cmos傳感器工作原理

　　cmos技術最初是應用于圖像轉換技術中，但是隨著這項技術的不斷完善，他現在已經不僅僅適用于傳統的工業圖像處理了。cmos技術憑借著它十分優越的性能被各種行業所接納，cmos技術被廣泛運用于汽車行業中，使用cmos圖像轉換技術可以使汽車在駕駛的過程中有著很高的安全性和舒適性。

　　根據一些市場調研公司的報告，在以后的一段時間里，cmos圖像處理的歐洲市場年成長率將會超過百分之六。在這百分之六中，相機行業占據了很大的規模，而且還有著不斷增大的趨勢。如果單獨就圖像傳感器的市場來看，cmos技術的年成長率甚至可以達到百分之三十或者更多。所以說手機相機和數碼單反相機的普及，也是cmos技術能夠得到推廣的主要原因。人們為什么會如此看好cmos技術呢，這主要是因為cmos技術出色的功效，與其他的圖向處理技術相比，它有著更高的靈敏度、更強的圖向捕獲能力、以及更高的分辨率。除了這些客觀上的優點之外，該項技術還添加了一些新穎的應用。

　　cmos傳感器的工作原理是這樣的，它和普通的傳感器不同，它會把每個像素中的電荷數據原封不動的傳輸到下一個像素中，不會遺漏任何任何信息。一般情況下，信息還有傳感器最底端輸出的，在經過傳感器的邊緣時，通過放大處理之后輸出。

　　使用cmos傳感技術時，每一個像素的旁邊都會有一個放大器，可以把內存電路中所存儲的數據釋放出來。正是因為經過了這一系列處理，所以cmos傳感器所處理的圖像才可以更加的清晰，受到廣大使用者的喜愛。

　　CMOS傳感器影響因素

　　1.噪聲

　　這是影響CMOS傳感器性能的首要問題。這種噪聲包括固定圖形噪聲FPN（Fixedpatternnoise）、暗電流噪聲、熱噪聲等。固定圖形噪聲產生的原因是一束同樣的光照射到兩個不同的象素上產生的輸出信號不完全相同。噪聲正是這樣被引入的。對付固定圖形噪聲可以應用雙采樣或相關雙采樣技術。具體地說來有點像在設計模擬放大器時引入差分對來抑制共模噪聲。雙采樣是先讀出光照產生的電荷積分信號，暫存然后對象素單元進行復位，再讀取此象素單元地輸出信號。兩者相減得出圖像信號。兩種采樣均能有效抑制固定圖形噪聲。另外，相關雙采樣需要臨時存儲單元，隨著象素地增加，存儲單元也要增加。

　　2.暗電流

　　物理器件不可能是理想的，如同亞閾值效應一樣，由于雜質、受熱等其他原因的影響，即使沒有光照射到象素，象素單元也會產生電荷，這些電荷產生了暗電流。暗電流與光照產生的電荷很難進行區分。暗電流在像素陣列各處也不完全相同，它會導致固定圖形噪聲。對于含有積分功能的像素單元來說，暗電流所造成的固定圖形噪聲與積分時間成正比。暗電流的產生也是一個隨機過程，它是散彈噪聲的一個來源。因此，熱噪聲元件所產生的暗電流大小等于像素單元中的暗電流電子數的平方根。當長時間的積分單元被采用時，這種類型的噪聲就變成了影響圖像信號質量的主要因素，對于昏暗物體，長時間的積分是必要的，并且像素單元電容容量是有限的，于是暗電流電子的積累限制了積分的最長時間。

　　為減少暗電流對圖像信號的影響，首先可以采取降溫手段。但是，僅對芯片降溫是遠遠不夠的，由暗電流產生的固定圖形噪聲不能完全通過雙采樣克服。現在采用的有效的方法是從已獲得的圖像信號中減去參考暗電流信號。

　　3.象素的飽和與溢出模糊

　　類似于放大器由于線性區的范圍有限而存在一個輸入上限，對于CMOS圖像傳感芯片來說，它也有一個輸入的上限。輸入光信號若超過此上限，像素單元將飽和而不能進行光電轉換。對于含有積分功能的像素單元來說，此上限由光電子積分單元的容量大小決定：對于不含積分功能的像素單元，該上限由流過光電二極管或三極管的最大電流決定。在輸入光信號飽和時，溢出模糊就發生了。溢出模糊是由于像素單元的光電子飽和進而流出到鄰近的像素單元上。溢出模糊反映到圖像上就是一片特別亮的區域。這有些類似于照片上的曝光過度。溢出模糊可通過在像素單元內加入自動泄放管來克服，泄放管可以有效地將過剩電荷排出。但是，這只是限制了溢出，卻不能使象素能真實還原出圖像了。