荧光寿命成像检测技术是一项非常重要的技术，在生物物理、生物化学、临床医学等领域都有非常广泛的研究。荧光寿命成像不会受到荧光染料的分布浓度、样品猝灭等因素的影响，只跟荧光团所处的微环境有关，多用于细胞的病变检测中。　　 本文介绍了荧光寿命成像的技术原理和实现途径，荧光寿命成像的主要研究热点主要是针对三维成像、时间分辨率和成像速度的提高。本设计提出应用于荧光寿命成像的图像传感器像素单元结构，缩短荧光的采集时间，提高时间分辨率。本设计基于光电二极管的工作原理，PPD结构对光子的吸收效率的增加，提高了荧光寿命成像的时间分辨率。对PPD结构进行数学建模，用matlab软件对PPD结构的光响应进行仿真，得到PPD结构提高了短波长的响应率，适用于本设计中460nm荧光的照射。改进的像素单元中，感光器件为PPD和普通光电二极管两部分。使用cadence软件对像素单元进行瞬态仿真。计算求得该CMOS图像传感器的动态范围为159dB，灵敏度为0.5357μV/e-，相对传统的像素单元动态范围扩大了30.3％。得到改进的像素单元确实改善了光电流与输出电压之间的关系，提高了荧光寿命成像的成像速度。当荧光团强度较弱时，其发射的荧光信号很微弱，采用去噪电路来去除噪声，降低噪声对有用信号的干扰。