CMOS图像传感器群是一种能够将光信号转换为电信号的装置,它在可视通信市场和数字电视中存在着广泛的应用。图像传感器用的最广泛的就是CCD和CMOS这两种,而CMOS图像传感器是一种较为典型的固体成像传感器,有着广泛的市场应用,那么今天就为大家详细介绍一下CMOS图像传感器的工作原理,来看看吧!
CMOS图像传感器的工作原理及流程
根据CMOS图像传感器的功能框图,可发现CMOS图像传感器的工作流程主要分为以下三步。
CMOS图像传感器是一种典型的固体成像传感器,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。
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。
第一步:外界光照射像素阵列,发生光电效应,在像素单元内产生相应的电荷。
景物通过成像透镜聚焦到图像传感器阵列上,而图像传感器阵列是一个二维的像素阵列,每一个像素上都包括一个光敏二极管,每个像素中的光敏二极管将其阵列表面的光强转换为电信号。
第二步:通过行选择电路和列选择电路选取希望操作的像素,并将像素上的电信号读取出来。
在选通过程中,行选择逻辑单元可以对像素阵列逐行扫描也可隔行扫描,列同理。行选择逻辑单元与列选择逻辑单元配合使用可以实现图像的窗口提取功能。
第三步:把相应的像素单元进行信号处理。
行像素单元内的图像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,转换成数字图像信号输出。其中,模拟信号处理单元的主要功能是对信号进行放大处理,并且提高信噪比。
cmos传感器与ccd传感器的区别
精确度
因为CMOS传感器的每个象素由四个晶体管与一个感光二极管构成(含放大器与A/D转换电路),导致每个象素的感光区域远小于象素本身的表面积,所以在象素尺寸相同的情况下,CMOS传感器的精确度要低于CCD传感器。
成本
因为CMOS传感器选用一般半导体电路最常用的CMOS工艺,就可以轻易地将周边电路(如AGC、CDS、Timinggenerator、或DSP等)集成到传感器芯片中,所以就可以节省外围芯片的成本;除此以外,因为CCD选用电荷传递的方式传送数据,只要其中有一个象素不能运行,就会导致一整排的数据不能传送,所以控制CCD传感器的成品率比CMOS传感器困难许多,即使有经验的厂商也很难在产品问世的半年内突破50%的水平,所以,CCD传感器的成本会高于CMOS传感器。
分辨率
CMOS传感器的每个象素都比CCD传感器复杂,其像素尺寸很难达到CCD传感器的水平,所以,当比较相同尺寸的CCD与CMOS传感器时,CCD传感器的分辨率一般会优于CMOS传感器的水平。比如,市面上CMOS传感器最高可达到210万像素的水平,其尺寸为1/2英寸,像素尺寸为4.25μm,但Sony在2002年12月推出了ICX452,其尺寸与OV2610相差不多,但分辨率却能高达513万象素,象素尺寸也只有2.78μm的水平。
看完本文,相信您也能明白CMOS图像传感器的工作原理了!目前的CMOS图像传感器,不仅能够服务于传统的工业图像处理,并且还能够凭借其杰出的性能和灵活性而被日益广泛应用。而除此之外,它也能够确保汽车在驾驶时的舒适性高安全性。在今后,CMOS图像传感器的市场需求也会逐渐提升,其市场应用也将能越来越广泛!