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cmos传感器是什么?

2018/11/25 14:11:44发布97次查看
当今的cmos图像转换技术不仅服务于传统的工业图像处理,而且还凭借其卓越的性能和灵活性而被日益广泛的新颖消费应用所接纳。此外,它还能确保汽车驾驶时的高安全性和舒适性。最初,cmos图像传感器被应用于工业图像处理;在那些旨在提高生产率、质量和生产工艺经济性的全新自动化解决方案中,它至今仍然是至关重要的一环。
据市场研究公司ims research的预测,在未来的几年中,欧洲工业图像处理市场的年成长率将达到6%,其中,在相机中集成了软件功能的智能型解决方案的市场份额将不断扩大。在德国,据其全国工具机供应商协会vdma提供的数据,2004年的图像处理市场增长率达到了14%。市场调研公司in-stat/mdr亦指出,单就图像传感器的次级市场而言,其年成长率将高达30%以上,而且这种情况将持续到2008年。最为重要的是:cmos传感器的成长速度将达到ccd传感器的七倍,照相手机和数码相机的迅速普及是这种需求的主要推动因素。

芯片
cmos传感器按为像素结构分被动式与主动式两种。
被动式
被动式像素结构(passive pixel sensor.简称pps),又叫无源式。它由一个反向偏置的光敏二极管和一个开关管构成。光敏二极管本质上是一个由p型半导体和n型半导体组成的pn结,它可等效为一个反向偏置的二极管和一个mos电容并联。当开关管开启时,光敏二极管与垂直的列线(column bus)连通。位于列线末端的电荷积分放大器读出电路(charge integrating amplifier)保持列线电压为一常数,当光敏二极管存贮的信号电荷被读出时,其电压被复位到列线电压水平,与此同时,与光信号成正比的电荷由电荷积分放大器转换为电荷输出。
主动式
主动式像素结构(active pixel sensor.简称aps),又叫有源式,如图2所示. 几乎在cmos pps像素结构发明的同时,人们很快认识到在像素内引入缓冲器或放大器可以改善像素的性能,在cmos aps中每一像素内都有自己的放大器。集成在表面的放大晶体管减少了像素元件的有效表面积,降低了封装密度,使40%~50%的入射光被反射。这种传感器的另一个问题是,如何使传感器的多通道放大器之间有较好的匹配,这可以通过降低残余水平的固定图形噪声较好地实现。由于cmos aps像素内的每个放大器仅在此读出期间被激发,所以cmos aps的功耗比ccd图像传感器的还小。
填充因数 折叠
这填充因数(fill factor),又叫充满因数,它指像素上的光电二极管相对于像素表面的大小。量子效率(quantun efficiency)是指一个像素被光子撞击后实际和理论最大值电子数的归一化值.被动式像素结构的电荷填充因数通常可达到70%,因此量子效率高。但光电二极管积累的电荷通常很小,很易受到杂波干扰。再说像素内部又没有信号放大器,只依赖垂直总线终端放大器,因而读出的信号杂波很大,其s/n比低,更因不同位置的像素杂波大小不一样(固定图形噪波fpn)而影响整个图像的质量。而主动性像素结构与被动式相比,它在每个像素处增加了一个放大器,可以将光电二极管积累的电荷转换成电压进行放大,大大提高了s/n比,从而提高了传输过程中抗干扰的能力。但由于放大器占据了过多的像素面积,因而它的填充因数相对较低,一般在25%-35%之间。

cmos(complementary metal-oxide-semiconductor),中文学名为互补金属氧化物半导体,它本是计算机系统内一种重要的芯片,保存了系统引导最基本的资料。cmos的制造技术和一般计算机芯片没什么差别,主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体,使其在cmos上共存着带n(带-电) 和 p(带+电)级的半导体,这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。后来发现cmos经过加工也可以作为数码摄影中的图像传感器,cmos传感器也可细分为被动式像素传感器(passive pixel sensor cmos)与主动式像素传感器(active pixel sensor cmos)

cmos(本意是指互补金属氧化物半导体——一种大规模应用于集成电路芯片制造的原料)是微机主板上的一块可读写的ram芯 片。

是计算机系统内一种重要的芯片,保存了系统引导最基本的资料

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