CMOS图像传感器

CMOs( Complementary Metal Oxide Semiconductor)的中文全称为互补性氧化金属半导体。CMOS图像传感器是利用CMOS工艺制造的图像传感器,主要利用了半导体的光电效应,其与CCD的原理相同。 CMOS图像传感器与CCD图像传感器一样,可用于自动控制、自动检测、摄影摄像、视觉识别等各个领域CCD和CMOS图像传感器的主要参数有像素、帧率、靶面尺寸、感光度、信噪比和电子快门等。 CCD和CMOS图像传感器的差异如下。 (1)制造上的差异。CCD和CMOS同为半导体,但CCD集成在半导体单晶材料上CMOS集成在金属氧化物的半导体材料上。 (2)工作原理的差异。主要区别是读取视觉数据的方法,CCD从阵列的一个角落开始读取数据;CMOS对每一个像素采用有源像素传感器及晶体管,以实现视觉数据读取。 (3)视觉扫描方法的差异。CCD传感器连接扫描仪,在最后一个数据扫描完成之后才能将信号放大;CMOS传感器的每个像素都有一个将电荷转化为电子信号的放大器。 (4)感光度的差异。CMOS的每个像素都包含了放大器与A/D转换电路,过多的额外设备压缩单一像素的感光区域的表面积,因此在相同像素下,同样大小的感光器尺寸,CMOS的感光度会低于CCD(5)分辨率的差异。CMOS的每个像素的结构都比CCD复杂,其感光开口不及CCD相对比较相同尺寸的CCD与CMOS感光器时,CCD感光器的分辨率通常会优于CMOS。 (6)噪声的差异。CMOS的每个感光二极管旁都搭配一个ADC放大器,如果以百万像素计,那么就需要百万个以上的ADC放大器,虽然是统一制造下的产品,但是每个放大器或多或少都有微小差异存在,很难达到放大同步的效果,对比单一一个放大器的CCD,CMOS最终计算出的噪声就比较多(7)成本的差异。CMOS应用半导体工业常用的MOS制程,可以一次将全部周边设施整合于单芯片中,节省加工芯片所需负担的成本和良率的损失;相对地,CCD采用电荷传递的方式输出信息,必须另辟传输信道,如果信道中有一个像素故障,就会导致一整排的信号拥塞,无法传递,因此CCD的良率比CMOS低,加上另辟传输通道和外另ADC等CCD的制造成本相对高于CMOS。 (8)耗电量的差异。CMOS的影像电荷驱动方式为主动式,感光二极管所产生的电荷会直接由旁边的晶体管做放大输出;但CCD却为被动式,必须外加电压让每个像素中的电荷移动至传输通道。而这外加电压通常需要12V以上,因此CCD还必须要有更精密的电源线路设计和耐压强度,高驱动电压使CCD的电量远高于CMOSCCD摄像机和CMOS摄像机在使用过程还涉及诸多工作参数。就当前技术现状,CCD摄像机的灵敏度和解析度均比CMOS高,为了能够确保视觉识别的精度和准确度,一般选用CCD摄像机作为图像传感器。