基于电荷耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)的时间延时积分(Time Delay Integration,TDI)图像传感器通过对于级数和曝光时间的控制,可以提升对不同物体进行观测时的成像质量及信噪比。近年来,半导体行业在加工工艺上取得了长足的进步,将CCD和CMOS集成在同一芯片成为了可能,由此衍生出来的TDI CMOS图像传感器采用CCD作为感光器件并配以CMOS读出电路,在保留了CCD优异成像质量的同时,还带来了低功耗,高集成度以及抗辐照等优点,逐渐成为了研究的热点。进一步抑制闪烁噪声以及提升传感器的抗晕能力对于提升TDI CMOS成像质量具有重要的研究意义。为了降低TDI CMOS图像传感器中像素内源级跟随器产生的1/f噪声的影响,在研究大量相关文献以及近年提出的改进方案的基础上,本文分析了1/f噪声的产生机理和影响其大小的因素,设计了一种能有效降低1/f噪声的像素设计方案。通过对于测试图像传感器的测试,得到了不同晶体管类型在同一尺寸下的噪声数据,进而对比了低阈值电压晶体管和本征晶体管同目前广泛应用的晶体管设计在1/f噪声表现上的优劣,而后将同一类型的晶体管分别设计成不同尺寸观测其对1/f噪声的影响。最后,通过对比分析测试数据,得到最优晶体管类型和尺寸实现了降低1/f噪声的目的。为了提升TDI CMOS图像传感器抗光晕能力,使其在强光环境下依然可以呈现优异的成像效果。本文首先分析了光晕产生的原理,及其对成像质量造成的影响,分析对比了两种不同的抗晕结构的优缺点,设计了一种带有横向抗晕栅极的像素结构,然后调节抗晕栅极电压同时观察抗晕效果及满阱容量的变化,最后得到最优的抗晕栅极电压设置,在保证大满阱的前提下实现优秀抗晕能力。结合以上两种优化方案,本文提出了一种低噪声抗光晕TDI CMOS图像传感器设计方案,包括图像传感器的像素设计和读出电路设计等。在未来的工作中,将流片出本文设计的图像传感器,而后通过光电测试获得其性能参数以及成像样张,评估优化设计对于噪声的抑制能力、抗光晕能力以及动态范围的变化等。