CMOS是图像传感器的数据采集系统设计Word格式文档下载.docx

1、本课题基于GC0306进行了一次规范的芯片测试，并针对点不亮和花屏故障进行了分析给出处理意见。如果能应用到实际中，能使相关从业人员更从容的解决CMOS图像传感器故障，大大的提高工作效率和解决问题的能力。由于时间的原因，很多方面本文还没有涉及到，有必要在以后的研究中进行进一步的研究。关键字：CMOS图像传感器，传感器测试，传感器故障处理，GC0306THE TEST AND TROUBLESHOOTING 0FCMOS IMAGE SENSORABSTRACTWith the development of manufacturing technology of Integrated Circui

2、t and the improvement of IC design along with its advantages，CMOS Image Sensor using CMOS techniques have been widely used in many areas because of its merits，such as high integration density, low power dissipation，minute extension，simple process，low cost and short development cycleThe market is wid

3、e open，especially in the area of digital products，therefore it is very useful and valuable to research anddevelop the CMOS Image Sensors Firstly, the paper introduces the development history of the CMOS Image Sensors, the research situation of those test and the solution of the fault. Then it presen

4、ts the classifications, structure and working principle of the pixel of CMOS image sensor, in which it focus on the imaging theory, the procedure of reading and processing the image signal, and the principle of timing controlling module and the timing relation. In order to achieve a better applicati

5、on of CMOS image sensor, the design also gives related research about those test, the solution of the fault and does some regular test and solution.Based on the GC0306, the task did a standard chip testing, and analyses the common fault, such as, can not point bright, appear spend screen, and gives

6、some suggestions in the text. If it can be applied into practice, it can help the related practitioners settle the fault of CMOS image sensor more calmly to increase their work efficiency and ability to solve problems obviously.Because of the limited time, the text does not refer. It is necessary to

7、 do some deep research in the future.Key words: CMOS image sensor, sensor test, sensor solution, GC03061 绪论自从上世纪60年代末期，美国贝尔实验室提出固态成像器件概念后，固体图像传感器便得到了迅速发展，成为传感技术中的一个重要分支，它是PC机多媒体不可缺少的外设，也是监控中的核心器件。互补金属氧化物半导体（CMOS）图像传感 器与电荷耦合器件（CCD）图像传感器的研究几乎是同时起步，但由于受当时工艺水平的限制，CMOS图像传感器图像质量差、分辨率低、噪声降不下来和光照灵敏度不够，因而没有得

8、到重视和发展。而CCD器件因为有光照灵敏度高、噪音低、像素少等优点一直主宰着图像传感器市场。由于集成电路设计技术和工艺水平的提高，CMOS图像传感器过去存在的缺点，现在都可以找到办法克服，而且它固有的优点更是CCD器件所无法比拟的，因而它再次成为研究的热点。1.1 引言70年代初CMOS传感器在NASA的Jet Propulsion Laboratory （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，1995年像元数为（128128）的高性能CMOS有源像素图像传感器由喷气推进实验室首先研制成功1，1997年英国爱丁堡 VLSI Versio

9、n公司首次实现了CMOS图像传感器的商品化，就在这一年，实用CMOS技术的特征尺寸已达到0.35mm，东芝研制成功了光敏二极管型APS，其像元尺寸为5.6mm5.6mm，具有彩色滤色膜和微透镜阵列，2000年日本东芝公司和美国斯坦福大学采用0.35mm技术开发的 CMOS-APS已成为开发超微型CMOS摄像机的主流产品。CMOS图像传感器在我们生活中运用已经越来越多，涉及了各个行业各种领域以及我们生活的每一个方面，既然我们运用这么多，那么CMOS图像传感器常见问题的检测与处理就显得越发重要，我将对这方面进行相关研究，希望能给我们带来一定的方便与收益。1.2 国内外CMOS图像传感器的发展现状作

10、为固体图像传感器的一大分支，CMOS图像器的研究起始于20世纪60年代末，由于当时受工艺技术的限制，直到90年代初才发展起来，至今已研制出三大类CMOS图像传感器，即CMOS无源像素传感器（CMOS-PPS）、CMOS有源像素传感器（CMOSAPS）2和CMOS数字像素传感器（CMOS DPS）。在此基础上又问世了CMOS视觉传感器（CMOS Visual Sensor）、CMOS应力传感器（CMOS Stress Sensor）、CMOS对数极性传感器（Log-polar CMOS Sensor）、CMOS视网膜传感器（CMOS Retinal Sensor）、对数变换形CMOS图 像传感器

11、（LogarithmicConverting CMOS Image Sensors）、轨对轨CMOS有源 像素传感器（Rail.to.Rail CMOS Active Pixel Sensor）、单斜率模式CMOS图像 传感器（Single Slope Mode CMOS Image Sensor）和CMOS指纹图像传感器 （CMOS Fingerprint Sensor）等。其中发展最快的是CMOS.PPS和CMOS.APS。 这两种类型的摄像器件已经进入商品化和实用阶段，但是对全面改善 CMOS.APS性能的工作还在深入进行。CMOS图像传感器能够快速发展，一是基于CMOS集成电路工艺技术

12、的成熟，二是得益于固体图像传感器技术的研究成果。CMOS图像传感器是20世纪70年代在美国航空航天局（NASA）的喷气推进实验室（JPL）诞生的，同CCD图像传感器几乎是同时起步的3。诞生之初由于其性能的不完善严重影响了图像质量，从而制约了它的发展和应用。在70年代和80年代，CCD在可见光成像方面取得了唱主角的地位。进入90年代，由于对小型化、低功耗和低成本成像系统消费需要的增加和芯片制造技术和信号处理技术的发展，为新一代低噪声、优质图像和高彩色还原度的CMOS传感器的开发铺平了道路，CMOS图像传感器逐渐成为固体图像传感器的研究和开发热点，CMOS传感器的性能也得到大幅度提高。目前研究开发

13、CMOS图像传感器的国外机构很多，其中，以美国喷气推进实验室（JPL）空间微电子技术中心，光子视觉系统公司，美光，奥姆尼视觉公司、洛克威尔公司、比利时IMEC、柯达、贝尔实验室、Photobit公司、日本的东芝、夏普、惠普、富士、Pinkhill公司、VLST Vision公司的研究报道最多。高性能CMOSAPS由美国哥伦比亚大学电子工程系和喷气推进实验室（JPL）在1994年首次研制成功，像素数为128128，像素尺寸为40It m40p m，管芯尺寸为6.8ram6.8mm，采用1.2ll m CMOS 11阱工艺试制，动态范围为72dB，固定图形噪声小于0.15饱和信号水平。1997年日

14、本东芝公司研制成功了640480像素光敏二极管型CMOS.APS，其像素尺寸为5.6It m5.6Il m，具有彩色滤色膜和微透镜阵列。2000年美国Foveon公司与美国国家半导体公司采用0.18It mCMOS工艺研制成功40964096像素CMOS.APS，像素尺寸为5ll m5 p m，管芯尺寸22mm X 22mm。这种图像传感器在分辨率和图像质量方面取得了重大突破，标志着CMOS图像传感器在分辨率和质量两方面的飞跃。当前国外研制开发的CMOS图像传感器主要应用于中、低分辨率领域。在低分辨率领域主要有Pinkhill公司生产的娱乐和玩具系列，VLSI Vision公司开发的用于儿童娱

15、乐时即时拍照的新概念相机。另外中低档领域应用主要是数码相机，日本佳能公司开发成功了325万像素的CMOS图像传感器，并利用该芯片开发出EOS.D30型单反数码相机。韩国汉城国立大学电子工程学院集成系统实验室开发的264256像素CMOS图像传感器应用于中分辨率的指纹识别系统4 5。2005年柯达公司推出了310万像素CMOS图像传感器KAC23100和500万像素CMOS图像传感器KAC25000。KAC23100是需要高分辨率和突出成像性能的手机应用的理想产品，而KAC25000则是针对数码照相机和数字视频应用进行设计的。2006年柯达公司推出了14英寸、130万像素RAW输出的图像传感器KAC201301，该款产品具有独特的夜视技术，提供高质量的图像输出。可以支持SXGA、XGA、SVGA、VG