图像传感器基本原理

   本书从图像传感器成像的物理过程出发，全面介绍了图像传感器的构成、工作原理和技术特征。第1章介绍了图像信息的构成以及图像传感器的作用；第2章介绍了组成图像传感器的基本单元及电路结构；第3章分析了图像传感器中噪声的产生机制；第4章介绍了图像传感器的成像扫描模式；第5章描述了电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的基本原理、像素结构和制造工艺，并对两类图像传感器的特点进行了总结和比较；第6章介绍了图像传感器获取除光强外其他图像信息的方式；第7章总结了提高图像传感器成像质量的系列相关技术；第8章介绍了整个成像系统在成像时的作用。本书作为图像传感器相关知识的入门书籍，适用于图像传感器领域的初学者、兴趣爱好者及科研人员。

译者序
英文版前言
日文版前言
第1章 成像任务及图像传感器的功能 1
1.1 图像信息的构成 1
1.2 图像传感器输出和图像信号构成.3
1.2.1 单色静态图像 3
1.2.2 彩色静态图像 5
1.2.3 彩色动态图像 6
1.3 图像传感器的基本原理8
参考文献 9
第2章 图像传感器内的元件及电路 11
2.1 元器件组成 11
2.1.1 硅器件物理基础 11
2.1.2 pn结 15
2.1.3 MOS结构 17
2.1.4 掩埋型MOS结构 21
2.1.5 光栅二极管 24
2.1.6 光电二极管 25
2.1.7 掩埋型光电二极管/钳位光电二极管 25
2.2 光敏材料——硅 26
2.2.1 p型衬底的np型光电二极管 27
2.2.2 p阱的npn型光电二极管 28
2.3 电路元件 29
2.3.1 浮置扩散放大器 29
2.3.2 源跟随放大器 30
2.3.3 相关双采样电路 32
参考文献 34
第3章 图像传感器中的主要噪声类型 35
3.1 噪声幅值 36
3.2 电路噪声（kTC噪声） 38
3.3 晶体管噪声 39
3.3.1 1/f噪声 39
3.3.2 热噪声 40
3.3.3 随机电报噪声 40
3.4 散粒噪声 41
3.5 使用相关双采样降低浮置扩散放大器噪声 43
参考文献 45
第4章 积分时间和扫描模式 46
4.1 逐行扫描模式 46
4.2 隔行扫描模式 47
4.3 电子快门模式 48
第5章 图像传感器类型 49
5.1 CCD图像传感器 50
5.1.1 CCD工作原理 50
5.1.2 IT-CCD像素技术 60
5.1.3 CCD图像传感器的发展 71
5.2 MOS图像传感器 75
5.2.1 MOS图像传感器原理 75
5.2.2 MOS图像传感器的像素技术 79
5.2.3 MOS图像传感器研究进展 80
5.3 CMOS图像传感器 82
5.3.1 CMOS图像传感器原理.82
5.3.2 CMOS图像传感器的像素技术 83
5.3.3 CMOS图像传感器进展.95
5.4 电子快门 122
5.4.1 CCD图像传感器的电子快门 122
5.4.2 MOS和CMOS图像传感器的电子快门 122
5.5 各类图像传感器的现状与前景比较 125
参考文献 127
第6章 像素坐标点数字化对图像质量的影响 134
6.1 采样和采样定理 134
6.2 空间域采样 136
6.3 时域采样 141
6.4 波长域采样和彩色信息 142
参考文献 145
第7章 提升图像质量的技术 146
7.1 光强信息 146
7.1.1 灵敏度 146
7.1.2 动态范围 148
7.2 空间信息 150
7.3 时间信息 153
7.3.1 基于帧的传感器 153
7.3.2 事件驱动传感器 157
7.4 颜色和波长信息 158
7.4.1 单片机彩色照相机系统 158
7.4.2 多波段摄像机系统 158
7.4.3 高光谱成像系统 159
参考文献 160
第8章 成像系统 162
8.1 图像信息质量的退化因素 162
8.2 信号处理 165
8.2.1 缺陷、亮度校正 166
8.2.2 白平衡 166
8.2.3 去马赛克 166
8.2.4 颜色转换 168
8.2.5 色彩和色调转换 169
8.2.6 降噪 169
8.2.7 边缘增强 170
8.2.8 图像格式 170
8.2.9 数字信号处理器校正依赖综合征问题 170
8.3 三片式彩色照相机 170
参考文献 171
后记 172
索引 173