CMOS圖像傳感器,CMOS圖像傳感器是什么意思

CMOS圖像傳感器,CMOS圖像傳感器是什么意思

CMOS圖像傳感器和CCD傳感器，工作原理類似。用圖4.1.3來說明，CMOS圖像傳感器并不像CCD那樣把光生電荷移至電荷電壓變化器，而是直接檢測每個感光單元下的電荷。對CMOS來說，可以理解為將圖4.1.3中的電荷電壓轉(zhuǎn)換電路集成到了每個MOS 電容上（這個說法可能不是很準確，由于在分析儀器中CMOS用的比較少，所以沒有詳細查資料，大家可以討論下）。
與CMOS圖像傳感器相比，CCD具有優(yōu)良的動態(tài)范圍、較小的背景噪聲和較高的光靈敏度。不過，CMOS傳感器對功率的要求比CCD要低很多，而且CMOS傳感器的成本比CCD的低。在一些不要求高分辨率和低背景噪聲的場合，CMOS用的比較多，像現(xiàn)在的中、低端手機的攝像頭，基本都采用的是CMOS圖像傳感器。分析儀器、天文觀測儀器、高檔數(shù)碼相機一般都是采用的CCD圖像傳感器。

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CMOS圖像傳感器是一種典型的固體成像傳感器，與CCD有著共同的歷史淵源。CMOS圖像傳感器通常由像敏單元陣列、行驅(qū)動器、列驅(qū)動器、時序控制邏輯、AD轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)總線輸出接口、控制接口等幾部分組成這幾部分通常都被集成在同一塊硅片上。其工作過程一般可分為復(fù)位、光電轉(zhuǎn)換、積分、讀出幾部分。

在CMOS圖像傳感器芯片上還可以集成其他數(shù)字信號處理電路，如AD轉(zhuǎn)換器、自動曝光量控制、非均勻補償、白平衡處理、黑電平控制、伽瑪校正等，為了進行快速計算甚至可以將具有可編程功能的DSP器件與CMOS器件集成在一起，從而組成單片數(shù)字相機及圖像處理系統(tǒng)。

1963年Morrison發(fā)表了可計算傳感器，這是一種可以利用光導(dǎo)效應(yīng)測定光斑位置的結(jié)構(gòu)，成為CMOS圖像傳感器發(fā)展的開端。1995年低噪聲的CMOS有源像素傳感器單片數(shù)字相機獲得成功。

CMOS圖像傳感器具有以下幾個優(yōu)點：1）、隨機窗口讀取能力。隨機窗口讀取操作是CMOS圖像傳感器在功能上優(yōu)于CCD的一個方面，也稱之為感興趣區(qū)域選取。此外，CMOS圖像傳感器的高集成特性使其很容易實現(xiàn)同時開多個跟蹤窗口的功能。2）、抗輻射能力?？偟膩碚f，CMOS圖像傳感器潛在的抗輻射性能相對于CCD性能有重要增強。3）、系統(tǒng)復(fù)雜程度和可靠性。采用CMOS圖像傳感器可以大大地簡化系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)。4）、非破壞性數(shù)據(jù)讀出方式。5）、優(yōu)化的曝光控制。值得注意的是，由于在像元結(jié)構(gòu)中集成了多個功能晶體管的原因，CMOS圖像傳感器也存在著若干缺點，主要是噪聲和填充率兩個指標。鑒于CMOS圖像傳感器相對優(yōu)越的性能，使得CMOS圖像傳感器在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。