处理中...

首页 > 资料大全 > 技术资料 >

CMOS图像传感器的结构及工作原理

CMOS图像传感器的结构及工作原理
来源:网络整理 时间:2019-02-20

CMOS图像传感器的像素结构目前主要有无源像素图像传感器(Passive Pixel Sensor,PPS)和有源像素图像传感器(Active Pixel Sensor,APS)两种,如图1所示。由于PPS信噪比低、成像质量差,所以目前绝大多数CMOS图像传感器采用的是APS结构。APS结构的像素内部包含一个有源器件。由于该放大器在像素内部具有放大和缓冲功能,具有良好的消噪功能,且电荷不需要像CCD器件那样经过远距离移位到达输出放大器,因此避免了所有与电荷转移有关的CCD器件的缺陷。

图1 CMOS的两种像素结构

由于每个放大器仅在读出期间被激发,所以将经光电转换后的信号在像素内放大,然后用X-Y地址方式读出,提高了固体图像传感器的灵敏度。APS像素单元有放大器,它不受电荷转移效率的限制,速度快,图像质量较PPS得到了明显地改善。但是与PPS相比,APS的像素尺寸较大、填充系数小,所设计的填充系数典型值为0.2~0.3。

一个典型的CMOS图像传感器的总体结构如图2所示。在同一芯片上集成有模拟信号处理电路、I(2)C控制接口、曝光/白平衡控制、视频时序产生电路、数字转换电路、行选择、列选择及放大和光敏单元阵列。芯片上的模拟信号处理电路主要执行相关双采样(CorrelatedDouble Sampling,CDS)功能。芯片上的A/D转换器可以分为像素级、列级和芯片级几种情况,即每一个像素有一个A/D转换器,每一个列像素有一个A/D转换器,或者每一个感光阵列有一个A/D转换器。由于受芯片尺寸的限制,所以像素级的A/D转换器不易实现。CMOS片内部提供了一系列控制寄存器,通过总线编程(如Pc总线)来对自增益、自动曝光、白色平衡、/校正等功能进行控制,编程简单、控制灵活。直接输出的数字图像信号可以很方便地与后续处理电路接口,供数字信号处理器对其进行处理。

图2 CMOS芯片组成方框图

云汉芯城被列入“全国供应链创新与应用试点企业”,是中国B2B百强企业,中国元器件分销30强,电子元器件采购网企业,国内IC交易网知名品牌,一站满足您的元器件采购需求!

(素材来自网络,由云汉芯城小编搜集网络资料编辑整理,如有问题请联系处理!)