CMOS图像传感器原理及应用课件

1、CMOS图像传感器的原理与 应用主要内容：CMOS图像传感器的组成CMOS图像传感器的像素阵列CMOS图像传感器的基本工作流程CMOS图像传感器的关键参数CMOS图像传感器与CCD图像传感器的比较CMOS图像传感器件的应用CMOS图像传感器的像素阵列CMOS图像传感器的像素阵列由大量相同的像素单元组成，这些相同的像素单元是传感器的关键部分。随着CMOS图像传感器的发展，可以细分为很多类，这里我们依照像素不同类型来分，就可分为两大类：一类是无源像素传感器（CMOS-PPS），另一类是有源像素传感器（CMOS-APS）。无源像素传感器在无源像素传感器的像素单元中包括一个光二极管(PhotoDiod

2、e)和一个MOS管，MOS管作为行选(RowSeleet)开关.有源像素传感器这种有源像素传感器的像素单元通常称为3-T(3-Trnasistor)结构，在像素单元中，除一个光二极管外，还包括一个重置(Reset)MOS管、一个源极跟随器(Source Follower) MOS管和一个行选MOS管。CMOS图像传感器的基本工作流程1.发生光电效应。2.行选择逻辑单元选通相应的行像素单元。3.信号通过各自所在列的信号总线传输到对应的模拟信号处理单元以及A/D转换器。 ISO感光度 ISO值是用来表示传统相机所使用底片的感光度。当ISO数值愈大时，感光度就愈大。噪声特性由于数码相机本身采用大量的

3、电子器材，所拍摄的影像质量很容易受到电子原件的电磁溢波干扰，CMOS图像传感器上残存的能量以及运作环境温度升高（机体运作时间过久）所产生的自然噪声。这些噪声会被纪录在你所拍摄的影像画面中，你可以透过单一色调的拍摄（黑色）做为观察Noise的指标。快门模式快门对于CMOS图像传感器而言是很重要的，通过电子快门的方式可以控制CMOS图像传感器的积分时间。对于CMOS图像传感器而言，通常有两种快门的机制：卷帘式快门（Rolling Shutter）和全局式快门（Global Shutter）。卷帘式快门全局式快门优点在于拍摄运动物体不会失真。卷帘式快门的优点在于没有采样保持单元，结构简单噪音低。全局

4、式快门卷帘式快门读取方式：根据快门方式有所不同，CMOS图像传感器的像素信号读取有两种方式，即扫描读取方式和随机读取方式，如图所示。扫描读取随机读取动态范围图像传感器的动态范围通常可定义为：传感器最大的非饱和信号与暗条件下噪声均方差之比。一般来说，具有较宽动态范围的传感器可以探测更宽的场景照度范围，从而可以得到具有更多细节的图像。CMOS图像传感器与CCD图像传感器的比较感光组件的区别：放大器位置和数量:比较CCD图像传感器和CMOS图像传感器的结构，放大器的位置和数量是最大的不同之处 。差异总结及前景展望： 由于构造上的基本差异，我们可以表列出两者在性能上的表现之不同。CCD图像传感器的特色

5、在于充分保持信号在传输时不失真（专属通道设计），透过每一个像素集合至单一放大器上再做统一处理，可以保持数据的完整性；CMOS图像传感器的制程比较简单，没有专属通道的设计，因此必须先行放大再整合各个画素的数据。新一代的CCD朝向耗电量减少作为改进目标，以期进入手机摄像头的移动通讯市场；CMOS系列，则开始朝向大尺寸面积与高速图像处理芯片整合，借由后续的图像处理修正噪声以及画质表现，CMOS未来跨足高阶的影像市场产品，前景可期。 CMOS图像传感器件的应用数码相机： CMOS在数码相机中的应用:彩色 CMOS 摄像头在电子快门的控制下 ,摄取一幅照片存在 DRAM 中 , 然后再转至快ROM 中存放起来。CMOS 还可以完成其他许多功能 , 如模数转换、负载信号处理、处理白平衡及进行相机控制等。目前几乎所有的初级数码相机都是基于 CMOS 图像传感器的。Surrey大学的SNAP-1 纳型卫星与“清华 1号”微小卫星同时发射。SNAP-1纳型卫星上装有 3个广角（ 90度视角）的相机，以及一个小视角相机。图是这些相机在星箭分离时拍摄的照片。太阳敏感器：卫星的微小化要求其组成模块的微型化，要求对现有卫星组成模块进行重新设计，大幅度减小其