随着对地遥感技术和深空探测技术的发展，星敏感器、遥感相机、光谱仪等需要大视场、结构简单、外围电路简单的光电成像器件。目前常用的面阵光电探测器主要有CCD和CMOS两种类型。CMOS图像传感器是近年来发展较快的新型图像传感器，与CCD相比，CMOS图像传感器在制造成本、功能集成、功耗特性等方面有其特有的优势。因而，对基于CMOS图像传感器的成像系统进行设计和分析研究具有重要意义。本文对CMOS图像传感器的发展、性能特点、工作原理进行了研究，并将它与CCD进行了比较。在多谱段自适应光谱仪的成像系统设计中，以CYPRESS公司的图像传感器IBIS5-B-1300为成像核心器件，对其特有的两种快门方式——同步快门和卷帘快门进行了研究，在分析其工作原理和工作时序的基础上设计了它所需要的时序控制电路。选用Xilinx公司的Spartan3系列FPGA芯片XC3S50作为硬件设计平台,对采用不同配置和快门的时序控制电路进行了仿真。在设计中，不仅完成了全帧图像的输出，而且实现了开窗模式，提高了工作帧频。在硬件电路的设计上，采用前端成像电路部分和后端控制部分分离的设计方法，在对控制电路的设计进行调整时不需要改变前端成像部分的设计，灵活性强。供电模块选用了低压差稳压器(Low Dropout Regulator，LDO)，提高了系统工作的稳定性。实验结果表明，该系统工作稳定，功耗低，图像清晰稳定，所设计的成像电路满足了光谱仪的成像要求。本文最后提出了在设计之中的一些经验性的总结和需要进一步完善的工作，对今后类似的设计工作有一定的借鉴意义。