Cmos器件

Cmos器件组员:XXXXXXXXX报告内容•背景介绍•基本原理•基本过程•现有应用•未来发展报告内容•背景介绍•基本原理•基本过程•现有应用•未来发展选题背景•1.CMOS图像传感器；•2.组员情况。激光技术光电技术光学测量报告内容•背景介绍•基本原理•基本过程•现有应用•未来发展光电效应•光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象，在光的照射下，某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流，即光生电。•光电现象由德国物理学家赫兹于1887年发现，而正确的解释为爱因斯坦所提出。光电效应按照光生载流子的理论，光子进入到半导体中，当光子能量超过带隙能量时就会产生电子空穴对。在电场的作用下，电子和空穴会被分开，其中电子会在电势阱中被收集，空穴则会被遗弃。光在入射到感光区的时，会发生光电效应，也就是把光信号转换成电信号，半导体价带中受束缚的电子在接受光的能量后会跃迁到导带，成为能够自由移动的电子。硅的能带图可见光范:400~700nm可见光λ=700时，Eph=1.77eV近红外λ=1100时,Eph=1.12eV人体红外波长λ=9.65μm时,Eph=0.13eVCMOS的产生•ＣＭＯＳ英文全名ComplementaryMetal-OxideSemiconductor，互补性氧化金属半导体•每个CMOS单元都可以看作是一个光电二极管1969年,贝尔实验室发明CCD1967年CMOS诞生1970年,CMOS图像传感器在NASA的喷气推进实验室JPL制造成功，80年代末，英国爱丁堡大学成功试制出了世界第一块单片CMOS型图像传感器件.CMOS器件的产生图像传感器CCDCMOS有源像素(APS)数字像素(DPS)PG型PPD型PD型集成电路计算机信息数字图像领域无源像素(PPS)CCD•CCD是于1969年由美国贝尔实验室的维拉•波义耳(WillardS.Boyle)和乔治•史密斯（GeorgeE.Smith）所发明的。•2009年诺贝尔物理学奖揭晓，科学家维拉•博伊尔(WillardS.Boyle)和乔治•史密斯（GeorgeE.Smith)因“发明了成像半导体电路——电荷藕合器件图像传感器CCD”获此殊荣。CMOS与CCD的比较CCDCMOS全称电荷耦合装置ChargeCoupledDevice互补金属氧化物半导体ComplementaryMetalOxideSemiconductor灵敏度同样面积下较高感光开口小低成本高低分辨率高传统技术较低噪声比低高耗电量高低反应速度慢快制造工具特殊订制机台可以使用内存或处理器制造机报告内容•背景介绍•基本原理•基本过程•现有应用•未来发展CMOS图像传感器的工作流程•（1）初始化•初始化时要确定器件的工作模式，如：输出偏压、放大器的增益、取景器是否开通，并设定积分时间。CMOS图像传感器的工作流程•（2）帧读出（YR）移位寄存器初始化•利用同步脉冲SYNC-YR，可以使YR移位寄存器初始化。SYNC-YR为行启动脉冲序列，不过在它的第一行启动脉冲到来之前，有一消隐期间，在此期间内要发送一个帧启动脉冲。CMOS图像传感器的工作流程•3）启动行读出•SYNC-YR指令可以启动行读出，从第一行（Y﹦0）开始，直至Y﹦Ymax止；Ymax等于行的像敏单元减去积分时间所占去的像敏单元。•（4）启动X移位寄存器•利用同步信号SYNC-X，启动X移位寄存器开始读数，从X﹦0起，至X﹦Xmax止；X移位寄存器存一幅图像信号。CMOS图像传感器的工作流程•（5）信号采集•A/D转换器对一幅图像信号进行A/D数据采集。•（6）启动下行读数•读完一行后，发出指令，接着进行下一行读数。•（7）复位•帧复位是用同步信号SYNC-YL控制的，从SYNC-YL开始至SYNC-YR出现的时间间隔便是曝光时间。为了不引起混乱，在读出信号之前应当确定曝光时间。CMOS图像传感器的工作流程•（8）输出放大器复位•用于消除前一个像敏单元信号的影响，由脉冲信号SIN控制对输出放大器的复位。•（9）信号采样/保持•为适应A/D转换器的工作，设置采样/保持脉冲，该脉冲由脉冲信号SHY控制。报告内容•背景介绍•基本原理•基本过程•现有应用•未来发展成像器件工业/科学相机多光谱相机面阵相机扫描相机高速相机监控设备军用/民用相机数码相机数码摄像机医疗相机应用领域——成像器件数码相机•数码相机基本上使用的都是CMOS传感器。•日本相机生产厂家佳能、尼康，现在不销售CCD相机。国内工业相机/科技相机的生产厂家•北京凌云光技术有限公司•北京新锐视锋科技有限公司•北京凯视佳CatchBEST•深圳华用科技有限公司•深圳京杭科技有限公司•香港普密斯光学科技国际工业相机/科技相机的主要生产厂家ImagingSourceXimeaBaslerFRAMOSAVTe2vIMI-Tech丹麦JAIPointgreyMatroxMicrovisionLumenera日本ARTRAY德国英国韩国加拿大美国•参考文献：薛玉刚、万人钢、冯飞、姚银萍、张同意。三种不同结构的无透镜鬼成像实验研究[J]。光子学报。1004-4213（2014）08-0823006-6主要应用领域——无透镜鬼成像主要应用领域——位置探测2431XY𝑋=𝐼1−𝐼2+𝐼3−𝐼4𝐼1+𝐼2+𝐼3+𝐼4𝑌=𝐼1+𝐼2−𝐼3+𝐼4𝐼1+𝐼2+𝐼3+𝐼4报告内容•背景介绍•基本原理•基本过程•现有应用•未来发展