高速数字化三维集成式CCD-CMOS图像传感器

为了解决CCD与CMOS工艺兼容性低、互连集成制作难度大,以及芯片间接口匹配和高性能兼备等问题,对CCD器件拓扑结构与像元、CMOS读出电路、三维异质互连集成及高密度引脚封装等技术进行研究,提出了一种1024×256阵列规模的集成式CCD-CMOS图像传感器。该器件实现了CCD信号的高精度数字化处理、高速输出及多芯粒的技术融合,填补了国内CCDCMOS三维集成技术空白。测试结果表明:集成CCD-CMOS器件的光响应和成像功能正常,双边成像效果良好,图像无黑条和坏列,互连连通率(99.9%)满足三维集成要求,实现了集成式探测器件的大满阱高灵敏度成像(满阱电子数达165.28ke^(-)、峰值量子效率达86.1%)、高精度数字化(12bit)和高速输出(行频率达100.85kHz),满足集成化、数字化、小型化的多光谱探测成像系统要求。

基于Philips棱镜3CMOS相机的光学设计及其光谱优化

针对彩色数字相机高成像质量以及高色准的需求,本文研究了基于Philips棱镜的3CMOS相机的光学系统设计以及相机光谱优化方法。通过对Philips棱镜进行光路建模,优化了棱镜的结构参数。在保证全内反射以及出射窗口大小的条件下,减小了系统的体积,并由此设计了Philips棱镜3CMOS相机光学系统。其视场角为45°,相对孔径为1/2.8,在110 lp/mm的奈奎斯特采样频率下,系统的MTF全视场全波段均大于0.4。基于色度学基本原理建立了Philips棱镜相机的矢量成像模型,分析了由光线入射角度变化造成的薄膜光谱偏移,提出了宽光束下光谱偏移的修正模型。利用该模型设计并优化了相机中的4组光学薄膜。通过光路仿真实验以及色差分析,基于优化后的相机光学系统的平均色差降低了15.8%,像面颜色不均匀性降低了60%。结果表明:本文设计的光学系统拥有良好的成像质量,优化后的相机光谱实现了良好的颜色性能以及颜色均匀性。

基于低成本CMOS相机的叶绿素荧光成像方法研究

叶绿素荧光是反映植物光合效率的重要参数。叶绿素荧光成像技术能对植株光合作用二维空间异质性进行分析,然而现有的叶绿素荧光成像系统需要昂贵的相机和复杂的控制系统,为此提出一种基于低成本CMOS相机的叶绿素荧光成像方法。提出一种可变积分时间的叶绿素荧光图像接收方法,通过改变不同强度激发光下CMOS相机的积分时间,解决了低成本CMOS相机在荧光接收中的控制延迟问题;设计一种简易的叶绿素荧光成像系统,实现800万像素、成像面积为60mm×80mm的荧光图像采集。试验结果显示,该系统能够测量得到清晰的荧光图像,可以在1mm 2的区域检测到植物的光合异质性,将测量结果与商业荧光仪测得的结果相比,决定系数达到0.94。本研究提出的荧光成像方法在可行性和准确性方面取得较好的效果,成像系统测量结果稳定可靠、成本低廉,为叶绿素荧光成像技术提供了更为经济高效的解决方案。

1.06μm激光对CCD、CMOS相机饱和干扰效果对比研究

为了对比激光对CCD、CMOS两种图像传感器的干扰效果,利用1.06 μm高重频激光开展了对CCD、CMOS两种相机的饱和干扰实验研究,分析了两种相机在干扰有效面积、饱和干扰面积、干扰前后图像相关度等与激光入射功率之间的关系.实验结果表明：CMOS相机达到单元像素饱和的激光功率阈值是CCD相机的20倍;要达到相同的干扰有效面积,所需的激光功率CMOS相机要大于CCD相机10倍～100倍;要达到相同的饱和像元数,所需的激光功率CMOS相机比CCD相机约大10倍～60倍.因此,CMOS相机要比CCD相机具有更好的抗1.06 μm激光干扰能力.

基于数码相机的CCD与CMOS技术

数码相机的应用为今天的出版印刷带来了更多的方便,其主要技术是CCD技术与CMOS技术,本文对这两种技术作了简要介绍。

紫外CMOS/可见光CCD相机信息融合技术研究

紫外CMOS/可见光CCD相机在海洋污染监测、大气臭氧探测方面具有十分重要的实用价值,相机研发的重点之一在于将相机内的紫外通道CMOS与可见光CCD通道的光电信息进行有效融合。对于获取高质量的图像信息具有十分重要的意义。通过对紫外CMOS/可见光CCD相机中3个通道探测器驱动时序与图像数据流程的合理设计,采用FPGA和Verilog作为硬件和软件平台,实现了相机多通道信息融合的目的。通过外景成像实验,获得了细节清晰、层次丰富完整的紫外和可见光融合图像,验证了此技术在相机中应用的可行性。

数码相机CCD和CMOS详解

数码相机的问世，不仅诞生了新的摄影经验和器材，同时直接或间接地滋生出许多新名词。对于常常使用数码相机的人来说，这些名词已经耳熟能详了，然而，要想完全讲清楚、说明白，也不是那么容易。下面详细介绍取代传统相机底片的CCD和CMOS。

CCD与CMOS图像传感器辐射效应测试系统

研制了中荷耦合器件（CCD）与互补金属氧化物半导体有源像素图像传感器（CMOS APS）辐射效应测试系统,用于研究CCD、CMOS APS图像传感器的辐射效应并准确评估器件的空间辐射环境适应性.该系统采用光机电一体化结构设计,包括光电响应性能检测、光谱检测、控制及数据处理3个分系统,可对器件的光电响应性能、光谱特性进行全面的定量测试与分析.系统的光谱分辨率为1 nm,工作波段为0.38～1.1 μm.目前,该系统与新疆理化所现有的辐照装置结合,构成了光电成像器件辐射效应模拟试验与抗辐射性能评估平台,已为国产宇航CCD与CMOS APS图像传感器的研制、空间应用部门的成像器件选型工作提供了多次考核评估试验.应用情况表明,该系统可定量检测与评价CCD、CMOS APS图像传感器的辐射效应与抗辐射性能,为深入开展光电成像器件的辐射效应研究提供了完善的试验研究条件.

激光对CCD及CMOS图像传感器的损伤阈值研究

针对激光对CCD及CMOS图像传感器的干扰损伤进行了理论分析和实验研究.实验测量出常压及真空条件下1064nm激光对CCD及CMOS图像传感器的干扰阈值、损伤阈值及完全损坏阈值.实验结果表明,CCD或CMOS图像传感器的各种阈值在常压和真空两种不同条件下的差别不明显.实验结果还显示,无论在常压还是在真空条件下,CCD比CMOS更容易受到激光的干扰和损伤甚至严重损坏;而CMOS相机具有很好的抗干扰和抗损伤能力.

CMOS图像传感器与CCD的比较及发展现状

本文从读取方式、集成性等多角度对 CMOS图像传感器和 CCD作了比较 ,并介绍了 CMOS图像传感器和 CCD技术的发展现状 ,指出了

CCD与CMOS图像传感器探测性能比较

CCD与CMOS图像传感器由于结构和制造过程的不同而存在各自的优势与劣势。文章从结构与技术差异的角度,对二者的探测性能进行了比较,并展望了发展前景。

CMOS图像传感器在数码相机中的应用

对ＣＭＯＳ与ＣＣＤ图像传感器的特点及其在数码相机中的应用进行了讨论。着重研究了ＣＭＯＳ图像传感器芯片的应用及其发展前景，针对ＣＭＯＳ图像传感器的特点设计了一个完整的数码相机，并利用ＰＣ机中的图像处理软件处理和显示所拍摄的图片。

632nm激光对CCD和CMOS的干扰实验及机理分析

为了研究激光对图像传感器的干扰机理,利用632nm激光开展了对CCD和CMOS两种图像传感器的干扰实验,将实验采集的数字图像进行处理,提取了不同激光功率下,图像横纵向最大干扰宽度,并从CCD和CMOS内部结构上解释了产生干扰差异的原因。之后利用激光光强关系式推导出最大干扰宽度与激光辐照光功率之间的关系,并根据此关系拟合了CCD横向和CMOS横纵向最大干扰宽度曲线,拟合结果与实验数据吻合较好,说明了CCD横向和CMOS横纵向受干扰的主要原因是由光强本身引起的高斯光束整体抬升。对于CCD纵向串扰过程,通过实验可以得出CCD串扰过程分为两个阶段:开始阶段可能是由电子隧穿引起的,后期主要是载流子的饱和扩散。

CCD和CMOS图像传感器性能比较(英文)

简单介绍了CCD(电荷耦合器件)与CMOS图像传感器的结构,并对二者的性能特点进行了比较。对他们的现状和发展趋势进行了分析,说明了CCD图像传感器和CMOS图像传感器之间存在的长期竞争。

CMOS与CCD图像传感器的比较研究和发展趋势

对目前的两类图像传感器CCD和CMOS做了系统的分析和研究。对CMOS与CCD的结构特点,相关的性能参数进行了深入比较研究。针对CMOS图像传感器的低灵敏度、高噪声,暗电流,低填充度和成像质量差等技术问题,提出了DRSCAN噪声消除技术,CMOS C3D技术,片上模拟处理技术和彩色插值算法等解决途径。通过进一步对图像传感器的应用发展情况和发展趋势的分析与研究,得出:在未来发展中,由于CMOS图像传感器已经克服了已有的技术瓶颈,在视频监控,航空探测设备,医疗设备,眼膜识别,可视通信等诸多领域的应用前景将会优于CCD图像传感器。

基于EMCCD和CMOS的天基微光成像（英文）

电子倍增电荷耦合器件(EMCCD)利用电荷雪崩机制可以实现低于1e-的读出噪声,适用于微光成像。随着背照式CMOS成像探测器技术的发展,具有高量子效率和低于1.5e-读出噪声的CMOS成像探测器已中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研制成功。针对天基微光成像的需求,分别构建了基于EMCCD CCD201的天基微光相机和基于CMOS的天基微光相机,并建立了系统的噪声模型。对基于EMCCD的天基微光相机和基于CMOS的天基微光相机的微光探测性能和工作机理进行了对比分析。分析结果表明:当采用凝视成像模式,积分时间为2 s,相机入瞳辐亮度为10-9W·cm-2·sr-1·μm-1时,基于EMCCD的天基微光相机在焦面温度为20℃的条件下的信噪比为23.78,相同条件下基于CMOS的天基微光相机的信噪比为27.42。当采用制冷系统将焦面温度降低至-20℃时,基于EMCCD的天基微光相机的信噪比提高到27.533,而基于CMOS的天基微光相机的信噪比提高到27.79。

高帧频CMOS相机对光通信精跟踪系统影响分析

分析了互补金属氧化物半导体(CMOS)相机作为机载光通信精跟踪系统的位置传感器的优势,采用基于CMOS相机与FPGA研制的精跟踪系统,可实现帧频8 800 Hz的图像采集、数据传输、实时图像处理、光斑质心计算以及伺服控制等功能,分析了CMOS相机的噪声、帧频以及光斑质心算法对精跟踪系统跟踪精度的影响,给出了对应的数值分析与实验结果。实验结果表明:CMOS相机噪声对光斑坐标x轴、y轴引起坐标的标准差分别为0.291 9像素,0.120 2像素;当相机帧频从2 200 Hz提高到8 800 Hz时跟踪标准差从1.8降低到0.5个像素;外场光斑质心算法偏差比理想高斯光斑计算结果大8.34-0.71像素。光斑中心算法对跟踪精度影响明显,设计更具针对性的自适应光斑中心算法可以大大改善精跟踪的效果。

大面阵CMOS APS相机系统的设计

基于大面阵CMOS APS图像传感器LUPA-4000设计出一个相机系统.通过对LUPA-4000驱动时序的分析,选用FPGA作为驱动信号产生载体,使用VHDL硬件语言设计了包括CMOS传感器驱动、通信、数据转换等一体化的程序,并分别对各个程序模块进行说明.设计了系统硬件电路,并加载程序对CMOS传感器驱动信号进行测试,给出了控制像素积分信号的测试波形.经测试相机电路系统与计算机通信正常,与下位机数据传输准确无误,系统整体运行稳定可靠.安装光学系统后获取了高质量图像.