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[论文] 一款具有71dB信噪比、190-1100nm CMOS图像传感器及电调谐多带通滤波器的多光谱成像系统

DOI：10.3169/mta.6.187 期刊：ITE Transactions on Media Technology and Applications 出版年份：2018 更新时间：2025-09-04 15:30:14
摘要： 本文展示了一种多光谱成像系统，该系统采用具有线性响应、高信噪比（SNR）和宽光谱响应的CMOS图像传感器（CIS），以及电调谐多带通光学滤波器（其透射波段具有极窄的半高全宽FWHM）。所开发的CIS实现了71dB信噪比、1.5×10^7 e?满阱容量（FWC）、190-1100nm光谱响应，并通过使用低杂质浓度硅晶圆（~10^12 cm?3）在近红外（NIR）波段展现出极高的量子效率（QE）。利用该CIS，在960nm和1050nm波长下成功可视化了5mg/dL葡萄糖扩散至生理盐水溶液的过程——这是无创血糖测量的初步实验，这两个波长分别是水分子与葡萄糖在紫外至近红外波段中呈现吸收特性的特征波长。
作者： Yasuyuki Fujihara，Yusuke Aoyagi，Maasa Murata，Satoshi Nasuno，Shunichi Wakashima，Rihito Kuroda，Kohei Terashima，Takahiro Ishinabe，Hideo Fujikake，Kazuhiro Wako，Shigetoshi Sugawa
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

开发一种多光谱成像系统，采用具有超过10Me–满阱容量（相当于70dB信噪比）的线性响应CIS，以及从紫外到近红外的高量子效率；并配备电调谐多带通光学滤波器，该滤波器具有窄且稳定的半高全宽、快速波段切换能力，能与CIS操作同步且不降低分辨率。

研究成果

所开发的光谱成像系统由于在960nm和1050nm波长下具有70dB的信噪比成像能力，其葡萄糖浓度测量精度可达5mg/dl以下。该系统不仅高度适用于传统光谱成像应用，也适用于新型光谱成像应用。

研究不足

该系统的测量精度由强光照射下光强度微观变化的检测精度决定，其中信噪比由公式(2)给出。

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