智能CMOS图像传感器与应用

作者:(日)Jun Ohta 著 史再峰 徐江涛 姚素英 译

丛书名:信息技术和电气工程学科国际知名教材中译本系列

定价:49元

印次:1-8

ISBN:9787302399803

出版日期:2015.08.01

印刷日期:2022.10.21

图书责编:文怡

图书分类:零售

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自鸿蒙而始,人类就是通过眼、耳、鼻、口、舌等器官来感知外界客观世界的,其中80%以上的信息来自于视觉。新技术的革命使人类社会开始进入信息时代,被称为“电五官”的传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。固体图像传感器作为人类视觉器官的延伸,是一种高度集成化的半导体光敏元阵列,具有体积小、工作电压低、性能稳定、畸变小等优点。 CMOS型和CCD型是常用的两类固体图像传感器。近年来CMOS图像传感器技术发展迅速,在消费电子、机器视觉、智能监控等许多应用领域,已取代CCD图像传感器而占据了主流市场,并且更多地应用到生物医学、航空航天等重要领域。智能CMOS图像传感器是内部集成了智能处理功能电路的CMOS图像传感器,相比传统的图像传感器,具有更加优越的性能,而且可以实现许多传统图像传感器无法实现的功能,应用前景相当广阔。 本书是一本关于智能CMOS传感器的特性和应用方面的书。前半部分主要介绍了CMOS图像传感器的原理和结构,后半部分主要介绍了智能CMOS图像传感器的关键要素及应用。全书通过递进的结构,循序渐进、力求清晰完整地给出智能CMOS图像传感器领域的关键要素,并给出了一些比较新颖的智能CMOS图像传感器的应用,如涉及信息通信、生物技术和医学方面的几类应用。本书作者Jun Ohta博士是日本著名的图像传感器领域的专家,有着多年的研究经验,本书是其多年科研工作的结晶。在电子科学和通信技术飞速发展的今天,引进一些国外原版教材对国内的科研事业是很有好处的。我们翻译此书的目的是促进智能CMOS图像传感器的相关知识在高校中的普及和发展,拓宽读者的视野,为他们将来的研究提供参考。本书可以作为微电子及其相关专业高年级本科生、研究生或相关工程技术人员的参考教材,在学习和科研过程中会很有帮助。

智能CMOS图像传感器主要强调在图像传感器上实现智能的功能和系统应用。某些智能图像传感器已进行商用,还有一些仅是提出概念而已。智能CMOS图像传感器领域发展迅速,同时还在促进发明更多的新型传感器。尽管我在这本书中一直努力收集关于智能CMOS图像传感器及其应用领域的相关文献资料,然而这个领域实在太广泛了,以至于部分内容难以尽述。此外,该领域的发展实在太迅速了,以至于在成书的过程中新的热点话题就已经出现。不过,我相信这本书已经充分覆盖了智能CMOS图像传感器领域的关键要素,所以它对于该领域的研究生和工程师还是会很有帮助的。 这本书的主要结构如下。首先第1章对MOS成像和智能CMOS图像传感器进行了介绍。第2章描述了CMOS图像传感器的基本要素和光电器件物理的相关知识,同时介绍了典型的CMOS图像传感器(如有源像素传感器(APS))的结构。接下来对智能成像器件描述的几个章节构成了本书的主要部分。第3章介绍了智能CMOS图像传感器的几个主要特征。第4章介绍了利用这些特征进行智能成像的技术,如宽动态范围图像检测、目标跟踪和三维测距等。在最后一章(即第5章)介绍了几个关于智能CMOS图像传感器的应用实例。 这项工作受到了众多先前出版的涉及CMOS图像传感器技术的书籍的启发。特别是: A.Moini的Vision Chips[1]一书对视觉芯片的结构进行了全面概述; J.Nakamura的Image Sensors and Signal Processing for Digital Still Cameras[2]一书全面介绍了此领域近年来的发展成果; K.Yonemoto的Fundam...

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第1章引言

1.1综述

1.2CMOS图像传感器的简史

1.3智能CMOS图像传感器发展简史

1.4本书的内容安排

第2章CMOS图像传感器技术基础

2.1概述

2.2光电探测器的基本原理

2.2.1吸收系数

2.2.2少数载流子的行为

2.2.3灵敏度和量子效率

2.3智能CMOS图像传感器中的光电探测器

2.3.1PN结光电二极管

2.3.2光电门

2.3.3光电晶体管

2.3.4雪崩光电二极管

2.3.5光电导探测器

2.4PD的积累模式

2.4.1积累模式下的电势变化

2.4.2势垒描述

2.4.3PD中光生载流子的运动

2.5基本像素结构

2.5.1无源像素传感器

2.5.23TAPS有源像素传感器

2.5.34TAPS有源像素传感器

2.6传感器的外设

2.6.1寻址

2.6.2读出电路

2.6.3模拟数字转换器

2.7传感器的基本特性

2.7.1噪声

2.7.2动态范围

2.7.3速度

2.8色彩

2.9像素共享

2.10像素结构比较

2.11与CCD的比较

第3章智能功能和材料

3.1简介

3.2像素结构

3.2.1电流模式

3.2.2对数传感器

3.3模拟域操作

3.3.1WTA模式

3.3.2映射

3.3.3电阻网络

3.4脉冲调制

3.4.1脉冲宽度调制

3.4.2脉... 查看详情

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