CMOS成像傳感器通過(guò)像素整列和電路結(jié)構(gòu)闻鉴，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以識(shí)別處理的電信號(hào)。通過(guò)拜爾彩色濾波陣列的硬件結(jié)構(gòu)
和RGB算法茂洒，可以獲得含有顏色信息的圖片資料孟岛。傳感器本身的參數(shù)和最終的圖片數(shù)據(jù)息息相關(guān)。本文將介紹CMOS成像傳感器的一
些性能和參數(shù)。
cmos成像傳感器的可以以攝像頭或者光束探測(cè)器的形式投入到實(shí)際的應(yīng)用中蚀苛。如手機(jī)攝像頭在验，安防攝像頭玷氏，條碼掃描堵未，光速質(zhì)量分
析儀等。
目前主流的CMOS廠商有：索尼盏触、三星渗蟹、豪威、格科微赞辩、思特威雌芽、安森美等公司。
影響CMOS成像傳感器性能的主要問(wèn)題有：噪聲辨嗽，暗電流世落，飽和溢出模糊。
1糟需、噪聲：
噪聲是影響CMOS傳感器性能的首要問(wèn)題屉佳。這種噪聲包括固定圖形噪聲FPN（Fixed pattern noise）、暗電流噪聲洲押、熱噪聲等武花。
固定圖形噪聲（FPN）產(chǎn)生的原因是一束同樣的光照射到兩個(gè)不同的象素上產(chǎn)生的輸出信號(hào)不完全相同。噪聲正是這樣被引入的杈帐。對(duì)付
固定圖形噪聲可以應(yīng)用雙采樣或相關(guān)雙采樣技術(shù)体箕。具體地說(shuō)來(lái)有點(diǎn)像在設(shè)計(jì)模擬放大器時(shí)引入差分對(duì)來(lái)抑制共模噪聲。雙采樣是先讀出
光照產(chǎn)生的電荷積分信號(hào)挑童，暫存然后對(duì)象素單元進(jìn)行復(fù)位累铅，再讀取此象素單元地輸出信號(hào)。兩者相減得出圖像信號(hào)站叼。兩種采樣均能有效
抑制固定圖形噪聲争群。另外，相關(guān)雙采樣需要臨時(shí)存儲(chǔ)單元大年，隨著象素地增加换薄，存儲(chǔ)單元也要增加。
2翔试、暗電流：
物理器件不可能是理想的轻要，如同亞閾值效應(yīng)一樣，由于雜質(zhì)垦缅、受熱等其他原因的影響冲泥，即使沒(méi)有光照射到象素，象素單元也會(huì)產(chǎn)生電
荷，這些電荷產(chǎn)生了暗電流。暗電流與光照產(chǎn)生的電荷很難進(jìn)行區(qū)分。暗電流在像素陣列各處也不完全相同牌废，它會(huì)導(dǎo)致固定圖形噪聲碾局。
對(duì)于含有積分功能的像素單元來(lái)說(shuō)，暗電流所造成的固定圖形噪聲與積分時(shí)間成正比稽坤。暗電流的產(chǎn)生也是一個(gè)隨機(jī)過(guò)程，它是散彈噪聲
的一個(gè)來(lái)源。因此钧舌，熱噪聲元件所產(chǎn)生的暗電流大小等于像素單元中的暗電流電子數(shù)的平方根。當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的積分單元被采用時(shí)涎跨，這種類
型的噪聲就變成了影響圖像信號(hào)質(zhì)量的主要因素洼冻，對(duì)于昏暗物體，長(zhǎng)時(shí)間的積分是必要的隅很，并且像素單元電容容量是有限的撞牢，于是暗電
流電子的積累限制了積分的最長(zhǎng)時(shí)間。
為減少暗電流對(duì)圖像信號(hào)的影響叔营，首先可以采取降溫手段屋彪。但是，僅對(duì)芯片降溫是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的审编，由暗電流產(chǎn)生的固定圖形噪聲不能完全
通過(guò)雙采樣克服『嘲啵現(xiàn)在采用的有效的方法是從已獲得的圖像信號(hào)中減去參考暗電流信號(hào)。
3垒酬、象素的飽和與溢出模糊：
類似于放大器由于線性區(qū)的范圍有限而存在一個(gè)輸入上限砰嘁，對(duì)于CMOS圖像傳感芯片來(lái)說(shuō)，它也有一個(gè)輸入的上限勘究。輸入光信號(hào)若超
過(guò)此上限矮湘，像素單元將飽和而不能進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。對(duì)于含有積分功能的像素單元來(lái)說(shuō)口糕，此上限由光電子積分單元的容量大小決定：對(duì)于
不含積分功能的像素單元缅阳，該上限由流過(guò)光電二極管或三極管的最大電流決定。在輸入光信號(hào)飽和時(shí)景描，溢出模糊就發(fā)生了十办。溢出模糊是
由于像素單元的光電子飽和進(jìn)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(qū)域超棺。這有些類似于照片上的曝光
過(guò)度向族。溢出模糊可通過(guò)在像素單元內(nèi)加入自動(dòng)泄放管來(lái)克服，泄放管可以有效地將過(guò)剩電荷排出棠绘。但是件相，這只是限制了溢出再扭，卻不能使
象素能真實(shí)還原出圖像了。
CMOS圖像傳感器參數(shù)
1夜矗、傳感器尺寸
CMOS圖像傳感器的尺寸越大泛范，則成像系統(tǒng)的尺寸越大，捕獲的光子越多紊撕，感光性能越好罢荡，信噪比越低。
2逛揩、像素總數(shù)和有效像素?cái)?shù)
像素總數(shù)是指所有像素的總和柠傍，像素總數(shù)是衡量CMOS圖像傳感器的主要技術(shù)指標(biāo)之一麸俘。CMOS圖像傳感器的總體像素中被用來(lái)進(jìn)行
有效的光電轉(zhuǎn)換并輸出圖像信號(hào)的像素為有效像素辩稽。顯而易見(jiàn),有效像素總數(shù)隸屬于像素總數(shù)集合。有效像素?cái)?shù)目直接決定了CMOS圖
像傳感器的分辨能力从媚。
3逞泄、動(dòng)態(tài)范圍
動(dòng)態(tài)范圍由CMOS圖像傳感器的信號(hào)處理能力和噪聲決定,反映了CMOS圖像傳感器的工作范圍。參照ccd的動(dòng)態(tài)范圍,其數(shù)值是輸出端
的信號(hào)峰值電壓與均方根噪聲電壓之比,通常用DB表示拜效。
4喷众、靈敏度
圖像傳感器對(duì)入射光功率的響應(yīng)能力被稱為響應(yīng)度。對(duì)于CMOS圖像傳感器來(lái)說(shuō),通常采用電流靈敏度來(lái)反映響應(yīng)能力,電流靈敏度也就
是單位光功率所產(chǎn)生的信號(hào)電流紧憾。
5到千、分辨率
分辨率是指CMOS圖像傳感器對(duì)景物中明暗細(xì)節(jié)的分辨能力。通常用調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)來(lái)表示,同時(shí)也可以用空間頻率(lp/mm)來(lái)表
示赴穗。
6憔四、光電響應(yīng)不均勻性
CMOS圖像傳感器是離散采樣型成像器件,光電響應(yīng)不均勻性定義為CMOS圖像傳感器在標(biāo)準(zhǔn)的均勻照明條件下,各個(gè)像元的固定噪聲電
壓峰峰值與信號(hào)電壓的比值。
7般眉、光譜響應(yīng)特性
CMOS圖像傳感器的信號(hào)電壓Vs和信號(hào)電流Is是入射光波長(zhǎng)λ的函數(shù)了赵。光譜響應(yīng)特性就是指CMOS圖像傳感器的響應(yīng)能力隨波長(zhǎng)的變化
關(guān)系,它決定了CMOS圖像傳感器的光譜范圍。光譜響應(yīng)特性屬于CMOS生產(chǎn)廠商的機(jī)密甸赃，針對(duì)光譜響應(yīng)特性廠商會(huì)有自己的插值算法
也屬于廠商的機(jī)密柿汛，不會(huì)向大眾提供。
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