知识讲堂 探秘CMOS图像传感器内部结构

    图像传感器是数字摄像机的重要组成部分，根据元件的不同，通常可分为CMOS图像传感器和CCD图像传感器两大类。今天，在中国机器视觉商城的知识讲堂中，小编为您探秘CMOS图像传感器的内部结构。

    目前CMOS图像传感器主要分为无源象素传感器（PPS）和有源象素传感器（APS）。其中，PPS结构简单，量子效率高，但是缺点是噪声大，并且不利于向大型阵列发展；而APS在象素中加入了至少一个晶体管来实现对信号的放大和缓冲，改善了PPS的噪声问题，但恶化了阈值和增益的一致性，也减小了填充系数。

    CMOS图像传感器像元结构主要有光敏二极管型无源像素结构、光敏二极管型有源像素结构和光栅型有源像素结构，其它特殊结构还有对数传输型、钉扎光敏二极管型、浮栅放大器型等。

光敏二极管型有源像素结构图

    一个典型的CMOS图像传感器通常包含：一个图像传感器核心，相应的时序逻辑和控制电路、AD转换器、存储器、定时脉冲发生器和译码器等。定时控制电路用来设置传感器的工作模式，产生工作时序，控制数据的输出等。像素采集到的信号在芯片内部就经过了放大、AD转换、存储等处理，最后可输出需要的数字信号，也可以输出模拟信号，这给用户在设计时提供了较大的灵活性。

    基于CMOS图像传感器的CMOS摄像机具有超强的集成度、低功耗和小尺寸的优势，所以CMOS适合于批量大、有空间和重量限制，而图像质量要求不是太高的应用领域，例如保安、生物测量仪等领域使用。同时，在机器视觉系统中对图像质量要求不严的场合，如在数字或文学识别、易区分的缺陷检测、简单物体几何分类、简单场景自动导航中CMOS摄像机有着较为广泛的应用。