CMOS图像传感器集成电路

本书尽量全面地叙述CMOS图像传感器集成电路芯片的原理、结构、应用、设计方法和流程。第1章讲述有关技术背景和发展历程、CMOS图像传感器的特点和应用。第2章讲述CMOS图像传感器集成电路的基本结构和主要技术指标，简述CMOS工艺技术和VLSI设计方法和流程。第3章描述有源像素传感器APS。第4章讲述CMOS图像传感器的像素阵列结构和原理，以及阵列的各种曝光操作模式。第5、6两章讲述像素阵列的读出、曝光控制、图像信号的高速模数转换和图像数据传输的子系统方案和电路原理。第7章讲述CMOS图像传感器版图设计的一些特点，以及一个全芯片版图布局案例。结束语叙述图像传感器芯片的超大规模集成及其发展前景。

罗昕，已退休，曾在中国科学院电子学研究所、美国Red Digital Cinema 公司、美国加州Biomorphic VLSI Inc任职。

第1章概述1
1.1图像传感器的一般概念1
1.2图像传感器技术的发展历程3
1.2.1电子管时代和图像扫描技术3
1.2.2CCD图像传感器和像素概念6
1.2.3CMOS图像传感器10
1.3CMOS图像传感器的特点11
1.3.1有源像素传感器11
1.3.2CMOS图像传感器的集成12
1.3.3CMOS系统集成和数字图像革命13
1.4CMOS图像传感器的应用14
1.4.1数字电视和视频摄像14
1.4.2静止图像数码照相机15
1.4.3移动通信和便携设备的摄像功能17
1.4.4高清晰度数字电影摄像技术17
第2章CMOS图像传感器系统20
2.1CMOS图像传感器的基本结构20
2.1.1CMOS图像传感器的框图20
2.1.2CMOS图像传感器芯片的封装22
2.2CMOS图像传感器的性能23
2.2.1光电转换的原理和性能23
2.2.2图像清晰度25
2.2.3图像刷新速率和高速摄影26
2.2.4图像数据的字长27
2.3CMOS超大规模集成简述27
2.3.1CMOS器件的基本结构和原理28
2.3.2CMOS工艺和版图32
2.3.3CMOS超大规模集成的设计方法学35
第3章有源像素传感器41
3.1基本有源像素传感器41
3.1.13T-APS电路原理41
3.1.23T-APS版图43
3.1.3像素的填充系数44
3.24T-APS像素46
3.2.1埋入型光电二极管46
3.2.23T-APS的输出电压问题46
3.2.34T-APS原理47
3.2.44T-APS电路和版图49
3.35T-APS像素50
3.4像素的光学结构52
3.4.1光遮蔽和滤光层52
3.4.2微透镜53
3.4.3背光微像素结构54
第4章像素阵列和电子快门55
4.1像素阵列结构55
4.1.1像素排列和图像分辨率55
4.1.2阵列中像素的互连57
4.2阵列的电子快门曝光59
4.2.1滚动快门曝光59
4.2.2全局快门曝光62
4.3图像阵列信号的读出66
4.3.1像素阵列的列读出66
4.3.2像素和阵列读出速率68
4.3.3并行列读出69
4.4阵列的选择曝光读出71
4.5彩色图像的获得74
4.5.1拜尔彩色阵列74
4.5.2弗翁彩色图像传感器75
第5章像素阵列曝光读出电路78
5.1像素阵列读出电路78
5.1.1固定图案噪声78
5.1.2相关双取样原理80
5.1.3CDS读出电路原理81
5.1.44T-APS像素阵列的CDS读出电路84
5.2像素阵列曝光读出控制86
5.2.1像素阵列曝光读出时序86
5.2.2译码型扫描电路87
第6章图像信号的模数转换和数据传输93
6.1图像信号的高速模数转换93
6.1.1逐次逼近数模转换电路原理93
6.1.2直接比较高速模数转换电路96
6.1.3高速逐次逼近模数转换电路97
6.1.4图像高速模数转换电路的系统设计100
6.2图像数据的高速传输100
6.2.1高速图像数据传输的系统设计100
6.2.2高速图像数据差分传输102
第7章CMOS图像传感器芯片版图设计106
7.1混合CMOS芯片版图106
7.2隔离107
7.2.1PN结隔离107
7.2.2深阱隔离108
7.3集成电容器109
7.3.1MOS电容器110
7.3.2MiM电容器111
7.4CMOS图像传感器芯片版图布局112
结束语115
附录A术语索引117
参考文献126