cmos图像传感器简介是什么，CMOS图像传感器简介

很多朋友对cmos图像传感器简介是什么，CMOS图像传感器简介不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

图像传感器是数字成像系统的主要组成部分之一，对整个系统的性能有很大的影响。两种主要类型的图像传感器是电荷耦合器件(CCD)和CMOS成像器。在本文中，我们将学习CMOS图像传感器的基本知识。查看我们的电荷耦合器件(CCD)图像传感器系列。可以从CCD的结构和功能入手。CMOS光电探测器

大多数CMOS光电探测器都是基于PN结光电二极管的工作原理。当光电二极管反向偏置时(反向电压小于雪崩击穿电压)，与入射光强度成比例的电流分量将流经二极管。这种电流成分通常称为光电流。由于光电流随光强线性增加，我们可以使用光电二极管来构建光电探测器。这种光电检测结构的抽象表示如下。

(a)光电检测器的示例的图示，( b)光电流值随时间的变化。图片由Abbas El Gamal提供。

在曝光周期开始时，复位开关闭合，以将光电二极管反向偏置到电压VD。接下来，打开开关，产生与入射光强度成正比的光电流。电流在飞安到皮安的范围内，小得无法直接测量。如果我们将光电二极管暴露在光线下一段时间，色调电流将在二极管电容CD上积分。储存的电荷为我们提供了更强的累积信号，更容易测量。

此外，组合平均过程使得累积信号更忠实于测量的光强度，尤其是在处理弱信号或噪声信号时。

请注意，阱容量Qwell设置了CD可以容纳的电荷量的上限。超过一定光强，二极管就会饱和，积累的电荷就等于值，如上图所示。因此，必须仔细选择积分周期。另一个需要考虑的非理想效应是，除了光电流之外，还有另一种电流成分，称为流经二极管的暗电流。暗电流是在没有光的情况下产生的电流。必须转换该电流分量，以降低器件的灵敏度。CMOS图像传感器框图

CMOS图像传感器的基本结构如下图所示。图片由埃德蒙光学公司提供。二维光电探测器阵列用于探测入射光的强度。光电检测器产生的电荷被转换成电压信号，并通过“行选择”和“列选择”开关阵列传输到输出放大器。ADC用于将放大的信号数字化。为了执行读出，给定行的像素值被并行传送到一组存储电容器(上面未示出)，然后这些传送的像素值被顺序读出。

上图显示了APS(有源像素传感器)架构。在APS设备中，每个像素位置不仅包含一个光电二极管，还包含一个放大器。称为PPS(无源像素传感器)的更简单的架构没有将放大器集成到像素中。在DPS(数字像素传感器)设备中，每个像素都有自己的模数转换器和存储块。因此，DPS架构中的像素输出与光强度成比例的数字值。DPS或图表像素传感器的示意图。图片由Abbas El Gamal提供。

CMOS图像传感器的优缺点顾名思义，CMOS图像传感器是采用标准CMOS工艺制造的。这是一个主要优势，因为它允许我们将传感器与成像系统所需的其他模拟和数字电路集成在一起。集成解决方案使我们能够降低功耗并提高读取速度。其他图像传感器技术则不是这种情况，例如电荷耦合器件(CCD)，它们基于针对电荷转移和成像而优化的专业制造技术。

CMOS图像传感器的缺点是读出路径中的几个有源器件会产生时变噪声。此外，制造不一致性会导致不同像素的电荷电压放大器之间的不匹配。这导致固定的模式噪声，其中不同的像素即使暴露在均匀的照明下也会产生不同的值。卷帘式快门伪影

对于许多CMOS图像传感器，不同像素行的曝光周期的开始时间略有不同。通常，行是从上到下顺序重置的。给定行的积分时间过去后，应开始读取。因此，光集成从上到下依次发生，就像复位过程一样。当捕捉快速移动的对象时，这可能会导致失真，称为滚动快门伪影。这是因为当所有像素都被捕获时，具有快速移动物体的场景可能会改变。

卷帘式快门假象本身似乎捕捉到了场景中的一些非刚性或弯曲。下图对此进行了说明。

现代高端CMOS传感器具有更快的读取速率，可以更容易地避免这种不良影响。此外，还有具有全局快门的CMOS图像传感器，其中所有像素的复位和曝光周期同时发生。在积分时间结束时，不同像素的累积电荷被同时转移到存储区域用于进一步处理。由于所有像素的曝光周期同时发生，因此不会出现卷帘式快门效应。结论

反向偏置的光电二极管产生与入射光强度成比例的电流分量。这些二维光电探测器阵列可用于实现CMOS图像传感器。CMOS图像传感器中的像素可以具有不同的复杂程度。例如，CMOS图像传感器的像素不仅可以包含光电二极管，还可以包含放大器。DPS(数字像素传感器)设备使用更复杂的像素，其中每个像素都有自己的模数转换器和存储块。

CMOS图像传感器的重要优点是可以与成像系统所需的其他模拟和数字电路集成。能够降低CMOS图像传感器性能的两个噪声源是不同像素组件之间的制造失配和读出路径中有源器件的噪声。

以上知识分享希望能够帮助到大家！