、正視、后視），右上圖為三維立體模型，右下圖為彩色編碼的三維立體模型。

CCD的應(yīng)用-面陣圖片來自eoPortalDirectory圖片來自互動(dòng)百科圖片來自中國新聞網(wǎng)單CCD相機(jī)：在CCD的MOS電容器上方加入RGB分色濾色片進(jìn)行三原色濾光，每個(gè)色元對(duì)應(yīng)一個(gè)MOS電容器。人眼對(duì)綠色最敏感，故一般情況下濾色片中綠色色元數(shù)量是紅色色元和藍(lán)色色元的兩倍。相鄰的四個(gè)像元構(gòu)成一個(gè)彩色像點(diǎn)。普通布局高感光度布局

CCD的應(yīng)用-面陣圖片均來自ZOL.COM.CN棋盤式濾色器的結(jié)構(gòu)考慮到一般彩色電視接收機(jī)設(shè)計(jì)中，多利用人眼對(duì)紅色和藍(lán)色圖像分辨力低的特點(diǎn)，采用棋盤格式更合理。在提高G信號(hào)的上限頻率同時(shí)又能保持圖像畫面的彩色均勻性。柵狀濾色器結(jié)構(gòu)攝像器件對(duì)光信號(hào)的R、G、B分量用完全像等的采樣頻率fs，因而被采樣的三種濾色光的上限頻率必須限制在相同的fs/2數(shù)值以下。

CCD的應(yīng)用-面陣兩種棋盤式濾色器的基本結(jié)構(gòu)每行只有兩個(gè)濾色單元，G光的采樣單元數(shù)是R光或B光的兩倍。b)每行都有三個(gè)濾色單元，但G單元是隔列重復(fù)的，而R或B是隔三列重復(fù)，故G綠色單元的采樣單元數(shù)還是是R光或B光的兩倍。

CCD的應(yīng)用-面陣適于行間掃描讀出的濾色器

CCD的應(yīng)用-面陣適于行間掃描讀出的濾色器Bayer濾色器每種色采樣的垂直間距加大了一倍，但如果被攝物體的照度在水平方向的變化頻率接近奈奎斯特頻率，就會(huì)產(chǎn)生顏色失真。(如圖，奇數(shù)列亮，偶數(shù)列暗)

CCD的應(yīng)用-面陣適于行間掃描讀出的濾色器Bayer濾色器每種色采樣的垂直間距加大了一倍，但如果被攝物體的照度在水平方向的變化頻率接近奈奎斯特頻率，就會(huì)產(chǎn)生顏色失真。(如圖，奇數(shù)列亮，偶數(shù)列暗)b)GCFS排列濾色器克服Bayer濾色器的缺點(diǎn)，保持G的位置，R和B的空間采樣在奇偶場(chǎng)中進(jìn)行交換，使得每列都有藍(lán)色和紅色，不會(huì)因水平空間頻率的變化產(chǎn)生顏色失真。

CCD的應(yīng)用-面陣單片式CCD彩色攝像機(jī)框圖

CCD的應(yīng)用-面陣3CCD相機(jī)：采用一個(gè)分光棱鏡和三個(gè)CCD芯片，分光棱鏡將光線中的紅、綠、藍(lán)三個(gè)基本色分開，使其分別投射在一個(gè)CCD上，通過三個(gè)CCD對(duì)應(yīng)像素的整體合成形成彩色畫面。

CCD的應(yīng)用-面陣圖片來自中文百科在線圖片來自新浪數(shù)碼三片式CCD彩色攝像機(jī)結(jié)構(gòu)原理框圖

CCD的應(yīng)用-面陣3CCD相機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

同等像素規(guī)模下，3CCD的感光像元數(shù)多，感光像元之間沒有其他色元間隔，所以，3CCD相機(jī)拍攝的圖像空間分辨力高(同樣空間尺度下的像元數(shù)多)，光信號(hào)響應(yīng)對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)變化范圍大。圖片來自天極網(wǎng)采樣頻率相同，被采樣信號(hào)帶寬不同的兩種采樣信號(hào)的頻譜分布

CCD的應(yīng)用-面陣采樣頻率相同，被采樣信號(hào)帶寬不同的兩種采樣信號(hào)的頻譜分布CCD像元尺寸確定后，其采樣頻率fs就已經(jīng)確定。

CCD的應(yīng)用-面陣采樣頻率相同，被采樣信號(hào)帶寬不同的兩種采樣信號(hào)的頻譜分布CCD像元尺寸確定后，其采樣頻率fs就已經(jīng)確定。為保持采樣后的信號(hào)不出現(xiàn)頻率混淆，按奈奎斯特定律：輸入光信號(hào)的上限空間頻率fm應(yīng)限制在fs/2之內(nèi)。

CCD的應(yīng)用-面陣空間像素錯(cuò)開法

為了減弱頻譜混淆在圖像上的干擾，在進(jìn)行圖像中心重合調(diào)整時(shí)，使產(chǎn)生G信號(hào)的CCD攝像器與R攝像器及B攝像器在水平方向上錯(cuò)開L/2。這樣，采樣后R、B信號(hào)與G信號(hào)調(diào)制在基波fe上的邊帶信號(hào)中的各相對(duì)應(yīng)的頻率分量都是相互反相的。若采用的亮度方程為

CCD的應(yīng)用-面陣空間像素錯(cuò)開法

為了減弱頻譜混淆在圖像上的干擾，在進(jìn)行圖像中心重合調(diào)整時(shí)，使產(chǎn)生G信號(hào)的CCD攝像器與R攝像器及B攝像器在水平方向上錯(cuò)開L/2。這樣，采樣后R、B信號(hào)與G信號(hào)調(diào)制在基波fe上的邊帶信號(hào)中的各相對(duì)應(yīng)的頻率分量都是相互反相的。若采用的亮度方程為

CCD的應(yīng)用-面陣空間像素錯(cuò)開法

為了減弱頻譜混淆在圖像上的干擾，在進(jìn)行圖像中心重合調(diào)整時(shí)，使產(chǎn)生G信號(hào)的CCD攝像器與R攝像器及B攝像器在水平方向上錯(cuò)開L/2。這樣，采樣后R、B信號(hào)與G信號(hào)調(diào)制在基波fe上的邊帶信號(hào)中的各相對(duì)應(yīng)的頻率分量都是相互反相的。若采用的亮度方程為

CCD的應(yīng)用-面陣對(duì)于R=G=B的黑白景物，存在空間像素錯(cuò)開法

為了減弱頻譜混淆在圖像上的干擾，在進(jìn)行圖像中心重合調(diào)整時(shí)，使產(chǎn)生G信號(hào)的CCD攝像器與R攝像器及B攝像器在水平方向上錯(cuò)開L/2。這樣，采樣后R、B信號(hào)與G信號(hào)調(diào)制在基波fe上的邊帶信號(hào)中的各相對(duì)應(yīng)的頻率分量都是相互反相的。若采用的亮度方程為

CCD的應(yīng)用-面陣對(duì)于R=G=B的黑白景物，存在CCD的物理基礎(chǔ)與電荷存儲(chǔ)原理

CCD的結(jié)構(gòu)

CCD特性及其分析

CCD成像原理

增強(qiáng)型CCD

CCD的應(yīng)用

CMOS成像器件及其應(yīng)用

CCD的物理基礎(chǔ)與電荷存儲(chǔ)原理

CCD的結(jié)構(gòu)

CCD特性及其分析

CCD成像原理

增強(qiáng)型CCD

CCD的應(yīng)用

CMOS成像器件及其應(yīng)用

CMOS成像器件及其應(yīng)用CMOS成像器件是一種用互補(bǔ)金屬-氧化物-半導(dǎo)體(CMOS，ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor)工藝方法將光敏元件、放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器、數(shù)字信號(hào)處理器和計(jì)算機(jī)接口電路等集成在一塊硅片上的圖像傳感器。CMOS成像器件及其應(yīng)用CMOS成像器件是一種用互補(bǔ)金屬-氧化物-半導(dǎo)體(CMOS，ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor)工藝方法將光敏元件、放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器、數(shù)字信號(hào)處理器和計(jì)算機(jī)接口電路等集成在一塊硅片上的圖像傳感器。該器件結(jié)構(gòu)簡單，處理功能多，成品率高和價(jià)格低廉，有著廣泛的應(yīng)用前景；CMOS成像器件及其應(yīng)用CMOS成像器件是一種用互補(bǔ)金屬-氧化物-半導(dǎo)體(CMOS，ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor)工藝方法將光敏元件、放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器、數(shù)字信號(hào)處理器和計(jì)算機(jī)接口電路等集成在一塊硅片上的圖像傳感器。該器件結(jié)構(gòu)簡單，處理功能多，成品率高和價(jià)格低廉，有著廣泛的應(yīng)用前景；早期的CMOS期間采用“無源像敏單元”結(jié)構(gòu)，每個(gè)像敏元主要由一個(gè)光敏元件和一個(gè)像敏單元尋址開關(guān)構(gòu)成，無信號(hào)放大和處理電路，性能差(靈敏度低，占空比小，響應(yīng)速度慢)；CMOS成像器件及其應(yīng)用CMOS成像器件是一種用互補(bǔ)金屬-氧化物-半導(dǎo)體(CMOS，ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor)工藝方法將光敏元件、放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器、數(shù)字信號(hào)處理器和計(jì)算機(jī)接口電路等集成在一塊硅片上的圖像傳感器。該器件結(jié)構(gòu)簡單，處理功能多，成品率高和價(jià)格低廉，有著廣泛的應(yīng)用前景；早期的CMOS期間采用“無源像敏單元”結(jié)構(gòu)，每個(gè)像敏元主要由一個(gè)光敏元件和一個(gè)像敏單元尋址開關(guān)構(gòu)成，無信號(hào)放大和處理電路，性能差(靈敏度低，占空比小，響應(yīng)速度慢)；1989年后，“有源像敏元”出現(xiàn)，加入了信號(hào)放大和處理電路，提高了光電靈敏度，降低了噪聲，擴(kuò)大了動(dòng)態(tài)范圍，使其接近了CCD的性能，而功能、功耗、尺寸和價(jià)格要有明顯優(yōu)勢(shì)。基本構(gòu)成：光敏元陣列＋輔助電路光敏元陣列：完成光電轉(zhuǎn)換的功能輔助電路：完成驅(qū)動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生，光電信號(hào)的處理、輸出等任務(wù)CMOS成像器件及其應(yīng)用圖片來自圖片來自基本原理：典型的CMOS成像器件由光敏元陣列和輔助電路構(gòu)成。

CMOS成像器件及其應(yīng)用基本原理：典型的CMOS成像器件由光敏元陣列和輔助電路構(gòu)成。光敏元陣列：完成光電轉(zhuǎn)換的功能；

CMOS成像器件及其應(yīng)用基本原理：典型的CMOS成像器件由光敏元陣列和輔助電路構(gòu)成。光敏元陣列：完成光電轉(zhuǎn)換的功能；輔助電路：完成驅(qū)動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生，光電信號(hào)的處理、輸出等任務(wù);

CMOS成像器件及其應(yīng)用基本原理：典型的CMOS成像器件由光敏元陣列和輔助電路構(gòu)成。光敏元陣列：完成光電轉(zhuǎn)換的功能；輔助電路：完成驅(qū)動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生，光電信號(hào)的處理、輸出等任務(wù);每個(gè)光敏元都有其x、y方向上的地址，可分別由兩個(gè)方向的地址譯碼器進(jìn)行選擇對(duì)應(yīng)的光敏元；

CMOS成像器件及其應(yīng)用基本原理：典型的CMOS成像器件由光敏元陣列和輔助電路構(gòu)成。光敏元陣列：完成光電轉(zhuǎn)換的功能；輔助電路：完成驅(qū)動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生，光電信號(hào)的處理、輸出等任務(wù);每個(gè)光敏元都有其x、y方向上的地址，可分別由兩個(gè)方向的地址譯碼器進(jìn)行選擇對(duì)應(yīng)的光敏元；每列光敏元都對(duì)應(yīng)一個(gè)列放大器，列放大器的輸出信號(hào)分別與X方向地址譯碼控制的模擬多路開關(guān)相連。

CMOS成像器件及其應(yīng)用基本原理：典型的CMOS成像器件由光敏元陣列和輔助電路構(gòu)成。光敏元陣列：完成光電轉(zhuǎn)換的功能；輔助電路：完成驅(qū)動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生，光電信號(hào)的處理、輸出等任務(wù);每個(gè)光敏元都有其x、y方向上的地址，可分別由兩個(gè)方向的地址譯碼器進(jìn)行選擇對(duì)應(yīng)的光敏元；每列光敏元都對(duì)應(yīng)一個(gè)列放大器，列放大器的輸出信號(hào)分別與X方向地址譯碼控制的模擬多路開關(guān)相連。實(shí)際工作時(shí)，CMOS傳感器在Y方向地址譯碼器控制下，依次接通每行光敏元的模擬開關(guān)，信號(hào)通過行開關(guān)送到列線上，通過X方向地址譯碼器的控制，傳送到放大器。

CMOS成像器件及其應(yīng)用基本原理：典型的CMOS成像器件由光敏元陣列和輔助電路構(gòu)成。光敏元陣列：完成光電轉(zhuǎn)換的功能；輔助電路：完成驅(qū)動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生，光電信號(hào)的處理、輸出等任務(wù);每個(gè)光敏元都有其x、y方向上的地址，可分別由兩個(gè)方向的地址譯碼器進(jìn)行選擇對(duì)應(yīng)的光敏元；每列光敏元都對(duì)應(yīng)一個(gè)列放大器，列放大器的輸出信號(hào)分別與X方向地址譯碼控制的模擬多路開關(guān)相連。實(shí)際工作時(shí)，CMOS傳感器在Y方向地址譯碼器控制下，依次接通每行光敏元的模擬開關(guān)，信號(hào)通過行開關(guān)送到列線上，通過X方向地址譯碼器的控制，傳送到放大器。輸出放大器的輸出信號(hào)由A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，經(jīng)預(yù)處理電路處理后通過接口電路輸出。

CMOS成像器件及其應(yīng)用

CMOS成像器件及其應(yīng)用CMOSCMOS像敏元陣列結(jié)構(gòu)1-垂直移位寄存器；2-水平移位寄存器；3-水平掃描開關(guān)；4-垂直掃描開關(guān)；5-像敏元陣列；6-信號(hào)線；7-像敏元。CMOS成像器件及其應(yīng)用光敏面陣列、二維移位寄存器構(gòu)成的集成塊CMOS攝像器件原理框圖CMOS成像器件及其應(yīng)用光敏二極管和場(chǎng)效應(yīng)管組成的光電轉(zhuǎn)換及光電存貯元件和開關(guān)元件的模型CMOS像元結(jié)構(gòu)(a)N+-P型；(b)N+-P-N型CMOS成像器件及其應(yīng)用光敏二極管無源像素結(jié)構(gòu)-(PPS，PassivePixelSensor)：由一個(gè)反偏光敏二極管和一個(gè)開關(guān)管構(gòu)成。首先由復(fù)位脈沖啟動(dòng)復(fù)位操作，將光電二極管的輸出電壓置零，接著光電二極管開始光信號(hào)的積分。當(dāng)積分結(jié)束時(shí)，選址脈沖啟動(dòng)行選擇開關(guān)，光電二極管的信號(hào)傳至列總線，經(jīng)過公共放大器放大后輸出。CMOS成像器件及其應(yīng)用光敏二極管無源像素結(jié)構(gòu)-(PPS，PassivePixelSensor)：由一個(gè)反偏光敏二極管和一個(gè)開關(guān)管構(gòu)成。首先由復(fù)位脈沖啟動(dòng)復(fù)位操作，將光電二極管的輸出電壓置零，接著光電二極管開始光信號(hào)的積分。當(dāng)積分結(jié)束時(shí)，選址脈沖啟動(dòng)行選擇開關(guān)，光電二極管的信號(hào)傳至列總線，經(jīng)過公共放大器放大后輸出。優(yōu)點(diǎn)：填充系數(shù)高，可提高芯片集成度。CMOS成像器件及其應(yīng)用光敏二極管無源像素結(jié)構(gòu)-(PPS，PassivePixelSensor)：由一個(gè)反偏光敏二極管和一個(gè)開關(guān)管構(gòu)成。首先由復(fù)位脈沖啟動(dòng)復(fù)位操作，將光電二極管的輸出電壓置零，接著光電二極管開始光信號(hào)的積分。當(dāng)積分結(jié)束時(shí)，選址脈沖啟動(dòng)行選擇開關(guān)，光電二極管的信號(hào)傳至列總線，經(jīng)過公共放大器放大后輸出。優(yōu)點(diǎn)：填充系數(shù)高，可提高芯片集成度。缺點(diǎn)：總線不可避免具有高電容值和熱復(fù)位噪聲，從而形成固定圖像噪聲，同時(shí)選址模擬開關(guān)的暗電流噪聲也會(huì)使圖像信噪比下降。光敏二極管有源像素結(jié)構(gòu)(PD-APS，ActivePixelSensor)：每個(gè)光敏元都集成有一個(gè)放大器，每個(gè)光電轉(zhuǎn)換信號(hào)首先經(jīng)過放大器放大，而后才通過場(chǎng)效應(yīng)管模擬開關(guān)傳輸。因每個(gè)放大器僅在讀出期間被激發(fā)，故功耗較CCD小。CMOS成像器件及其應(yīng)用光敏二極管有源像素結(jié)構(gòu)(PD-APS，ActivePixelSensor)：每個(gè)光敏元都集成有一個(gè)放大器，每個(gè)光電轉(zhuǎn)換信號(hào)首先經(jīng)過放大器放大，而后才通過場(chǎng)效應(yīng)管模擬開關(guān)傳輸。因每個(gè)放大器僅在讀出期間被激發(fā)，故功耗較CCD小。優(yōu)點(diǎn)：APS量子效率很高，故像元靈敏度得到提高，信號(hào)的放大和緩沖具有良好的消噪功能，不受電荷轉(zhuǎn)移效率的限制，速度快，圖像質(zhì)量得到較好的改善(中低性能系統(tǒng)使用)。CMOS成像器件及其應(yīng)用光敏二極管有源像素結(jié)構(gòu)(PD-APS，ActivePixelSensor)：每個(gè)光敏元都集成有一個(gè)放大器，每個(gè)光電轉(zhuǎn)換信號(hào)首先經(jīng)過放大器放大，而后才通過場(chǎng)效應(yīng)管模擬開關(guān)傳輸。因每個(gè)放大器僅在讀出期間被激發(fā)，故功耗較CCD小。優(yōu)點(diǎn)：APS量子效率很高，故像元靈敏度得到提高，信號(hào)的放大和緩沖具有良好的消噪功能，不受電荷轉(zhuǎn)移效率的限制，速度快，圖像質(zhì)量得到較好的改善(中低性能系統(tǒng)使用)。缺點(diǎn)：尺寸大(3個(gè)晶體管)，占空比低，典型值為20~40%。CMOS成像器件及其應(yīng)用光柵型有源像素結(jié)構(gòu)(PG-APS，ActivePixelSensor)：其結(jié)合CCD和X-Y尋址的優(yōu)點(diǎn)，將光生信號(hào)積分在光柵(PG)下，輸出前，浮置擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)(A)復(fù)位(VDD)，然后改變光柵脈沖，轉(zhuǎn)移光柵下面的信號(hào)電荷至擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)。后面的放大電路等與PD-APS。CMOS成像器件及其應(yīng)用光柵型有源像素結(jié)構(gòu)(PG-APS，ActivePixelSensor)：其結(jié)合CCD和X-Y尋址的優(yōu)點(diǎn)，將光生信號(hào)積分在光柵(PG)下，輸出前，浮置擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)(A)復(fù)位(VDD)，然后改變光柵脈沖，轉(zhuǎn)移光柵下面的信號(hào)電荷至擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)。后面的放大電路等與PD-APS。優(yōu)點(diǎn)：像元靈敏度進(jìn)一步得到提高，噪聲是PD-APS的二十分之一，不受電荷轉(zhuǎn)移效率的限制，速度快，圖像質(zhì)量明顯改善(高性能或低照度系統(tǒng)使用)。CMOS成像器件及其應(yīng)用光柵型有源像素結(jié)構(gòu)(PG-APS，ActivePixelSensor)：其結(jié)合CCD和X-Y尋址的優(yōu)點(diǎn)，將光生信號(hào)積分在光柵(PG)下，輸出前，浮置擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)(A)復(fù)位(VDD)，然后改變光柵脈沖，轉(zhuǎn)移光柵下面的信號(hào)電荷至擴(kuò)散節(jié)點(diǎn)。后面的放大電路等與PD-APS。優(yōu)點(diǎn)：像元靈敏度進(jìn)一步得到提高，噪聲是PD-APS的二十分之一，不受電荷轉(zhuǎn)移效率的限制，速度快，圖像質(zhì)量明顯改善(高性能或低照度系統(tǒng)使用)。缺點(diǎn)：尺寸大(5個(gè)晶體管)，占空比低，典型值為20~30%。CMOS成像器件及其應(yīng)用有源像素結(jié)構(gòu)：有源像素還有其他特殊結(jié)構(gòu)，如對(duì)數(shù)傳輸型、浮柵放大器型等等。在考慮靈敏度、噪聲、像素大小以及線性度的情況下，每種類型都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，可根據(jù)不同的應(yīng)用做出不同的選擇。

CMOS成像器件及其應(yīng)用有源像素結(jié)構(gòu)：有源像素還有其他特殊結(jié)構(gòu)，如對(duì)數(shù)傳輸型、浮柵放大器型等等。在考慮靈敏度、噪聲、像素大小以及線性度的情況下，每種類型都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，可根據(jù)不同的應(yīng)用做出不同的選擇。

自美國噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)開始發(fā)展和支持有源像素傳感器在太空上的應(yīng)用之后，一些美國公司也加入了有源像素傳感器的研究，如Kodak、Motorola、Lucent、NationalSemiconductor、Intel和Hewlett-Packard，并取得了很大的進(jìn)展。CMOS成像器件及其應(yīng)用有源像素結(jié)構(gòu)：有源像素還有其他特殊結(jié)構(gòu)，如對(duì)數(shù)傳輸型、浮柵放大器型等等。在考慮靈敏度、噪聲、像素大小以及線性度的情況下，每種類型都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，可根據(jù)不同的應(yīng)用做出不同的選擇。

自美國噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)開始發(fā)展和支持有源像素傳感器在太空上的應(yīng)用之后，一些美國公司也加入了有源像素傳感器的研究，如Kodak、Motorola、Lucent、NationalSemiconductor、Intel和Hewlett-Packard，并取得了很大的進(jìn)展。有源像素傳感器通常比無源像素傳感器有更多的優(yōu)點(diǎn)。包括低讀出噪聲、高讀出速度和能工作在大型陣列中。但是由于像素和晶體管數(shù)目的增多，惡化了閾值匹配和增益一致性，引發(fā)了固定噪聲問題，而且填充系數(shù)也變小(20％到30％)。

CMOS成像器件及其應(yīng)用

當(dāng)今CMOS傳感器的一個(gè)重要目標(biāo)就是擴(kuò)大填充因子。CMOS成像器件及其應(yīng)用

當(dāng)今CMOS傳感器的一個(gè)重要目標(biāo)就是擴(kuò)大填充因子。為解決填充系數(shù)的問題，APS引進(jìn)CCD的微透鏡技術(shù)，使有效填充系數(shù)增為原來的2至3倍。為解決固定噪聲問題，1993年NASA通過采用雙關(guān)取樣(CDS)，消除了像素信號(hào)里的部分固定噪聲和相關(guān)的瞬態(tài)噪聲，在CMOS圖像傳感器方面取得了顯著的進(jìn)步。CMOS成像器件及其應(yīng)用

當(dāng)今CMOS傳感器的一個(gè)重要目標(biāo)就是擴(kuò)大填充因子。為解決填充系數(shù)的問題，APS引進(jìn)CCD的微透鏡技術(shù)，使有效填充系數(shù)增為原來的2至3倍。為解決固定噪聲問題，1993年NASA通過采用雙關(guān)取樣(CDS)，消除了像素信號(hào)里的部分固定噪聲和相關(guān)的瞬態(tài)噪聲，在CMOS圖像傳感器方面取得了顯著的進(jìn)步。隨著像素尺寸的變小，提高填充因子越來越困難，目前最流行的技術(shù)是從傳統(tǒng)的前照式(FSI，F(xiàn)rontSideIllumination)變?yōu)楸痴帐?BSI，BackSideIllumination)，放大器等晶體管以及互聯(lián)電路置于背部，前部全部留給光電二極管，CMOS成像器件及其應(yīng)用

當(dāng)今CMOS傳感器的一個(gè)重要目標(biāo)就是擴(kuò)大填充因子。為解決填充系數(shù)的問題，APS引進(jìn)CCD的微透鏡技術(shù)，使有效填充系數(shù)增為原來的2至3倍。為解決固定噪聲問題，1993年NASA通過采用雙關(guān)取樣(CDS)，消除了像素信號(hào)里的部分固定噪聲和相關(guān)的瞬態(tài)噪聲，在CMOS圖像傳感器方面取得了顯著的進(jìn)步。隨著像素尺寸的變小，提高填充因子越來越困難，目前最流行的技術(shù)是從傳統(tǒng)的前照式(FSI，F(xiàn)rontSideIllumination)變?yōu)楸痴帐?BSI，BackSideIllumination)，放大器等晶體管以及互聯(lián)電路置于背部，前部全部留給光電二極管，賽普拉斯(FillFactory)通過其獲得專利授權(quán)的一項(xiàng)技術(shù)，可以大幅度地提高填充因子。這種技術(shù)可以把一顆標(biāo)準(zhǔn)CMOS硅芯片最大的一部分面積變?yōu)橐粔K感光區(qū)域。這樣就實(shí)現(xiàn)了100%的填充因子。

CMOS成像器件及其應(yīng)用前照式(FSI，F(xiàn)rontSideIllumination)

CMOS成像器件及其應(yīng)用圖片來自數(shù)碼多背照式(BSI，BackSideIllumination)CMOS成像器件及其應(yīng)用圖片來自ZOL.COM.CNCMOS成像器件及其應(yīng)用

CMOS型固體攝像器件目前存在以下幾個(gè)問題：CMOS成像器件及其應(yīng)用

CMOS型固體攝像器件目前存在以下幾個(gè)問題：1、當(dāng)行、列均增加像元數(shù)時(shí)，垂直傳輸各光敏二極管信號(hào)的布線電容隨MOS漏數(shù)目的增加而增大，進(jìn)而讀出各列光敏二極管的有效掃描時(shí)間變短，當(dāng)水平掃描時(shí)，在傳輸電容上會(huì)產(chǎn)生殘讀信號(hào)，使垂直分辨力降低；CMOS成像器件及其應(yīng)用

CMOS型固體攝像器件目前存在以下幾個(gè)問題：1、當(dāng)行、列均增加像元數(shù)時(shí)，垂直傳輸各光敏二極管信號(hào)的布線電容隨MOS漏數(shù)目的增加而增大，進(jìn)而讀出各列光敏二極管的有效掃描時(shí)間變短，當(dāng)水平掃描時(shí)，在傳輸電容上會(huì)產(chǎn)生殘讀信號(hào)，使垂直分辨力降低；2、P-N結(jié)區(qū)對(duì)不同波長的響應(yīng)靈敏度不同，難以滿足三原色信號(hào)靈敏度平衡的要求，會(huì)產(chǎn)生偏色現(xiàn)象；CMOS成像器件及其應(yīng)用

CMOS型固體攝像器件目前存在以下幾個(gè)問題：1、當(dāng)行、列均增加像元數(shù)時(shí)，垂直傳輸各光敏二極管信號(hào)的布線電容隨MOS漏數(shù)目的增加而增大，進(jìn)而讀出各列光敏二極管的有效掃描時(shí)間變短，當(dāng)水平掃描時(shí)，在傳輸電容上會(huì)產(chǎn)生殘讀信號(hào)，使垂直分辨力降低；2、P-N結(jié)區(qū)對(duì)不同波長的響應(yīng)靈敏度不同，難以滿足三原色信號(hào)靈敏度平衡的要求，會(huì)產(chǎn)生偏色現(xiàn)象；3、由于光敏二極管的充電電壓不會(huì)超過電源電壓，當(dāng)為了擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍，提高電源電壓時(shí)，在水平掃描的MOS柵上，需要加上比電源電壓高出VT(MOS閾值電壓)的較大的掃描脈沖。因此，在視頻信號(hào)中將通過柵漏間的寄生電容混入掃描脈沖的尖峰噪聲；CMOS成像器件及其應(yīng)用

CMOS型固體攝像器件目前存在以下幾個(gè)問題：1、當(dāng)行、列均增加像元數(shù)時(shí)，垂直傳輸各光敏二極管信號(hào)的布線電容隨MOS漏數(shù)目的增加而增大，進(jìn)而讀出各列光敏二極管的有效掃描時(shí)間變短，當(dāng)水平掃描時(shí)，在傳輸電容上會(huì)產(chǎn)生殘讀信號(hào)，使垂直分辨力降低；2、P-N結(jié)區(qū)對(duì)不同波長的響應(yīng)靈敏度不同，難以滿足三原色信號(hào)靈敏度平衡的要求，會(huì)產(chǎn)生偏色現(xiàn)象；3、由于光敏二極管的充電電壓不會(huì)超過電源電壓，當(dāng)為了擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍，提高電源電壓時(shí)，在水平掃描的MOS柵上，需要加上比電源電壓高出VT(MOS閾值電壓)的較大的掃描脈沖。因此，在視頻信號(hào)中