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1，CMOS圖像傳感器的介紹
2，CMOS傳感器是什么
3，什么是CMOS傳感器
4，cmos圖像傳感器的工作原理
5，CMOS圖像傳感器的簡(jiǎn)介
6，什么是CMOS圖象傳感器

1，CMOS圖像傳感器的介紹

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(dòng)器、列驅(qū)動(dòng)器、時(shí)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。

CMOS圖像傳感器的介紹

2，CMOS傳感器是什么

CMOS應(yīng)用于最多是圖像傳感器，名稱來源與它的制造工藝，即互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體。CMOS圖像傳感器與現(xiàn)代的半導(dǎo)體工業(yè)的生產(chǎn)工藝相容。絕大多數(shù)的集成電路芯片都使用的低電阻率的半導(dǎo)體材料和工藝來制造.

cmos（complementary metal-oxide-semiconductor），中文學(xué)名為互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體，它本是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)一種重要的芯片，保存了系統(tǒng)引導(dǎo)最基本的資料。后來發(fā)現(xiàn)cmos經(jīng)過加工也可以作為數(shù)碼攝影中的圖像傳感器.

CMOS傳感器是什么

3，什么是CMOS傳感器

數(shù)碼相機(jī)傳感器的一種comple-mentary metal-oxicle-semiconductor，中文譯為"互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體" 也是是感應(yīng)光線的電路裝置的一種，現(xiàn)在佳能數(shù)碼相機(jī)普遍采用這種感光裝置。另一種是ccdCCD既為"電子耦合組件"(charged coupled device)，它就像傳統(tǒng)相機(jī)的底片一樣的感光系統(tǒng)，是感應(yīng)光線的電路裝置，你可以將它想象成一顆顆微小的感應(yīng)粒子，鋪滿在光學(xué)鏡頭后方，當(dāng)光線與圖像從鏡頭透過、投射到ccd表面時(shí)，ccd就會(huì)產(chǎn)生電流，將感應(yīng)到的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成數(shù)碼資料儲(chǔ)存起來。ccd像素?cái)?shù)目越多、單一像素尺寸越大，收集到的圖像就會(huì)越清晰。因此，盡管ccd數(shù)目并不是決定圖像品質(zhì)的唯一重點(diǎn)，我們?nèi)匀豢梢园阉?dāng)成相機(jī)等級(jí)的重要判準(zhǔn)之一

什么是CMOS傳感器

4，cmos圖像傳感器的工作原理

CMOS/CCD圖像傳感器的工作原理　　無論是CCD還是CMOS，它們都采用感光元件作為影像捕獲的基本手段，CCD/CMOS感光元件的核心都是一個(gè)感光二極管（photodiode），該二極管在接受光線照射之后能夠產(chǎn)生輸出電流，而電流的強(qiáng)度則與光照的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)。但在周邊組成上，CCD的感光元件與CMOS的感光元件并不相同，前者的感光元件除了感光二極管之外，包括一個(gè)用于控制相鄰電荷的存儲(chǔ)單元，感光二極管占據(jù)了絕大多數(shù)面積—換一種說法就是，CCD感光元件中的有效感光面積較大，在同等條件下可接收到較強(qiáng)的光信號(hào)，對(duì)應(yīng)的輸出電信號(hào)也更明晰。而CMOS感光元件的構(gòu)成就比較復(fù)雜，除處于核心地位的感光二極管之外，它還包括放大器與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，每個(gè)像點(diǎn)的構(gòu)成為一個(gè)感光二極管和三顆晶體管，而感光二極管占據(jù)的面積只是整個(gè)元件的一小部分，造成CMOS傳感器的開口率遠(yuǎn)低于CCD（開口率：有效感光區(qū)域與整個(gè)感光元件的面積比值）；這樣在接受同等光照及元件大小相同的情況下，CMOS感光元件所能捕捉到的光信號(hào)就明顯小于CCD元件，靈敏度較低；體現(xiàn)在輸出結(jié)果上，就是CMOS傳感器捕捉到的圖像內(nèi)容不如CCD傳感器來得豐富，圖像細(xì)節(jié)丟失情況嚴(yán)重且噪聲明顯，這也是早期CMOS傳感器只能用于低端場(chǎng)合的一大原因。CMOS開口率低造成的另一個(gè)麻煩在于，它的像素點(diǎn)密度無法做到媲美CCD的地步，因?yàn)殡S著密度的提高，感光元件的比重面積將因此縮小，而CMOS開口率太低，有效感光區(qū)域小得可憐，圖像細(xì)節(jié)丟失情況會(huì)愈為嚴(yán)重。因此在傳感器尺寸相同的前提下，CCD的像素規(guī)?？偸歉哂谕瑫r(shí)期的CMOS傳感器，這也是CMOS長(zhǎng)期以來都未能進(jìn)入主流數(shù)碼相機(jī)市場(chǎng)的重要原因之一?！　∶總€(gè)感光元件對(duì)應(yīng)圖像傳感器中的一個(gè)像點(diǎn)，由于感光元件只能感應(yīng)光的強(qiáng)度，無法捕獲色彩信息，因此必須在感光元件上方覆蓋彩色濾光片。在這方面，不同的傳感器廠商有不同的解決方案，最常用的做法是覆蓋RGB紅綠藍(lán)三色濾光片，以1：2：1的構(gòu)成由四個(gè)像點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)彩色像素（即紅藍(lán)濾光片分別覆蓋一個(gè)像點(diǎn)，剩下的兩個(gè)像點(diǎn)都覆蓋綠色濾光片），采取這種比例的原因是人眼對(duì)綠色較為敏感。而索尼的四色CCD技術(shù)則將其中的一個(gè)綠色濾光片換為翡翠綠色（英文Emerald，有些媒體稱為E通道），由此組成新的R、G、B、E四色方案。不管是哪一種技術(shù)方案，都要四個(gè)像點(diǎn)才能夠構(gòu)成一個(gè)彩色像素，這一點(diǎn)大家務(wù)必要預(yù)先明確?！　≡诮邮芄庹罩?，感光元件產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的電流，電流大小與光強(qiáng)對(duì)應(yīng)，因此感光元件直接輸出的電信號(hào)是模擬的。在CCD傳感器中，每一個(gè)感光元件都不對(duì)此作進(jìn)一步的處理，而是將它直接輸出到下一個(gè)感光元件的存儲(chǔ)單元，結(jié)合該元件生成的模擬信號(hào)后再輸出給第三個(gè)感光元件，依次類推，直到結(jié)合最后一個(gè)感光元件的信號(hào)才能形成統(tǒng)一的輸出。由于感光元件生成的電信號(hào)實(shí)在太微弱了，無法直接進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換工作，因此這些輸出數(shù)據(jù)必須做統(tǒng)一的放大處理—這項(xiàng)任務(wù)是由CCD傳感器中的放大器專門負(fù)責(zé)，經(jīng)放大器處理之后，每個(gè)像點(diǎn)的電信號(hào)強(qiáng)度都獲得同樣幅度的增大；但由于CCD本身無法將模擬信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，因此還需要一個(gè)專門的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行處理，最終以二進(jìn)制數(shù)字圖像矩陣的形式輸出給專門的DSP處理芯片。而對(duì)于CMOS傳感器，上述工作流程就完全不適用了。CMOS傳感器中每一個(gè)感光元件都直接整合了放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換邏輯，當(dāng)感光二極管接受光照、產(chǎn)生模擬的電信號(hào)之后，電信號(hào)首先被該感光元件中的放大器放大，然后直接轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。換句話說，在CMOS傳感器中，每一個(gè)感光元件都可產(chǎn)生最終的數(shù)字輸出，所得數(shù)字信號(hào)合并之后被直接送交DSP芯片處理—問題恰恰是發(fā)生在這里，CMOS感光元件中的放大器屬于模擬器件，無法保證每個(gè)像點(diǎn)的放大率都保持嚴(yán)格一致，致使放大后的圖像數(shù)據(jù)無法代表拍攝物體的原貌—體現(xiàn)在最終的輸出結(jié)果上，就是圖像中出現(xiàn)大量的噪聲，品質(zhì)明顯低于CCD傳感器。

5，CMOS圖像傳感器的簡(jiǎn)介

在CMOS圖像傳感器芯片上還可以集成其他數(shù)字信號(hào)處理電路，如AD轉(zhuǎn)換器、自動(dòng)曝光量控制、非均勻補(bǔ)償、白平衡處理、黑電平控制、伽瑪校正等，為了進(jìn)行快速計(jì)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(jī)及圖像處理系統(tǒng)。1963年Morrison發(fā)表了可計(jì)算傳感器，這是一種可以利用光導(dǎo)效應(yīng)測(cè)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(jī)獲得成功。CMOS圖像傳感器具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1）、隨機(jī)窗口讀取能力。隨機(jī)窗口讀取操作是CMOS圖像傳感器在功能上優(yōu)于CCD的一個(gè)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(shí)現(xiàn)同時(shí)開多個(gè)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(duì)于CCD性能有重要增強(qiáng)。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(jiǎn)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(gè)功能晶體管的原因，CMOS圖像傳感器也存在著若干缺點(diǎn)，主要是噪聲和填充率兩個(gè)指標(biāo)。鑒于CMOS圖像傳感器相對(duì)優(yōu)越的性能，使得CMOS圖像傳感器在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。美國(guó)高清高速CMOS圖像傳感器DYNAMAX-11：潘納維申影像這顆新的傳感器含有的全局電子曝光快門技術(shù)，極大地改善了工業(yè)成像在室內(nèi)和室外的應(yīng)用。這顆新發(fā)布的DYNAMAX-11圖像傳感器適合用于機(jī)器視覺、安防監(jiān)控、智能交通、生命科學(xué)、生物醫(yī)療、科學(xué)影像、高清錄像、電視廣播等工業(yè)成像領(lǐng)域。這顆新發(fā)布的DYNAMAX-11圖像傳感器含有320萬像素，像素大小為5.0?m × 5.0?m。DYNAMAX-11具有以下一些特點(diǎn)：1：高靈敏度，低噪聲。DYNAMAX-11在卷簾曝光的模式下，可以實(shí)現(xiàn)小于4 electrons rms噪聲，在全局曝光的模式下，可以實(shí)現(xiàn)小于8 electrons rms噪聲。2：寬的光譜響應(yīng)范圍，覆蓋從可見光到紅外。3： DYNAMAX-11具有快速的輸出能力，可以達(dá)到全尺寸3.2M輸出時(shí)，60幀/秒，和HDTV1920*1080輸出時(shí)，72幀/秒的輸出速度。4：高動(dòng)態(tài)模式下的動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)120分貝.DYNAMAX-11采用了CLCC封裝，非常便于客戶的安裝焊接和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。DYNAMAX-11 適合3/4英寸的光學(xué)尺寸。同時(shí)，DYNAMAX-11對(duì)應(yīng)高清電視格式要求(HDTV,1080i,16:9)，也設(shè)計(jì)了感興趣區(qū)域的2/3英寸的200萬像素光學(xué)格式（對(duì)角線11毫米）。DYNAMAX-11彩色和黑白兩種芯片的樣片正提供給PVI的客戶．

6，什么是CMOS圖象傳感器

CMOS和CCD一樣同為在數(shù)碼相機(jī)中可記錄光線變化的半導(dǎo)體。CMOS的制造技術(shù)和一般計(jì)算機(jī)芯片沒什么差別，主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導(dǎo)體，使其在CMOS上共存著帶N（帶–電）和 P（帶+電）級(jí)的半導(dǎo)體，這兩個(gè)互補(bǔ)效應(yīng)所產(chǎn)生的電流即可被處理芯片紀(jì)錄和解讀成影像。然而，CMOS的缺點(diǎn)就是太容易出現(xiàn)雜點(diǎn), 這主要是因?yàn)樵缙诘脑O(shè)計(jì)使CMOS在處理快速變化的影像時(shí)，由于電流變化過于頻繁而會(huì)產(chǎn)生過熱的現(xiàn)象。CCD的優(yōu)勢(shì)在于成像質(zhì)量好，但是由于制造工藝復(fù)雜，只有少數(shù)的廠商能夠掌握，所以導(dǎo)致制造成本居高不下，特別是大型CCD，價(jià)格非常高昂。

charge coupled device （ccd）電荷耦合器件。ccd是一種半導(dǎo)體裝置，能夠把光學(xué)影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。 ccd上植入的微小光敏物質(zhì)稱作像素（pixel）。一塊ccd上包含的像素?cái)?shù)越多，其提供的畫面分辨率也就越高。ccd的作用就像膠片一樣，但它是把圖像像素轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。ccd在攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)和掃描儀中應(yīng)用廣泛，只不過攝像機(jī)中使用的是點(diǎn)陣ccd，即包括x、y兩個(gè)方向用于攝取平面圖像，而掃描儀中使用的是線性ccd，它只有x一個(gè)方向，y方向掃描由掃描儀的機(jī)械裝置來完成。 ccd它使用一種高感光度的半導(dǎo)體材料制成，能把光線轉(zhuǎn)變成電荷，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過壓縮以后由相機(jī)內(nèi)部的閃速存儲(chǔ)器或內(nèi)置硬盤卡保存，因而可以輕而易舉地把數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，并借助于計(jì)算機(jī)的處理手段，根據(jù)需要和想像來修改圖像。ccd由許多感光單位組成，通常以百萬像素為單位。當(dāng)ccd表面受到光線照射時(shí)，每個(gè)感光單位會(huì)將電荷反映在組件上，所有的感光單位所產(chǎn)生的信號(hào)加在一起，就構(gòu)成了一幅完整的畫面。ｃｃｄ，是英文charge coupled device 即電荷耦合器件的縮寫，它是一種特殊半導(dǎo)體器件，上面有很多一樣的感光元件，每個(gè)感光元件叫一個(gè)像素。ｃｃｄ在攝像機(jī)里是一個(gè)極其重要的部件，它起到將光線轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的作用，類似于人的眼睛，因此其性能的好壞將直接影響到攝像機(jī)的性能。　　衡量ｃｃｄ好壞的指標(biāo)很多，有像素?cái)?shù)量，ccd尺寸，靈敏度，信噪比等，其中像素?cái)?shù)以及ｃｃｄ尺寸是重要的指標(biāo)。像素?cái)?shù)是指ｃｃｄ上感光元件的數(shù)量。攝像機(jī)拍攝的畫面可以理解為由很多個(gè)小的點(diǎn)組成，每個(gè)點(diǎn)就是一個(gè)像素。顯然，像素?cái)?shù)越多，畫面就會(huì)越清晰，如果ｃｃｄ沒有足夠的像素的話，拍攝出來的畫面的清晰度就會(huì)大受影響，因此，理論上ｃｃｄ的像素?cái)?shù)量應(yīng)該越多越好。但ｃｃｄ像素?cái)?shù)的增加會(huì)使制造成本以及成品率下降，而且在現(xiàn)行電視標(biāo)準(zhǔn)下，像素?cái)?shù)增加到某一數(shù)量后，再增加對(duì)拍攝畫面清晰度的提高效果變得不明顯，因此，一般一百萬左右的像素?cái)?shù)對(duì)一般的使用已經(jīng)足夠了。單ｃｃｄ攝像機(jī)是指攝像機(jī)里只有一片ｃｃｄ并用其進(jìn)行亮度信號(hào)以及彩色信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換，其中色度信號(hào)是用ｃｃｄ上的一些特定的彩色遮罩裝置并結(jié)合后面的電路完成的。由于一片ｃｃｄ同時(shí)完成亮度信號(hào)和色度信號(hào)的轉(zhuǎn)換，因此難免兩全，使得拍攝出來的圖像在彩色還原上達(dá)不到專業(yè)水平很的要求。為了解決這個(gè)問題，便出現(xiàn)了３ｃｃｄ攝像機(jī)。３ｃｃｄ，顧名思義，就是一臺(tái)攝像機(jī)使用了３片ｃｃｄ。我們知道，光線如果通過一種特殊的棱鏡后，會(huì)被分為紅，綠，藍(lán)三種顏色，而這三種顏色就是我們電視使用的三基色，通過這三基色，就可以產(chǎn)生包括亮度信號(hào)在內(nèi)的所有電視信號(hào)。如果分別用一片ｃｃｄ接受每一種顏色并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后經(jīng)過電路處理后產(chǎn)生圖像信號(hào)，這樣，就構(gòu)成了一個(gè)３ｃｃｄ系統(tǒng)。　　和單ｃｃｄ相比，由于３ｃｃｄ分別用３個(gè)ｃｃｄ轉(zhuǎn)換紅，綠，藍(lán)信號(hào)，拍攝出來的圖像從彩色還原上要比單ｃｃｄ來的自然，亮度以及清晰度也比單ｃｃｄ好。但由于使用了三片ｃｃｄ，３ｃｃｄ攝像機(jī)的價(jià)格要比單ｃｃｄ貴很多。數(shù)碼相機(jī)規(guī)格表中的ccd一欄經(jīng)常寫著“1/2.7英寸ccd”等。這里的“1/2.7英寸”就是ccd的尺寸，實(shí)際上就是ccd對(duì)角線的長(zhǎng)度。現(xiàn)有的數(shù)碼相機(jī)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)的集合體，接收透過鏡頭的光并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。在像素?cái)?shù)一樣的情況下，ccd尺寸越大單位像素就越大。這樣，單位像素可以收集更多的光線，因此，理論上可以說有利于提高畫質(zhì)。但是，數(shù)碼相機(jī)畫質(zhì)的好壞不僅是由ccd決定的。鏡頭以及通過ccd輸出的電信號(hào)形成圖像的電路的性能等也能夠影響到相機(jī)的畫質(zhì)。所謂的“大尺寸ccd＝高畫質(zhì)”是不正確的。例如，雖然1/2.7英寸比1/1.8英寸尺寸小，但配備1/2.7英寸ccd的數(shù)碼相機(jī)并沒有受到畫質(zhì)不好的批評(píng)。現(xiàn)在，袖珍數(shù)碼相機(jī)日趨小巧輕便，出于設(shè)計(jì)上的考慮，其中大多采用1/2.7英寸的小型ccd。順便說一句，1/2.7英寸的“型”有時(shí)也寫作“inch”，不過，在這里不是普通的“1英寸＝25.4mm”。由于結(jié)合了ccd亮相前攝像機(jī)上使用的攝像管和顯示方式，因此，習(xí)慣上采用比較特殊的尺寸。1/2.7英寸為6.6mm，1/1.8英寸約為9mm。