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CMOS图像传感器简介

发布时间:2022-03-08 11:23:55 浏览量:3675 作者:Leo

摘要

CMOS图像传感器出现于1969年,是一种用传统的芯片工艺方法将光敏元件、放大器、A/D转换器、存储器、数字信号处理器和计算机接口电路集成在一块硅片上的图像传感器件。这种器件,结构简单,功能丰富,成品率高和价格低廉,应用前景广泛。

正文


cmos图像传感器简介

在发展前期,CMOS由于成像质量差、像元尺寸小、填充率低、响应速度慢等因素,只能用于低端场。后来,由于技术的发展,性能参数逐步与ccd相近。在功能、功耗、尺寸和价格等方面优于CCD。开始获得更大范围的应用。

CMOS成像器件的工作原理如下:


主要的组成部分是像元阵列和MOS场效应管集成电路,这两部分集成在同一硅片上。像元阵列实际上是光电二极管阵列,有线阵和面阵之分。像元按X和Y方向排列,每个方向上都有一个地址,由各自方向的地址译码器选择。由于行列开关的设置,可以采用X,Y方向以移位寄存器的形式工作,实现逐行扫描隔行扫描的输出方式。也可以至输出某一行或某一列的信号,从而可以按照线阵的方式工作。同时,CMOS图像传感器芯片中,可以设置其他数字处理电路。例如,自动曝光控制,非均匀补偿,白平衡处理等电路。甚至将具有运算编程功能的DSP器件制作在一起,形成多功能的器件。


CMOS图像传感器的功能很多,组成复杂,其一般的工作流程如下:



整个流程需要像元、行列开关、地址译码器、A/D转换器等许多部分按照一定程序工作来共同完成。为了流程的统一和实施,需要通过时序脉冲的电平或边沿统一控制。 


CMOS成像器件的重要有点之一就是可以在统一芯片中集成很多电路,使得器件功能多,结构简单。常用的辅助电路有:偏置非均匀性校正电路、随机选址电路、相关双采样电路、对数特性电路表征CMOS图像传感器性能指标参数与表征CCD性能指标的参数基本一致,同时随着技术的发展,CMOS的性能指标已经接近CCD。CMOS的光谱响应和量子效率取决于像元。填充因子是光敏面积对全部像敏面积之比,影响器件的有效灵敏度、噪声、时间响应、传递函数。噪声的来源有像元的光电二极管、用作放大器的场效应管、行列选址开关的场效应管。


最后,对CMOS和CCD做一个简单的比较:



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