CCD/CMOS图像传感器基础与应用PDF电子书下载

1.1 图像传感器的登场 1

第1章 图像传感器的历史——从摄影元件的诞生到CCD/CMOS图像传感器 1

1.2 固态图像传感器 2

1.3 CCD图像传感器的实用化 3

1.4 CMOS图像传感器 6

参考文献 10

第2章 何谓图像传感器——基于光电转换与扫描的摄影基本概念 13

2.1 基本概念 13

2.1.1 受光 14

2.1.2 信号的读出 14

2.1.3 图像信号的传输 14

2.1.4 光电转换与扫描 16

2.2 图像传感器的很多种类 18

2.2.1 光电转换的材料 18

2.2.3 像素为无源还是有源 19

2.2.2 扫描方式 19

2.3 超过预期的多用途与未来的梦想 20

2.3.1 用于任何场所 21

2.3.2 特殊用途 21

参考文献 22

第3章 CCD图像传感器的基础——从光电转换到信号输出的方式与特征 23

3.1 动作原理 23

3.1.1 光电转换 24

3.1.2 电荷的储存 28

3.1.3 电荷的转移（CCD的原理） 34

3.1.4 电荷的检测 45

3.2 转移方式与扫描方式 51

3.2.1 帧转移方式 51

3.2.2 行间转移方式 53

3.2.3 帧行间转移方式 55

3.2.4 扫描方式与读出转移动作 57

3.2.5 其他转移方式 60

3.3 像素的构造与动作 65

参考文献 70

第4章 CCD图像传感器的特性——感光度、动态范围及分辨率等 73

4.1 必须强调的基本特性 73

4.1.1 感光度 74

4.1.2 动态范围（饱和信号量） 83

4.1.3 分辨率 86

4.1.4 漏光 90

4.1.5 残像 93

4.1.6 光谱感光度 96

4.2 无法避免的噪声 98

4.2.1 随机噪声 98

4.2.2 固定图形噪声 102

4.2.3 噪声的评估 105

参考文献 108

第5章 CCD图像传感器的应用技术——从静止图像到彩色视频 109

5.1 动作方式与送出的信号 109

5.1.1 端子构成举例 109

5.1.2 驱动时序与信号输出 110

5.1.3 信号输出的全貌 112

5.2 特有功能与特殊的摄影方式 114

5.2.1 电子快门 115

5.2.2 手震校正 118

5.2.3 快门校正 121

5.2.4 广动态范围摄影 122

5.2.5 高速摄影 124

5.3 数字照相机CCD图像传感器的差异 127

5.3.1 两种CCD图像传感器 127

5.3.2 动作时序 130

5.4 信号的处理方式 131

5.4.1 黑白照相机系统与信号处理 132

5.4.2 单板式彩色CCD图像传感器与信号处理 134

5.4.3 数字照相机的信号处理 140

5.4.4 制图 141

参考文献 144

第6章 CMOS图像传感器的特征与技术——从基础到解决固定图形噪声 147

6.1 CMOS图像传感器的特征——与CCD图像传感器的比较 147

6.1.1 构造与动作方式的差异 148

6.1.2 制造过程与片上系统 150

6.1.3 特性与电源 151

6.1.4 储存的同时性 152

6.1.5 混色 154

6.2 解决固定图形噪声的问题 156

6.2.1 固定图形噪声的产生原因 156

6.2.2 各种像素构造 158

6.2.3 抑制固定图形噪声的方法 165

参考文献 175

第7章 片上系统——片上照相机、图像处理到嵌入功能的技术 177

7.1 片上照相机 178

7.1.1 片上照相机的构成 178

7.1.2 片上系统的理想状态 179

7.2 再现图像以外的功能 180

7.2.1 边缘检测 180

7.2.2 图形匹配 182

7.2.3 分辨率可变与注视 183

7.3 广动态范围摄影 183

7.3.1 双道采样 184

7.3.2 对数转换 185

7.3.3 储存电容调制方式 186

7.3.4 像素内A/D转换器＋多次采样 187

7.3.5 像素内模拟处理方式 190

7.4.1 感应式图像传感器 191

7.4 图像处理 191

7.4.2 模拟二维DCT图像压缩 192

7.4.3 空间滤光片 193

7.5 三维传感 195

7.5.1 三角测量 195

7.5.2 光强度判定 197

7.5.3 光路差 198

7.6 其他功能 200

7.6.1 动态检测 200

7.6.2 全面曝光 202

7.6.3 色彩分离光电二极管 203

7.6.4 Foveated Image Sensor 205

参考文献 206

附录A 光电元件相关的基础知识 209

A.1 P型硅和N型硅 209

A.2 泊松（Poisson）方程式——电流密度方程式、电流连续方程式 210

A.3 光学尺寸与有效视场角对角长 211

A.4 光强度与感光度 212

A.4.1 光强度定义 212

A.4.2 各种基准之间的关系 212

A.4.3 色温 214

A.4.4 量子效率与感光度 215

A.4.5 数字照相机的感光度 215

A.4.6 红外截止滤光片的光谱透过率 217

A.5 基于像素开口采样的MTF与混淆 218

A.6　kTC噪声（复位噪声）的噪声电压 220

A.7 CDS电路的滤波器特性 222

A.8 采样＆保持（Sample Hold）电路与阈值偏差 223

A.9 二维离散余弦变换与一维转换的关系 224

A.10 物理常数 224

参考文献 225

专业术语解释 227