CMOS摄像机CMOS图像处理器工作原理

发布网友发布时间：2024-10-24 13:47

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热心网友时间：2024-11-14 07:33

CMOS光电器件能直接产生电流或电压信号，简化了信号读取过程。相比之下，CCD图像传感器只能输出模拟电信号，需进一步处理为图像信号，且需要提供多组电源、同步时钟及控制电路，导致集成度低。

CMOS图像传感器的应用推动了新一代图像系统的发展，其成本随着经济规模的扩大而降低。高集成度的单芯片CMOS图像传感器简化了应用过程，增加了功能，如自动增益控制、曝光控制、伽玛校正、背景补偿和黑点校正等，所有彩色矩阵处理功能集成于芯片内。CMOS的高集成度使其在功耗、尺寸、系统成本方面具备优势，使得配备CMOS图像传感器的手机价格更亲民，使用方便，与PC机结合便于编辑，配合高性能打印机和计算机普及，市场需求量迅速增长。

CMOS成像器件主要由像敏单元阵列和MOS场效应管集成电路组成，集成在同一硅片上。像敏单元阵列是光电二极管阵列，分为线阵和面阵。图1展示的像敏单元阵列按H和V方向排列成方阵，每个单元在H、V方向上具有地址，可通过两个方向的地址译码器选择。每一列单元对应一个列放大器，其输出信号通过H方向地址译码控制器选择的模拟多路开关输出至输出放大器，放大后的信号送往A/D转换器进行模数转换。图中的时序信号发生器为传感器提供工作脉冲，受控于同步控制信号。

在CMOS图像传感器中，可以设置其他数字处理电路，如自动曝光、非均匀性补偿、白平衡、伽玛校正和黑电平控制。甚至可以集成具有运算和可编程功能的DSP器件，形成多功能器件。为了改善性能，实际器件结构中，光敏单元常与放大器集成，以提高灵敏度和信噪比。

CMOS图像传感器的工作流程复杂，包括像敏单元、行列开关、地址译码器和A/D转换器等部分。它们需按照特定程序协同工作。为了实现工作流程，需要设置时序脉冲，控制各部分的运行次序和适应各部分的电气性能。图2展示了CMOS图像传感器的典型工作流程。