cmos图像传感器，CMOS图像传感器的介绍

本文目录一览

1，CMOS图像传感器的介绍
2，CMOS传感器是什么
3，什么是CMOS传感器
4，cmos图像传感器的工作原理
5，CMOS图像传感器的简介
6，什么是CMOS图象传感器

1，CMOS图像传感器的介绍

CMOS图像传感器是一种典型的固体成像传感器，与CCD有着共同的历史渊源。CMOS图像传感器通常由像敏单元阵列、行驱动器、列驱动器、时序控制逻辑、AD转换器、数据总线输出接口、控制接口等几部分组成,这几部分通常都被集成在同一块硅片上。其工作过程一般可分为复位、光电转换、积分、读出几部分。

CMOS图像传感器的介绍

2，CMOS传感器是什么

CMOS应用于最多是图像传感器，名称来源与它的制造工艺，即互补性氧化金属半导体。CMOS图像传感器与现代的半导体工业的生产工艺相容。绝大多数的集成电路芯片都使用的低电阻率的半导体材料和工艺来制造.

cmos（complementary metal-oxide-semiconductor），中文学名为互补金属氧化物半导体，它本是计算机系统内一种重要的芯片，保存了系统引导最基本的资料。后来发现cmos经过加工也可以作为数码摄影中的图像传感器.

CMOS传感器是什么

3，什么是CMOS传感器

数码相机传感器的一种comple-mentary metal-oxicle-semiconductor，中文译为"互补金属氧化物半导体" 也是是感应光线的电路装置的一种，现在佳能数码相机普遍采用这种感光装置。另一种是ccdCCD既为"电子耦合组件"(charged coupled device)，它就像传统相机的底片一样的感光系统，是感应光线的电路装置，你可以将它想象成一颗颗微小的感应粒子，铺满在光学镜头后方，当光线与图像从镜头透过、投射到ccd表面时，ccd就会产生电流，将感应到的内容转换成数码资料储存起来。ccd像素数目越多、单一像素尺寸越大，收集到的图像就会越清晰。因此，尽管ccd数目并不是决定图像品质的唯一重点，我们仍然可以把它当成相机等级的重要判准之一

什么是CMOS传感器

4，cmos图像传感器的工作原理

CMOS/CCD图像传感器的工作原理　　无论是CCD还是CMOS，它们都采用感光元件作为影像捕获的基本手段，CCD/CMOS感光元件的核心都是一个感光二极管（photodiode），该二极管在接受光线照射之后能够产生输出电流，而电流的强度则与光照的强度对应。但在周边组成上，CCD的感光元件与CMOS的感光元件并不相同，前者的感光元件除了感光二极管之外，包括一个用于控制相邻电荷的存储单元，感光二极管占据了绝大多数面积—换一种说法就是，CCD感光元件中的有效感光面积较大，在同等条件下可接收到较强的光信号，对应的输出电信号也更明晰。而CMOS感光元件的构成就比较复杂，除处于核心地位的感光二极管之外，它还包括放大器与模数转换电路，每个像点的构成为一个感光二极管和三颗晶体管，而感光二极管占据的面积只是整个元件的一小部分，造成CMOS传感器的开口率远低于CCD（开口率：有效感光区域与整个感光元件的面积比值）；这样在接受同等光照及元件大小相同的情况下，CMOS感光元件所能捕捉到的光信号就明显小于CCD元件，灵敏度较低；体现在输出结果上，就是CMOS传感器捕捉到的图像内容不如CCD传感器来得丰富，图像细节丢失情况严重且噪声明显，这也是早期CMOS传感器只能用于低端场合的一大原因。CMOS开口率低造成的另一个麻烦在于，它的像素点密度无法做到媲美CCD的地步，因为随着密度的提高，感光元件的比重面积将因此缩小，而CMOS开口率太低，有效感光区域小得可怜，图像细节丢失情况会愈为严重。因此在传感器尺寸相同的前提下，CCD的像素规模总是高于同时期的CMOS传感器，这也是CMOS长期以来都未能进入主流数码相机市场的重要原因之一。　　每个感光元件对应图像传感器中的一个像点，由于感光元件只能感应光的强度，无法捕获色彩信息，因此必须在感光元件上方覆盖彩色滤光片。在这方面，不同的传感器厂商有不同的解决方案，最常用的做法是覆盖RGB红绿蓝三色滤光片，以1：2：1的构成由四个像点构成一个彩色像素（即红蓝滤光片分别覆盖一个像点，剩下的两个像点都覆盖绿色滤光片），采取这种比例的原因是人眼对绿色较为敏感。而索尼的四色CCD技术则将其中的一个绿色滤光片换为翡翠绿色（英文Emerald，有些媒体称为E通道），由此组成新的R、G、B、E四色方案。不管是哪一种技术方案，都要四个像点才能够构成一个彩色像素，这一点大家务必要预先明确。　　在接受光照之后，感光元件产生对应的电流，电流大小与光强对应，因此感光元件直接输出的电信号是模拟的。在CCD传感器中，每一个感光元件都不对此作进一步的处理，而是将它直接输出到下一个感光元件的存储单元，结合该元件生成的模拟信号后再输出给第三个感光元件，依次类推，直到结合最后一个感光元件的信号才能形成统一的输出。由于感光元件生成的电信号实在太微弱了，无法直接进行模数转换工作，因此这些输出数据必须做统一的放大处理—这项任务是由CCD传感器中的放大器专门负责，经放大器处理之后，每个像点的电信号强度都获得同样幅度的增大；但由于CCD本身无法将模拟信号直接转换为数字信号，因此还需要一个专门的模数转换芯片进行处理，最终以二进制数字图像矩阵的形式输出给专门的DSP处理芯片。而对于CMOS传感器，上述工作流程就完全不适用了。CMOS传感器中每一个感光元件都直接整合了放大器和模数转换逻辑，当感光二极管接受光照、产生模拟的电信号之后，电信号首先被该感光元件中的放大器放大，然后直接转换成对应的数字信号。换句话说，在CMOS传感器中，每一个感光元件都可产生最终的数字输出，所得数字信号合并之后被直接送交DSP芯片处理—问题恰恰是发生在这里，CMOS感光元件中的放大器属于模拟器件，无法保证每个像点的放大率都保持严格一致，致使放大后的图像数据无法代表拍摄物体的原貌—体现在最终的输出结果上，就是图像中出现大量的噪声，品质明显低于CCD传感器。

5，CMOS图像传感器的简介

在CMOS图像传感器芯片上还可以集成其他数字信号处理电路，如AD转换器、自动曝光量控制、非均匀补偿、白平衡处理、黑电平控制、伽玛校正等，为了进行快速计算甚至可以将具有可编程功能的DSP器件与CMOS器件集成在一起，从而组成单片数字相机及图像处理系统。1963年Morrison发表了可计算传感器，这是一种可以利用光导效应测定光斑位置的结构，成为CMOS图像传感器发展的开端。1995年低噪声的CMOS有源像素传感器单片数字相机获得成功。CMOS图像传感器具有以下几个优点：1）、随机窗口读取能力。随机窗口读取操作是CMOS图像传感器在功能上优于CCD的一个方面，也称之为感兴趣区域选取。此外，CMOS图像传感器的高集成特性使其很容易实现同时开多个跟踪窗口的功能。2）、抗辐射能力。总的来说，CMOS图像传感器潜在的抗辐射性能相对于CCD性能有重要增强。3）、系统复杂程度和可靠性。采用CMOS图像传感器可以大大地简化系统硬件结构。4）、非破坏性数据读出方式。5）、优化的曝光控制。值得注意的是，由于在像元结构中集成了多个功能晶体管的原因，CMOS图像传感器也存在着若干缺点，主要是噪声和填充率两个指标。鉴于CMOS图像传感器相对优越的性能，使得CMOS图像传感器在各个领域得到了广泛的应用。美国高清高速CMOS图像传感器DYNAMAX-11：潘纳维申影像这颗新的传感器含有的全局电子曝光快门技术，极大地改善了工业成像在室内和室外的应用。这颗新发布的DYNAMAX-11图像传感器适合用于机器视觉、安防监控、智能交通、生命科学、生物医疗、科学影像、高清录像、电视广播等工业成像领域。这颗新发布的DYNAMAX-11图像传感器含有320万像素，像素大小为5.0?m × 5.0?m。DYNAMAX-11具有以下一些特点：1：高灵敏度，低噪声。DYNAMAX-11在卷帘曝光的模式下，可以实现小于4 electrons rms噪声，在全局曝光的模式下，可以实现小于8 electrons rms噪声。2：宽的光谱响应范围，覆盖从可见光到红外。3： DYNAMAX-11具有快速的输出能力，可以达到全尺寸3.2M输出时，60帧/秒，和HDTV1920*1080输出时，72帧/秒的输出速度。4：高动态模式下的动态范围可达120分贝.DYNAMAX-11采用了CLCC封装，非常便于客户的安装焊接和结构设计。DYNAMAX-11 适合3/4英寸的光学尺寸。同时，DYNAMAX-11对应高清电视格式要求(HDTV,1080i,16:9)，也设计了感兴趣区域的2/3英寸的200万像素光学格式（对角线11毫米）。DYNAMAX-11彩色和黑白两种芯片的样片正提供给PVI的客户．

6，什么是CMOS图象传感器

CMOS和CCD一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N（带–电）和 P（带+电）级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。然而，CMOS的缺点就是太容易出现杂点, 这主要是因为早期的设计使CMOS在处理快速变化的影像时，由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象。CCD的优势在于成像质量好，但是由于制造工艺复杂，只有少数的厂商能够掌握，所以导致制造成本居高不下，特别是大型CCD，价格非常高昂。

charge coupled device （ccd）电荷耦合器件。ccd是一种半导体装置，能够把光学影像转化为数字信号。 ccd上植入的微小光敏物质称作像素（pixel）。一块ccd上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高。ccd的作用就像胶片一样，但它是把图像像素转换成数字信号。ccd在摄像机、数码相机和扫描仪中应用广泛，只不过摄像机中使用的是点阵ccd，即包括x、y两个方向用于摄取平面图像，而扫描仪中使用的是线性ccd，它只有x一个方向，y方向扫描由扫描仪的机械装置来完成。 ccd它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。ccd由许多感光单位组成，通常以百万像素为单位。当ccd表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面。ｃｃｄ，是英文charge coupled device 即电荷耦合器件的缩写，它是一种特殊半导体器件，上面有很多一样的感光元件，每个感光元件叫一个像素。ｃｃｄ在摄像机里是一个极其重要的部件，它起到将光线转换成电信号的作用，类似于人的眼睛，因此其性能的好坏将直接影响到摄像机的性能。　　衡量ｃｃｄ好坏的指标很多，有像素数量，ccd尺寸，灵敏度，信噪比等，其中像素数以及ｃｃｄ尺寸是重要的指标。像素数是指ｃｃｄ上感光元件的数量。摄像机拍摄的画面可以理解为由很多个小的点组成，每个点就是一个像素。显然，像素数越多，画面就会越清晰，如果ｃｃｄ没有足够的像素的话，拍摄出来的画面的清晰度就会大受影响，因此，理论上ｃｃｄ的像素数量应该越多越好。但ｃｃｄ像素数的增加会使制造成本以及成品率下降，而且在现行电视标准下，像素数增加到某一数量后，再增加对拍摄画面清晰度的提高效果变得不明显，因此，一般一百万左右的像素数对一般的使用已经足够了。单ｃｃｄ摄像机是指摄像机里只有一片ｃｃｄ并用其进行亮度信号以及彩色信号的光电转换，其中色度信号是用ｃｃｄ上的一些特定的彩色遮罩装置并结合后面的电路完成的。由于一片ｃｃｄ同时完成亮度信号和色度信号的转换，因此难免两全，使得拍摄出来的图像在彩色还原上达不到专业水平很的要求。为了解决这个问题，便出现了３ｃｃｄ摄像机。３ｃｃｄ，顾名思义，就是一台摄像机使用了３片ｃｃｄ。我们知道，光线如果通过一种特殊的棱镜后，会被分为红，绿，蓝三种颜色，而这三种颜色就是我们电视使用的三基色，通过这三基色，就可以产生包括亮度信号在内的所有电视信号。如果分别用一片ｃｃｄ接受每一种颜色并转换为电信号，然后经过电路处理后产生图像信号，这样，就构成了一个３ｃｃｄ系统。　　和单ｃｃｄ相比，由于３ｃｃｄ分别用３个ｃｃｄ转换红，绿，蓝信号，拍摄出来的图像从彩色还原上要比单ｃｃｄ来的自然，亮度以及清晰度也比单ｃｃｄ好。但由于使用了三片ｃｃｄ，３ｃｃｄ摄像机的价格要比单ｃｃｄ贵很多。数码相机规格表中的ccd一栏经常写着“1/2.7英寸ccd”等。这里的“1/2.7英寸”就是ccd的尺寸，实际上就是ccd对角线的长度。现有的数码相机一般采用1/2.7英寸、1/2.5英寸和1/1.8英寸等尺寸的ccd。ccd是受光元件(像素)的集合体，接收透过镜头的光并将其转换为电信号。在像素数一样的情况下，ccd尺寸越大单位像素就越大。这样，单位像素可以收集更多的光线，因此，理论上可以说有利于提高画质。但是，数码相机画质的好坏不仅是由ccd决定的。镜头以及通过ccd输出的电信号形成图像的电路的性能等也能够影响到相机的画质。所谓的“大尺寸ccd＝高画质”是不正确的。例如，虽然1/2.7英寸比1/1.8英寸尺寸小，但配备1/2.7英寸ccd的数码相机并没有受到画质不好的批评。现在，袖珍数码相机日趋小巧轻便，出于设计上的考虑，其中大多采用1/2.7英寸的小型ccd。顺便说一句，1/2.7英寸的“型”有时也写作“inch”，不过，在这里不是普通的“1英寸＝25.4mm”。由于结合了ccd亮相前摄像机上使用的摄像管和显示方式，因此，习惯上采用比较特殊的尺寸。1/2.7英寸为6.6mm，1/1.8英寸约为9mm。