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圖像傳感器

ccd圖像傳感器與cmos圖像傳感器:CCD 與CMOS 圖像傳感器區(qū)別在哪里?

發(fā)布日期:2022-10-09 點(diǎn)擊率:137


ccd圖像傳感器與cmos圖像傳感器:CCD 與CMOS 圖像傳感器區(qū)別在哪里?

1、  成像過(guò)程
CCD 與CMOS  圖像傳感器光電轉(zhuǎn)換的原理相同,他們最主要的差別在于信號(hào)的讀出過(guò)程不同;由于CCD僅有一個(gè)(或少數(shù)幾個(gè))輸出節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一讀出,其信號(hào)輸出的一致性非常好;而CMOS  芯片中,每個(gè)像素都有各自的信號(hào)放大器,各自進(jìn)行電荷-電壓的轉(zhuǎn)換,其信號(hào)輸出的一致性較差。但是CCD  為了讀出整幅圖像信號(hào),要求輸出放大器的信號(hào)帶寬較寬,而在CMOS 芯片中,每個(gè)像元中的放大器的帶寬要求較低,大大降低了芯片的功耗,這就是CMOS芯片功耗比CCD  要低的主要原因。盡管降低了功耗,但是數(shù)以百萬(wàn)的放大器的不一致性卻帶來(lái)了更高的固定噪聲,這又是CMOS 相對(duì)CCD 的固有劣勢(shì)。

2、 集成性
從制造工藝的角度看,CCD 中電路和器件是集成在半導(dǎo)體單晶材料商,工藝較復(fù)雜,世界上只有少數(shù)幾家廠商能夠生產(chǎn)CCD 晶元,如DALSA、SONY、松下等。CCD 僅能輸出模擬電信號(hào),需要后續(xù)的地址譯碼器、模擬轉(zhuǎn)換器、圖像信號(hào)處理器處理,并且還需要提供三組不同電壓的電源同步時(shí)鐘控制電路,集成度非常低。而CMOS是集成在被稱作金屬氧化物的版單體材料上,這種工藝與生產(chǎn)數(shù)以萬(wàn)計(jì)的計(jì)算機(jī)芯片和存儲(chǔ)設(shè)備等半導(dǎo)體集成電路的工藝相同,因此聲場(chǎng)CMOS 的成本相對(duì)CCD 低很多。同時(shí)CMOS 芯片能將圖像信號(hào)放大器、信號(hào)讀取電路、A/D 轉(zhuǎn)換電路、圖像信號(hào)處理器及控制器等集成到一塊芯片上,只需一塊芯片就可以實(shí)現(xiàn)相機(jī)的所有基本功能,集成度很高,芯片級(jí)相機(jī)概念就是從這產(chǎn)生的。隨著CMOS  成像技術(shù)的不斷發(fā)展,有越來(lái)越多的公司可以提供高品質(zhì)的CMOS 成像芯片,包括:Micron、 CMOSIS、Cypress等。
3、 速度
CCD 采用逐個(gè)光敏輸出,只能按照規(guī)定的程序輸出,速度較慢。CMOS 有多個(gè)電荷-電壓轉(zhuǎn)換器和行列開關(guān)控制,讀出速度快很多,目前大部分500fps 以上的高速相機(jī)都是CMOS 相機(jī)。此外CMOS 的地址選通開關(guān)可以隨機(jī)采樣,實(shí)現(xiàn)子窗口輸出,在僅輸出子窗口圖像時(shí)可以獲得更高的速度。
4、噪聲
CCD 技術(shù)發(fā)展較早,比較成熟,采用PN  結(jié)或二氧化硅(SiO2)隔離層隔離噪聲,成像質(zhì)量相對(duì)CMOS 光電傳感器有一定優(yōu)勢(shì)。由于CMOS  圖像傳感器集成度高,各元件、電路之間距離很近,干擾比較嚴(yán)重,噪聲對(duì)圖像質(zhì)量影響很大。近年,隨著CMOS 電路消噪技術(shù)的不斷發(fā)展,為生產(chǎn)高密度優(yōu)質(zhì)的CMOS  圖像傳感器提供了良好的條件。
隨著CMOS圖像傳感器的技術(shù)日趨進(jìn)步,同時(shí)具有成像速度快,功耗少,成本低的優(yōu)勢(shì),所以現(xiàn)在市面上的工業(yè)相機(jī)大部分使用的都是CMOS的圖像傳感器,下面請(qǐng)看德國(guó)巴魯夫公司生產(chǎn)的BVS-SC系列智能相機(jī)的參數(shù)加深大家對(duì)CCD和CMOS圖像傳感器的理解。
ccd圖像傳感器與cmos圖像傳感器:CCD 與CMOS 圖像傳感器區(qū)別在哪里?  第1張

ccd圖像傳感器與cmos圖像傳感器:CCD與CMOS圖像傳感器:哪個(gè)更好?

在考慮成像系統(tǒng)中的不同設(shè)計(jì)時(shí),要做出的主要決定之一是您應(yīng)該使用CCD圖像傳感器還是CMOS圖像傳感器。成像系統(tǒng)的其余部分將圍繞此選擇,以及成像系統(tǒng)的最終性能。
那么,一個(gè)比另一個(gè)更好嗎?您怎么知道哪個(gè)更適合您?
CCD與CMOS圖像傳感器:性能注意事項(xiàng)
CCD圖像傳感器的使用壽命比CMOS圖像傳感器更長(zhǎng),這主要是由于它們?cè)诔上裥阅芊矫娴拈L(zhǎng)期優(yōu)勢(shì)。盡管最近的CMOS傳感器已經(jīng)接近或有時(shí)甚至達(dá)到了CCD的性能,但在一段時(shí)間內(nèi)CCD傳感器一直是出色的傳感器。
這主要是因?yàn)镃CD具有在整個(gè)芯片上傳輸電荷而不會(huì)變形的能力,從而產(chǎn)生了極高的光敏性和高質(zhì)量的成像效果。CCD產(chǎn)生模擬信號(hào),其中所有像素都用于光捕獲。相反,CMOS圖像傳感器產(chǎn)生數(shù)字信號(hào),并且每個(gè)像素執(zhí)行自己的電荷到電壓轉(zhuǎn)換,從而降低了均勻性。
CCD圖像傳感器具有光敏性,非常適合近紅外(NIR)成像應(yīng)用以及其他要求異常高圖像質(zhì)量的應(yīng)用。最近已接近CCD質(zhì)量的CMOS傳感器已成為大多數(shù)其他成像應(yīng)用中更為常見的圖像傳感器。
CCD與CMOS圖像傳感器:成本考慮
CCD圖像傳感器比CMOS圖像傳感器貴得多。成本是大多數(shù)成像應(yīng)用的主要考慮因素,而CMOS傳感器在這里具有主要優(yōu)勢(shì)。
如果您的應(yīng)用需要定制的圖像傳感器,那么考慮使用CCD圖像傳感器可能會(huì)很有意義,因?yàn)槟匀粫?huì)花費(fèi)很多錢。如果您具有NIR或非典型的成像應(yīng)用,那么考慮使用CCD傳感器也很有意義。否則,具有相似性能和便宜得多的CMOS傳感器可能對(duì)您最有意義。
最后,一個(gè)圖像傳感器并不比另一個(gè)更好。您需要哪種傳感器將完全取決于您特定應(yīng)用程序的需求。
ccd圖像傳感器與cmos圖像傳感器:CCD 與CMOS 圖像傳感器區(qū)別在哪里?  第2張

ccd圖像傳感器與cmos圖像傳感器:CCD和CMOS傳感器:論兩大最常見圖像傳感器的異同

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安森美半導(dǎo)體推出新型圖像傳感器,2塊PCB支持八...

更快、更好、更便宜——多年來(lái),這都是各類市場(chǎng)和應(yīng)用中提升生產(chǎn)力的原動(dòng)力。攝像機(jī)制造商也不例外,因?yàn)槟?..

發(fā)表于 2018-05-29 16:18
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佳能首款1.2億像素傳感器正式開售

佳能近日宣布正式開售首款1.2億像素APS-H畫幅傳感器120MXS,該款傳感器是佳能專為安防和工業(yè)...

發(fā)表于 2018-05-29 15:47
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索尼宣布將投入90億美元,大部分將用于圖像傳感器...

圖像傳感器的開發(fā)和是市場(chǎng)的拓展,成為未來(lái)索尼發(fā)展的一大重點(diǎn)。而索尼對(duì)自己的相機(jī)系統(tǒng)也有了明確的目標(biāo):...

發(fā)表于 2018-05-29 09:03
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圖像傳感器面臨大洗牌 機(jī)器視覺時(shí)代的到來(lái)是必然

人眼視覺時(shí)代是否已成為過(guò)去還有待商榷,但是在人工智能的發(fā)展和應(yīng)用的推動(dòng)下,機(jī)器視覺的廣泛應(yīng)用無(wú)疑是在...

發(fā)表于 2018-05-28 11:41
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三星S10將會(huì)配備1/1.7英寸大底的雙攝像頭?

雖說(shuō)7月底即將登場(chǎng)的三星Note 9或許不會(huì)有什么驚喜,但三星在下代GALAXY S系列旗艦上卻準(zhǔn)備...

發(fā)表于 2018-05-28 10:21
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1977年IEEE代表團(tuán)訪華,對(duì)中國(guó)電子技術(shù)印象...

1977年9月27日,應(yīng)中國(guó)電子學(xué)會(huì)的邀請(qǐng),由十名代表組成的IEEE代表團(tuán)抵達(dá)中國(guó)開始對(duì)零件,計(jì)算機(jī)...

發(fā)表于 2018-05-27 12:11
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一文讀懂汽車攝像頭模組產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

手機(jī)后置攝像頭仍然是攝像頭模組產(chǎn)業(yè)的主要驅(qū)動(dòng)力。2016年,攝像頭模組市場(chǎng)規(guī)模為234億美元,預(yù)計(jì)2...

發(fā)表于 2018-05-27 02:41
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要做一個(gè)cmos傳感器的測(cè)試平臺(tái),該怎么選擇合適的DSP?

發(fā)表于 2018-05-25 08:43
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兩大廠商聯(lián)手,引入200萬(wàn)像素圖像傳感器

日前,行業(yè)領(lǐng)先的數(shù)字圖像解決方案開發(fā)商OmniVision Technologies, Inc.在底...

發(fā)表于 2018-05-25 06:31
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基于FPGA的轉(zhuǎn)移型面陣CCD驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

在分析了SONY ICX415AL行間轉(zhuǎn)移型面陣CCD的驅(qū)動(dòng)時(shí)序的基礎(chǔ)之上,提出了基于FPGA的驅(qū)動(dòng)...

發(fā)表于 2018-05-22 10:21
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安森美半導(dǎo)體成功鑒定性能并展示首款功能全面的層疊...

安森美半導(dǎo)體(ON Semiconductor) 成功鑒定性能并展示首款功能全面的層疊式CMOS圖像...

發(fā)表于 2018-05-18 15:57
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CMOS線性調(diào)整器的重要特性

CMOS線性調(diào)整器雖然按用途分類多種多樣,但按性能大致分為有重視低消耗電流的調(diào)整器和重視瞬態(tài)響應(yīng)的高...

發(fā)表于 2018-05-17 15:49
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TI OV汽車1.3M照相模塊TIDA...

TI公司的汽車1.3M照相模塊TIDA-參考設(shè)計(jì)采用圖像傳感器OV和FPD-Li...

發(fā)表于 2018-05-17 10:37
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CMOS線性調(diào)整器的特征和分類

因?yàn)殡娫从镁€性調(diào)整器把與蓄電池或AC適配器直接連接作為前提,所以必須注意輸入電源的耐壓性。特別是CM...

發(fā)表于 2018-05-16 14:53
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CMOS線性調(diào)整器的內(nèi)部電路和基本結(jié)構(gòu)

內(nèi)部電路中包含基準(zhǔn)電壓源、誤差放大器、預(yù)先調(diào)整輸出電壓用電阻、輸出用P溝道MOS晶體管。

發(fā)表于 2018-05-16 14:43
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幾個(gè)與邏輯器件電路設(shè)計(jì)常見問(wèn)題

工程師每天會(huì)面對(duì)大量的邏輯器件,但是最終為系統(tǒng)選擇一款好用又不貴的器件可真不是一件容易的事兒。這也是...

發(fā)表于 2018-05-16 08:49
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安森美半導(dǎo)體收購(gòu)感測(cè)產(chǎn)品供應(yīng)商SensL

安森美半導(dǎo)體公司宣布收購(gòu)SensL Technologies Ltd(以下簡(jiǎn)稱SensL)。此次收購(gòu)...

發(fā)表于 2018-05-15 14:35
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安森美半導(dǎo)體將在IoT World 2018展示...

–推動(dòng)高能效創(chuàng)新的安森美半導(dǎo)體將在IoT World 2018 展示物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的快速進(jìn)展與創(chuàng)新...

發(fā)表于 2018-05-15 14:08
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CMOSIS推出業(yè)內(nèi)首款全局快門CMOS圖像傳感...

艾邁斯半導(dǎo)體公司(ams AG)旗下品牌CMOSIS推出業(yè)內(nèi)首款全局快門CMOS圖像傳感器CMV50...

發(fā)表于 2018-05-11 09:22
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CMOS射頻前端未來(lái)市場(chǎng)如何?會(huì)面臨什么問(wèn)題

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是上面這張圖,把PA、LNA、開關(guān)和外部元件都集成到單一的CMOS工藝的芯片中去。目前該公...

發(fā)表于 2018-05-11 09:16
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安森美半導(dǎo)體收購(gòu)感測(cè)產(chǎn)品供應(yīng)商SensL Tec...

推動(dòng)高能效創(chuàng)新的安森美半導(dǎo)體公司,今天美國(guó)時(shí)間宣布收購(gòu) SensL Technologies Ltd...

發(fā)表于 2018-05-10 09:51
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關(guān)于CMOS線性調(diào)整器與雙極線性調(diào)整器的區(qū)別和應(yīng)...

CMOS線性調(diào)整器的歷史并不悠久,是隨著便攜式電子儀器事業(yè)的成長(zhǎng)而發(fā)展起來(lái)的。

發(fā)表于 2018-05-08 17:27
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關(guān)于模擬CMOS兩大主要危害的解析

對(duì)于模擬CMOS(互補(bǔ)對(duì)稱金屬氧化物半導(dǎo)體)而言,兩大主要危害是靜電和過(guò)壓(信號(hào)電壓超過(guò)電源電壓)。...

發(fā)表于 2018-05-07 10:49
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Vayyar的3D傳感器旨在幫助全人類改善健康、...

Vayyar推出的新款突破性高性能芯片,提供了極具成本效益的高分辨率便攜式3D成像解決方案。

發(fā)表于 2018-05-06 11:08
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安森美推出1/4英寸1.0MpCMOS數(shù)碼圖像傳...

安森美半導(dǎo)體的AR0144全局快門器件實(shí)現(xiàn)快速、清晰和準(zhǔn)確的成像,用于高速條碼掃描器等靜態(tài)應(yīng)用,以及...

發(fā)表于 2018-05-05 15:15
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索尼將擴(kuò)充最高像素的車載圖像傳感器產(chǎn)品線

索尼將擴(kuò)充作為自動(dòng)駕駛汽車“眼睛”的車載圖像傳感器產(chǎn)品線。在能夠拍攝高清晰影像的CMOS圖像傳感器方...

發(fā)表于 2018-05-04 09:20
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CCD和CMOS結(jié)構(gòu)比較 CMOS成像技術(shù)的未來(lái)

CCD的工作原理是將光子信號(hào)轉(zhuǎn)換成電子包并順序傳送到一個(gè)共同輸出結(jié)構(gòu),然后把電荷轉(zhuǎn)換成電壓。接著這些...

發(fā)表于 2018-05-03 14:40
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MEMS與IC集成工藝介紹 NEMS器件在IC ...

現(xiàn)在微機(jī)電系統(tǒng)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了“機(jī)”和“電”的概念, 將處理熱、光、磁、化學(xué)、生物等結(jié)構(gòu)和器件通過(guò)微...

發(fā)表于 2018-05-03 14:32
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安森美半導(dǎo)體宣布推出圖像傳感器陣容的最新產(chǎn)品 K...

安森美半導(dǎo)體 (ON Semiconductor) 宣布推出Interline Transfer E...

發(fā)表于 2018-05-03 14:00
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格芯公布了針對(duì)一系列技術(shù)平臺(tái)而制訂的愿景和路線圖

格芯(GLOBALFOUNDRIES)公布了針對(duì)一系列技術(shù)平臺(tái)而制訂的愿景和路線圖,這些技術(shù)平臺(tái)旨在...

發(fā)表于 2018-05-03 11:50
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Q2中低端智能手機(jī)、車用電子及物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)成IC公...

時(shí)序進(jìn)入電子業(yè)五窮六絕傳統(tǒng)淡季,科技業(yè)上游臺(tái)積電首季法說(shuō)會(huì)揭示蘋果iPhone需求疲弱及虛擬貨幣接單...

發(fā)表于 2018-05-02 16:22
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美高森美公司推出新的圖像/視頻解決方案 用于支持...

美高森美公司(Microsemi)推出新的圖像/視頻解決方案,支持流行的移動(dòng)工業(yè)處理器接口(MIPI...

發(fā)表于 2018-05-02 09:49
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揭秘八款創(chuàng)新硬件的傳感器作用 光譜傳感器,3D傳...

1、3D傳感,開啟人臉識(shí)別市場(chǎng)新天地 蘋果手機(jī)首次引入3D傳感技術(shù)用于人臉識(shí)別之后,各大手機(jī)品牌紛紛...

發(fā)表于 2018-05-02 09:49
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值得一看!安森美在圖像傳感器領(lǐng)域的所做所為

安森美半導(dǎo)體圖像傳感器 部全球市場(chǎng)及應(yīng)用工程總監(jiān)易繼輝(Sammy Yi)接受了記者專訪,解讀了安森...

發(fā)表于 2018-05-01 19:41
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豪威科技發(fā)布新圖像傳感器 使OS08A20成為一...

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道,豪威科技(OmniVision)——全球領(lǐng)先的高級(jí)數(shù)字成像解決方案開發(fā)商,近日發(fā)布...

發(fā)表于 2018-05-01 16:06
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配備DRAM的三層堆疊式CMOS影像傳感器介紹

Sony的Xperia XZ Premium和Xperia XZ兩款旗艦級(jí)智能手機(jī)搭載了具有960f...

發(fā)表于 2018-04-28 17:54
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自供電圖像傳感器技術(shù)初步成型

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道,密歇根大學(xué)工程師們最近提出了該設(shè)想,一款能夠?qū)崿F(xiàn)上述兩種功能的圖像傳感器,每秒拍攝...

發(fā)表于 2018-04-24 10:04
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APEC 2018展后特輯:Silicon La...

Silicon Labs (亦稱“芯科科技”) 在APEC 2018(Applied Power E...

發(fā)表于 2018-04-24 08:57
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安森美半導(dǎo)體推新型CMOS圖像傳感器 首批采用近...

推動(dòng)高能效創(chuàng)新的 安森美 半導(dǎo)體 (ON Semiconductor,美國(guó)納斯達(dá)克上市代號(hào):ON) ...

發(fā)表于 2018-04-19 15:29
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大聯(lián)大詮鼎集團(tuán)推出基于TOSHIBA和AMS產(chǎn)品...

Toshiba為工業(yè)電子提供了整體解決方案,采用混合DMOS(BiCD)工藝技術(shù)制造,電壓和電流能力...

發(fā)表于 2018-04-19 10:53
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VDD和VSS并聯(lián)鉗位二極管和串聯(lián)電阻進(jìn)行保護(hù)

CMOS結(jié)構(gòu)封裝括一個(gè)PNPN可控硅類型單元,由VDD和VSS之間的寄生晶體管產(chǎn)生。當(dāng)寄生可控硅被擾...

發(fā)表于 2018-04-16 09:21
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安森美半導(dǎo)體推出業(yè)界首款1/1.7英寸210萬(wàn)像...

推動(dòng)高能效創(chuàng)新的安森美半導(dǎo)體(ON Semiconductor,美國(guó)納斯達(dá)克上市代號(hào):ON)推出業(yè)界...

發(fā)表于 2018-04-16 07:45
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安森美半導(dǎo)體推出首批使用近紅外+(NIR +)技...

推動(dòng)高能效創(chuàng)新的安森美半導(dǎo)體 (ON Semiconductor,美國(guó)納斯達(dá)克上市代號(hào):ON) 推出...

發(fā)表于 2018-04-13 09:18
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手機(jī)攝像頭組成結(jié)構(gòu)及手機(jī)攝像頭的成像原理

手機(jī)攝像頭主要由以下幾個(gè)部分組成:PCB板、DSP(CCD用)、傳感器(SENSOR)、固定器(HO...

發(fā)表于 2018-04-12 10:40
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MCU、MPU、CPU為何均離不開RTC電路設(shè)計(jì)

RTC(Real_Time Clock)為整個(gè)電子系統(tǒng)提供時(shí)間基準(zhǔn),MCU、MPU、CPU均離不開R...

發(fā)表于 2018-04-12 08:33
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安森美特別推出了兩款用于汽車和工業(yè)領(lǐng)域的劃時(shí)代產(chǎn)...

據(jù)易繼輝介紹,X-Class系列產(chǎn)品中的首兩款器件XGS 和XGS 8000均基于此平臺(tái)的...

發(fā)表于 2018-04-11 09:18
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三星全新CMOS曝光 或?qū)⒋驍∷髂岢蔀樽畲髲S商

毫無(wú)疑問(wèn),索尼在移動(dòng)設(shè)備用的CMOS領(lǐng)域的領(lǐng)先地位是統(tǒng)治級(jí)別的。下面就隨網(wǎng)絡(luò)通信小編一起來(lái)了解一下相...

發(fā)表于 2018-04-10 13:59
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cmos傳輸門如何傳輸(cmos傳輸門工作原理及...

本文主要介紹了cmos傳輸門如何傳輸(cmos傳輸門工作原理及作用_真值表),CMOS傳輸門(Tra...

發(fā)表于 2018-04-08 14:06
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【轉(zhuǎn)帖】正確認(rèn)識(shí)CMOS靜電和過(guò)壓?jiǎn)栴}

發(fā)表于 2018-04-04 17:01
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ccd圖像傳感器與cmos圖像傳感器:CCD 與CMOS 圖像傳感器區(qū)別在哪里?  第1張

ccd圖像傳感器與cmos圖像傳感器:圖像傳感器與信號(hào)處理——詳解CCD與CMOS圖像傳感器

圖像傳感器與信號(hào)處理——詳解CCD與CMOS圖像傳感器
圖像傳感器與信號(hào)處理——詳解CCD與CMOS圖像傳感器1. 一些基礎(chǔ)知識(shí)1.1 噪聲相關(guān)1.2 性能相關(guān)1.3 材料學(xué)相關(guān)
  2. CCD圖像傳感器2.1 像素結(jié)構(gòu)2.1.1 表面溝道2.1.2 掩埋溝道
2.2 信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移2.2.1 局部轉(zhuǎn)移過(guò)程2.2.2 持續(xù)轉(zhuǎn)移過(guò)程2.2.3 完整轉(zhuǎn)移過(guò)程
2.3 進(jìn)一步優(yōu)化2.3.1 P阱優(yōu)化2.3.2 像元交叉陣列結(jié)構(gòu)CCD

3. CMOS圖像傳感器3.1 像素結(jié)構(gòu)3.1.1 基本結(jié)構(gòu)3.1.2 PN光電二極管3.1.3 鉗位光電二極管
3.2 信號(hào)處理結(jié)構(gòu)3.2.1 像素讀出結(jié)構(gòu)3.2.2 快門結(jié)構(gòu)

4. 總結(jié)

圖像傳感器與信號(hào)處理——詳解CCD與CMOS圖像傳感器
本文主要總結(jié)了CCD與CMOS傳感器的原理知識(shí),參考書籍為《數(shù)碼相機(jī)中圖像傳感器和信號(hào)處理》,英文版為《Image Sensors And Signal Processing for Digital Still Cameras》 。寫這篇文章的時(shí)候,正是疫情期間宅在家,今早晨又聽到科比意外去世的消息…希望一切都盡快好起來(lái)吧!

1. 一些基礎(chǔ)知識(shí)
在進(jìn)行圖像傳感器原理介紹前,本文先介紹若干和圖像傳感器性能相關(guān)的關(guān)鍵詞,如下:

1.1 噪聲相關(guān)
圖像傳感器噪聲分為固定模式噪聲、暫態(tài)噪聲、拖尾和高光:
(1)固定模式噪聲: 英文縮寫為FPN(fixed-pattern noise),為出現(xiàn)在圖像中固定位置的噪聲,圖像傳感器中主要包括白點(diǎn)缺陷和陰影等;
(2)暫態(tài)噪聲: 為隨時(shí)間發(fā)生變化的噪聲,在電學(xué)和光學(xué)中三種基本的暫態(tài)噪聲為熱噪聲、散粒噪聲、1/f噪聲,在圖像傳感器中主要包括復(fù)位(kTC)噪聲、讀出噪聲(本底噪聲)、暗電流散粒噪聲、光子散粒噪聲、輸入?yún)⒖荚肼暫洼敵鰠⒖荚肼暤龋?br/> (3)拖尾和高光溢出: 拖尾表現(xiàn)為白色豎條紋,通常發(fā)生在漫射光進(jìn)入 V-CDD 寄存器時(shí)或者體硅深處產(chǎn)生的電荷擴(kuò)散進(jìn) V-CCD 時(shí)。高光溢出在光生電荷超出像素的滿阱容量時(shí)發(fā)生 ,溢出電荷會(huì)進(jìn)入相鄰的像素或 V-CCD 中 。

暗電流指目標(biāo)物體在無(wú)光照條件下觀察到的電流,暗電流會(huì)積分成為暗電荷并存儲(chǔ)在像素內(nèi)的電荷存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn),上述的固定模式噪聲和暫態(tài)噪聲中都有暗電流造成的部分。

1.2 性能相關(guān)
轉(zhuǎn)換增益表明了在電荷檢測(cè)節(jié)點(diǎn)處,一個(gè)電子引起的電壓變化的大

C

.

G

=

q

C

F

D

mathrm{C} . mathrm{G} =frac{q}{C_{mathrm{FD}}}

C.G=CFD?q?

填充因子定位為像素中感光區(qū)域面積

A

p

d

A_{pd}

Apd?與像素面積

A

p

i

x

A_{pix}

Apix?的比率:

F

F

=

(

A

p

d

/

A

p

i

x

)

×

100

[

%

]

mathrm{FF}=left(A_{mathrm{pd}} / A_{mathrm{pix}} ight) imes 100[\%]

FF=(Apd?/Apix?)×100[%]

滿阱容量指光電二極管的電容能夠積累的最大電荷量:

N

s

a

t

=

1

q

V

r

e

s

e

t

V

m

a

x

C

P

D

(

V

)

?

d

V

[

?electrons?

]

N_{mathrm{sat}}=frac{1}{q} int_{V_{mathrm{reset}}}^{V_{mathrm{max}}} C_{mathrm{PD}}(mathrm{V}) cdot mathrmbqambdenk V[ ext { electrons }]

Nsat?=q1?∫Vreset?VmaxCPD?(V)?dV[?electrons?]

動(dòng)態(tài)范圍英文縮寫為DR(Dynamic range),定義為滿阱容量與本底噪聲之間的比值

D

R

=

20

log

?

(

N

s

a

t

n

r

e

a

d

)

[

d

B

]

mathrm{DR}=20 log left(frac{N_{mathrm{sat}}}{n_{mathrm{read}}} ight)[mathrm{dB}]

DR=20log(nread?Nsat)[dB]

信噪比英文縮寫為SNR(Signal-to-noise ratio),定義為輸入電壓下信號(hào)與噪聲的比值,這個(gè)噪聲總暫態(tài)噪聲,有可能以讀出噪聲為主,也有可能以光散粒噪聲為主

S

N

R

=

20

log

?

(

N

s

i

g

n

)

[

d

B

]

mathrm{SNR}=20 log left(frac{N_{mathrm{sig}}}{n} ight)[mathrm{dB}]

SNR=20log(nNsig)[dB]信噪比可以通過(guò)加強(qiáng)信號(hào)和減小噪聲來(lái)提高,提高信噪比可以認(rèn)為是提高圖像傳感器的靈敏度。加強(qiáng)信號(hào)可以通過(guò)
(1)提高光的透射比,諸如減少顏色濾光片吸收,減小接觸面的反射率等;
(2)提高填充因子,諸如減小像素的非探測(cè)區(qū)域,優(yōu)化微型透鏡結(jié)構(gòu)等;
(3)提高電荷收集效率,諸如優(yōu)化微探測(cè)器結(jié)構(gòu)并畢淼像素間串?dāng)_。
減小噪聲則是一門大學(xué)問(wèn),有非常多的手段,在此不進(jìn)一步展開。

1.3 材料學(xué)相關(guān)
在了解CCD的基本原理之前,我們首先需要了解一部分材料學(xué)方面的知識(shí),硅是半導(dǎo)體材料,在半導(dǎo)體材料中摻入特定雜質(zhì)則構(gòu)成雜質(zhì)半導(dǎo)體,可分為P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體,其中P型半導(dǎo)體是在硅材料中摻入少量硼元素,使得半導(dǎo)體中含有較高濃度的“空穴”(Positive);而N型半導(dǎo)體是在硅材料中摻入少量磷元素,使得半導(dǎo)體中含有較高濃度的自由電子(Negative)。
P型摻雜區(qū)和N型摻雜區(qū)緊密結(jié)合及構(gòu)成PN結(jié),其中P型摻雜區(qū)多子為“空穴”,N型摻雜區(qū)多子為自由電子,由于濃度的不同,多子發(fā)生擴(kuò)散作用,在結(jié)合處形成內(nèi)部電場(chǎng),電場(chǎng)方向?yàn)閹д姷腘極指向帶負(fù)電的P極。而內(nèi)部電場(chǎng)的形成又會(huì)促進(jìn)了少子的漂移作用,減小內(nèi)部電場(chǎng),最終達(dá)到平衡。由于內(nèi)部電場(chǎng)的存在PN結(jié)具備單向?qū)щ娦?,只有?dāng)P極接正電壓,N極接負(fù)電壓PN結(jié)才會(huì)導(dǎo)通。

2. CCD圖像傳感器
2.1 像素結(jié)構(gòu)
2.1.1 表面溝道
有了以上的材料學(xué)方面的知識(shí)基礎(chǔ),CCD圖像傳感器的基本原理就很好理解了,CCD圖像傳感器中的像素最主要的結(jié)構(gòu)為金屬氧化物半導(dǎo)體電容,由P型半導(dǎo)體和二氧化硅組合而成,其中二氧化硅為絕緣體,如下所示:
圖(a)中,在金屬電極上施加正電壓,P型半導(dǎo)體中的“空穴”被排斥,在表面區(qū)域形成耗盡層;
圖(b)中,當(dāng)光子通過(guò)光電轉(zhuǎn)換獲得信號(hào)電荷后,信號(hào)電荷將被吸引到硅和二氧化硅的交界面;
圖(c)中展示的表面電勢(shì)的分布,電勢(shì)這個(gè)概念是相對(duì)信號(hào)電荷而言,哪里電勢(shì)越低哪里對(duì)信號(hào)電荷的吸引能力越強(qiáng),因此金屬電極上施加的正電壓就形成了一個(gè)勢(shì)阱。

2.1.2 掩埋溝道
以上結(jié)構(gòu)電荷是附著在表面上,因此我們稱之為表面溝道,由于硅表面的晶格極不規(guī)則,在硅表面的禁帶引入了高密度的載流子陷阱能級(jí),這又被稱為表面態(tài)或界面態(tài),而通過(guò)在P型半導(dǎo)體和二氧化硅中間添加N型半導(dǎo)體就可以進(jìn)一步構(gòu)建掩埋溝道,其結(jié)構(gòu)如下圖所示:

掩埋溝道的電勢(shì)分布如下圖所示:
圖(a)中,N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體構(gòu)成了一個(gè)PN結(jié),根據(jù)前文的分析,PN結(jié)中會(huì)形成內(nèi)部電場(chǎng),使得N型半導(dǎo)體的電勢(shì)要低于P型半導(dǎo)體的電勢(shì);
圖(b)中,同樣在金屬電極上施加正電壓,N型半導(dǎo)體中的自由電子會(huì)附著在表面,使得表面電勢(shì)增高,而P型半導(dǎo)體中的“空穴”會(huì)被排斥到基底中,因此圖中從表面往基底方向,電勢(shì)會(huì)先下降后上升;
圖(c)中,當(dāng)光子入射產(chǎn)生信號(hào)電荷后,信號(hào)電荷理所當(dāng)然會(huì)存儲(chǔ)在電勢(shì)最低處,由此避免了將信號(hào)電荷存儲(chǔ)于表面,避免了表面態(tài)的發(fā)生。

掩埋溝道除了避免表面態(tài)的發(fā)生這一優(yōu)勢(shì)之外,其另外兩個(gè)優(yōu)勢(shì)是:
(1)通過(guò)價(jià)帶鉗位抑制電荷轉(zhuǎn)移時(shí)表面暗電流的影響;
(2)可以增強(qiáng)電荷傳輸溝道的邊緣場(chǎng)效益;
關(guān)于第(2)點(diǎn),在2.3節(jié)中會(huì)對(duì)邊緣場(chǎng)效應(yīng)進(jìn)行解釋,關(guān)于第(1)點(diǎn),我們?cè)诖诉M(jìn)行簡(jiǎn)單討論,如下圖所示:

在進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換時(shí)在金屬電極上施加的是正電壓,而在進(jìn)行信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移時(shí)金屬電極上施加的是負(fù)電壓,這就是所謂價(jià)帶鉗位。其原理如上圖(a)所示,P型半導(dǎo)體中的“空穴”會(huì)在負(fù)電壓的作用下注入N型半導(dǎo)體并最終附著在N型報(bào)道體的表面上,由此會(huì)出現(xiàn)如圖(b)中所示的陰影部分,該部分電勢(shì)極低,因此對(duì)于表面產(chǎn)生的暗電流有很好的抑制作用。

2.2 信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移
2.2.1 局部轉(zhuǎn)移過(guò)程
以上就講了說(shuō)明CCD圖像傳感器單個(gè)像素的主要構(gòu)造,通過(guò)光電轉(zhuǎn)換獲得電子后存儲(chǔ)在勢(shì)阱中,而整個(gè)CCD圖像傳感器是有許多像素組成的,接下來(lái)討論的問(wèn)題是如何將像素收集的電子運(yùn)轉(zhuǎn)出來(lái)并轉(zhuǎn)換為圖像信號(hào)。接下來(lái)我們將電子稱之為信號(hào)電荷,那么信號(hào)電荷的局部轉(zhuǎn)移過(guò)程如下圖所示:

轉(zhuǎn)移過(guò)程主要分為三個(gè)階段:自激漂移、熱擴(kuò)散和邊緣場(chǎng)效應(yīng),其中
圖(a)展示的不考慮邊緣場(chǎng)效應(yīng)下自激漂移的過(guò)程,自激漂移是由信號(hào)電荷之間的靜電排斥作用引起的;
圖(b)展示的不考慮邊緣場(chǎng)效應(yīng)下熱擴(kuò)散的過(guò)程,在不考慮邊緣場(chǎng)效應(yīng)的情況下,熱擴(kuò)散決定電荷傳輸性能,因?yàn)槭S嚯姾勺罱K會(huì)減少至幾個(gè)電子;
圖(c)展示的邊緣場(chǎng)效應(yīng),其是由兩個(gè)電極之間的電壓差引起的,并且加快了最后階段的電荷轉(zhuǎn)移,是電荷轉(zhuǎn)移的最重要驅(qū)動(dòng)力。

2.2.2 持續(xù)轉(zhuǎn)移過(guò)程
以上說(shuō)明了信號(hào)電荷的局部轉(zhuǎn)移過(guò)程,接下來(lái)討論信號(hào)電荷的持續(xù)轉(zhuǎn)移過(guò)程,如下圖所示是兩項(xiàng)CCD的工作方式:

如下圖所示是四項(xiàng)CCD工作方式:

兩者工作方式其實(shí)大同小異,都是通過(guò)給金屬電極輸入步進(jìn)電壓使得信號(hào)電荷持續(xù)移動(dòng),但是兩項(xiàng)CCD傳輸速度更快,而四項(xiàng)CCD傳輸能力更強(qiáng)。

2.2.3 完整轉(zhuǎn)移過(guò)程
接下來(lái)進(jìn)一步討論一個(gè)完整的CCD圖像傳感器信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移過(guò)程,如下圖所示:

圖(a)是全幀轉(zhuǎn)移CCD(FTCCD)的結(jié)構(gòu)。其工作流程是:在曝光過(guò)程中,信號(hào)電荷積累在成像區(qū)域的光電二極管中,曝光完成后,信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移到存儲(chǔ)區(qū)域中,最后再通過(guò)水平CCD一行一行進(jìn)行輸出。這種結(jié)構(gòu)最大的缺陷是會(huì)發(fā)生漏光現(xiàn)象,這是由于信號(hào)電荷在向成像區(qū)域轉(zhuǎn)移時(shí),轉(zhuǎn)移期間生成的信號(hào)電荷會(huì)疊加到其中。
圖(b)是 行間轉(zhuǎn)移CCD(ITCCD)的結(jié)構(gòu)。其工作流程是與FTCCD不同的是:在曝光完成后,信號(hào)電荷可以以極快地速度轉(zhuǎn)移到垂直CCD,從而減小了漏光現(xiàn)象的發(fā)生。
圖(c)是幀行間轉(zhuǎn)移CCD(FIT)的結(jié)構(gòu)。其工作流程是FTCCD和ITCCD的結(jié)合,其優(yōu)勢(shì)是高漏光抑制,但是其面積大且功耗大,因此只在特殊相機(jī)中使用。

2.3 進(jìn)一步優(yōu)化
以上完成了所有CCD圖像傳感器的基本原理的介紹,接下來(lái)介紹若干CCD圖像傳感器的優(yōu)化技術(shù)

2.3.1 P阱優(yōu)化
如下圖是2.1節(jié)中介紹的掩埋溝道的三維示意圖,前文中介紹了掩埋溝道可以避免表面態(tài)并通過(guò)帶價(jià)鉗位減小表面暗電流的影響。但是出了表面的暗電流,在P型半導(dǎo)體基底中同樣會(huì)有熱擴(kuò)散產(chǎn)生的暗電流,此外,當(dāng)光線非常強(qiáng)烈是會(huì)有高光溢出效應(yīng),這些對(duì)最終的成像都會(huì)有影響。

在掩埋溝道的基礎(chǔ)上,通過(guò)設(shè)計(jì)P阱結(jié)構(gòu)可以有效抑制基底中的暗電流以及高光溢出效應(yīng),P阱結(jié)構(gòu)如下圖所示:

由圖(a)可以看出,P阱結(jié)構(gòu)就是在掩埋溝道的基礎(chǔ)上添加了N型半導(dǎo)體作為襯底,構(gòu)成第二個(gè)PN結(jié),在金屬電極上施加正電壓可以后電勢(shì)分布圖如圖(b)所示,暗電流相關(guān)的電荷會(huì)通過(guò)P阱與信號(hào)電荷隔離開,由此減少了暗電流的影響。此外,當(dāng)光線足夠強(qiáng)烈時(shí),多余的信號(hào)電荷會(huì)越過(guò)P阱進(jìn)入N型半導(dǎo)體的襯底中,由此抑制了高光溢出效應(yīng)。

2.3.2 像元交叉陣列結(jié)構(gòu)CCD
如下圖(a)是行間轉(zhuǎn)移CCD的版圖,如果實(shí)現(xiàn)隔行掃描需要采用雙層多晶硅工藝制作,而如果實(shí)現(xiàn)逐行掃描則需要采用三層多晶硅工藝制作。

如上圖(b)所示就是對(duì)版圖設(shè)計(jì)的優(yōu)化,成為像元交叉陣列結(jié)構(gòu)CCD其空間利用效率更高且可以平穩(wěn)地傳輸大量信號(hào)電荷。

3. CMOS圖像傳感器
3.1 像素結(jié)構(gòu)
3.1.1 基本結(jié)構(gòu)
CMOS圖像傳感器的像素結(jié)構(gòu)可以分為有源像素和無(wú)源像素,所有有源指的是像素內(nèi)部有信號(hào)放大功能,反之則是無(wú)源。如下圖所示分別是有源和無(wú)源像素的結(jié)構(gòu):

圖(a)是有源像素的基本結(jié)構(gòu),圖中

P

D

mathrm{PD}

PD為光電二極管,

M

R

S

mathbf{M}_{mathrm{RS}}

MRS?為復(fù)位晶體管,

M

S

E

L

mathbf{M}_{mathrm{SEL}}

MSEL?為線位選擇晶體管,

M

R

D

mathbf{M}_{mathrm{RD}}

MRD?為源極跟隨器晶體管,

V

P

I

X

mathbf{V}_{mathrm{PIX}}

VPIX?為光電二極管電壓,即入射光通過(guò)光電轉(zhuǎn)化后信號(hào)電荷在電容

C

P

I

X

mathbf{C}_{mathrm{PIX}}

CPIX?上累計(jì)的電壓,而

V

P

I

X

O

U

T

mathbf{V}_{mathrm{PIXOUT}}

VPIXOUT?為通過(guò)電容

C

S

H

mathbf{C}_{mathrm{SH}}

CSH?保持的輸出電壓。其中源極跟隨器是一種電壓緩沖器,具有電流放大能力但是不具備電壓放大能力。
圖(b)是無(wú)源像素的基本結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單但是噪聲較大,因此不適合大規(guī)模像素陣列。

以上是最基本的有源像素結(jié)構(gòu),但是由于晶體管的特性,信號(hào)放大會(huì)發(fā)生一定程度上的失調(diào)波動(dòng)而導(dǎo)致噪聲的產(chǎn)生,晶體管

M

R

D

mathbf{M}_{mathrm{RD}}

MRD?是這種噪聲的主要來(lái)源,那么通過(guò)對(duì)電路進(jìn)行改進(jìn)可以抑制失調(diào)波動(dòng)帶來(lái)的噪聲,改進(jìn)結(jié)構(gòu)如下圖所示:

像素首先輸出 一個(gè)包含光生信號(hào)和放大器失調(diào)的信號(hào)

V

S

I

G

mathbf{V}_{mathrm{SIG}}

VSIG? ,這個(gè)信號(hào)讀出后被存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)單元中 。像素被復(fù)位后輸出一個(gè)僅包含放大器失調(diào)的信號(hào)

V

R

E

T

mathbf{V}_{mathrm{RET}}

VRET?,這個(gè)信號(hào)再次被讀出井存儲(chǔ)在另一個(gè)存儲(chǔ)單元中。通過(guò)對(duì)兩次輸出做差,放大器的失調(diào)可以抵消 。 應(yīng)該指出的是,由暗電流的變化引起的失調(diào)不能被抑制 。

3.1.2 PN光電二極管
上述像素中最核心的部分是光電二極管,下面對(duì)光電二極管的典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹,光電二極管分為PN光電二極管和鉗位光電二極管,其中PN光電二極管能提供更大的滿阱容量,而鉗位光電二極管具備更小的噪聲。如下圖所示是PN光電二極管的結(jié)構(gòu):

PN光電二極管可以分為圖(a)所示的n+/p阱光電二極管和圖(b)所示的n阱/p襯底光電二極管。
圖(a)中,n+/p阱光電二極管在p阱區(qū)域內(nèi)形成一個(gè)高濃度的淺n+區(qū),光電轉(zhuǎn)換發(fā)生在該結(jié)的耗盡區(qū)中,光電二極管適用于特征尺寸大于0.5~0.8微米的CMOS工藝。
圖(b)中,n阱/p襯底光電二極管中的n阱區(qū)域在低摻雜的p型外延層上形成,光電二極管的外圍通過(guò)p阱區(qū)域隔離。由于p型外延層的摻雜濃度非常低,耗盡層將會(huì)到達(dá)p型外延層的邊緣。因此,即使在高度集成的CMOS 工藝中也可以獲得較大的光轉(zhuǎn)換量 。光電二極管適用于特征尺寸小于0.5~0.8m的CMOS工藝。

PN光電二極管的根本問(wèn)題是表面產(chǎn)生的暗電流和光電二極管復(fù)位時(shí)產(chǎn)生的熱噪聲:
表面產(chǎn)生的暗電流產(chǎn)生的原因在CCD圖像傳感器中有說(shuō)明,可以通過(guò)引入掩埋型光電二極管和鉗位二極管的結(jié)構(gòu)加以抑制;
復(fù)位時(shí)產(chǎn)生的熱噪聲產(chǎn)生的原因是在導(dǎo)通狀態(tài)下,復(fù)位晶體管可以等效為一個(gè)電阻,因此整個(gè)光電二極管復(fù)位電路構(gòu)成了一個(gè)RC低通濾波電路,如下圖所示就會(huì)產(chǎn)生熱噪聲。該部分噪聲可以通過(guò)使用無(wú)損讀出實(shí)現(xiàn)復(fù)位降噪或者有源反饋復(fù)位噪聲校正加以抑制。

3.1.3 鉗位光電二極管
在n阱/p襯底光電二極管的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)就獲得鉗位光電二極管,如下圖是鉗位光電二極管的結(jié)構(gòu):

在PN光電二極管中復(fù)位時(shí)是直接復(fù)位耗盡區(qū)的電荷,而在鉗位光電二極管中,復(fù)位是是復(fù)位浮置擴(kuò)散(FD)節(jié)點(diǎn),在圖中

V

F

D

mathbf{V}_{mathrm{FD}}

VFD?對(duì)應(yīng)的就是n+區(qū)域。其流程是首先進(jìn)行復(fù)位操作,讀取輸出電壓

V

R

S

T

mathbf{V}_{mathrm{RST}}

VRST?,這時(shí)的輸出電壓是像素失調(diào)噪聲和復(fù)位噪聲,然后在進(jìn)行信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移,轉(zhuǎn)移完成后再次讀取輸出電壓

V

S

I

G

mathbf{V}_{mathrm{SIG}}

VSIG?,這是的輸出電壓是實(shí)際的輸出電壓加上像素失調(diào)噪聲和復(fù)位噪聲,兩者相減像素失調(diào)噪聲和復(fù)位噪聲就被抵消,由此消除復(fù)位時(shí)產(chǎn)生的熱噪聲。

除此之安外,因?yàn)殂Q位光電二極管的表面被p+層隔離,因此抑制了表面產(chǎn)生的暗電流。

3.2 信號(hào)處理結(jié)構(gòu)
3.2.1 像素讀出結(jié)構(gòu)
像素讀出結(jié)構(gòu)分為像素串行讀出結(jié)構(gòu)、’列并行讀出結(jié)構(gòu)和像素并行讀出結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)分別如下圖所示:

圖(a)為像素串行讀出結(jié)構(gòu),行和列選擇脈沖一次選定一個(gè)像素,然后進(jìn)行讀出和處理,并依次循環(huán),積分時(shí)間逐個(gè)出現(xiàn)偏移;
圖(b)為列并行讀出結(jié)構(gòu),同一行中的像素被同時(shí)讀出然后并行處理,處理后的信號(hào)被存儲(chǔ)在一個(gè)行存儲(chǔ)器中,并按順序讀出,積分時(shí)間逐行出現(xiàn)偏移;
圖(c)為像素并行讀出結(jié)構(gòu);該結(jié)構(gòu)中處理器單元 CPE)存在于每一個(gè)像素中,可以并行地進(jìn)行圖像處理,這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)在于像素結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜,導(dǎo)致像素尺寸大 、填充因子低 。

3.2.2 快門結(jié)構(gòu)
為了控制曝光時(shí)間,CMOS圖像傳感器需要額外的復(fù)位掃描,在讀出掃描信號(hào)進(jìn)行掃描之前,這個(gè)復(fù)位掃描信號(hào)開始掃描像素陣列 。 復(fù)位脈沖和讀出脈沖之間的時(shí)間間隔決定了曝光時(shí)間 ,這個(gè)過(guò)程類似于機(jī)械卷簾式快門。 因此,對(duì)應(yīng)于 CCD 圖像傳感器的全局快門,這種快門 工作方式叫做卷簾式快門。具體實(shí)現(xiàn)如下圖所示:

4. 總結(jié)
這里直接引用原文中的一段文字:

自 從 20 世紀(jì) 90 年代初提出 CMOS 有源像素傳感器的概念以來(lái),叫 CMOS 圖像傳感器技術(shù)的性能已經(jīng)發(fā)展到能夠與 CCD 技術(shù)相提并論的水平 。 早期的 CMOS 圖像傳感器由于暗電流的不均勻性,導(dǎo)致了較大的 FPN 。 許多懷疑者指出,即使 CMOS 圖像傳感器有很多優(yōu)良的特性,如低功耗、可以片上集成信號(hào)處理電路等,但是對(duì)于 CMOS 圖像傳感器而言,提高圖像質(zhì)量仍是一個(gè)很大的問(wèn)題 。 然而,隨著鉗位光電二極管CCD技術(shù)的提出,CMOS 圖像質(zhì)量問(wèn)題正迅速得到解決 。 將 CCD 有源像素結(jié)構(gòu)與片上信號(hào)處理電路結(jié)合,可以獲得比 CCD 圖像傳感器更低的暫態(tài)噪聲 。擁有大尺寸像素的高分辨率的 CMOS 圖像傳感器實(shí)際上已經(jīng)應(yīng)用到幾種數(shù)碼單反相機(jī)中,它們已經(jīng)被證實(shí)擁有著出色的圖像質(zhì)量 、更高速度的像素速率以及更低的功耗

此前,由于 CMOS 圖像傳感器的像素總是比 CCD 圖像傳感器大,因此,除了用于DSLR 領(lǐng)域外, CMOS 圖像傳感器(因其成本低)主要被用于低端數(shù)碼相機(jī) 。 近年來(lái),由于更先進(jìn)的加工技術(shù)和像素共享結(jié)構(gòu)的提出 ,CMOS 圖像傳感器的像素尺寸顯著地降低,隨著這些技術(shù)的改進(jìn), CMOS 圖像傳感器已成為緊湊型 DSC 和數(shù)碼單反相機(jī)領(lǐng)域有力的競(jìng)爭(zhēng)者 。在另一方面, CCD 圖像傳感器也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步 。 除了固有的良好的圖像還原能力,近期的 CCD 圖像傳感器還具有多種特別適合 DSC 領(lǐng)域應(yīng)用的特點(diǎn)

以上就完成了所有總結(jié),如有問(wèn)題,歡迎指出~

此外,對(duì)圖像降噪算法感興趣的同學(xué)可以看考我的博客圖像降噪算法——圖像降噪算法總結(jié)

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