1、相机cmos是什么

CMOS是互补金属氧化物半导体的首字母缩写。图像传感器是相机中最重要的部分，而CMOS图像传感器也是图像传感器中最新，功能最强大的类型。CMOS传感器具有像素级的电路，也就是说传感器上的每个像素同时被读取和传输，为芯片准备电压。

然后，芯片使用放大器、噪声校正和数字化等附加技术将电压转换为数字数据。这意味着CMOS传感器不需要单独的图像处理器。由于CMOS传感器能够比CCD更快地将视觉信息转换为数字数据，因此它们需要更少的功率，大大延长了生命周期。然而，传感器上的额外技术会限制了像素捕获光线的能力，所以最终图像的视觉清晰度通常较差。

CCD和CMOS的区别

CCD和CMOS是数码摄像机中使用的两种类型的图像传感器。他们的技术不一样，拍出来的图像质量也不一样。CCD传感器中的像素致力于捕捉光线，因此图像的质量会更高，但也会导致相机效率降低。CMOS传感器通过将各种技术集成到芯片中，将视觉信息转换为数字数据，从而在芯片处理时将其转换为数字数据。这使得该传感器非常高效，不过拍出来的图像就差一点。

2、CMOS图像传感器都有那些种类_cmos是什么传感器

CMOS图像传感器的厂家有：

OV

APTINA

SONY

CMOS图像传感器是一种典型的固体成像传感器，与CCD有着共同的历史渊源。CMOS图像传感器通常由像敏单元阵列、行驱动器、列驱动器、时序控制逻辑、AD转换器、数据总线输出接口、控制接口等几部分组成这几部分通常都被集成在同一块硅片上。其工作过程一般可分为复位、光电转换、积分、读出几部分。

在CMOS图像传感器芯片上还可以集成其他数字信号处理电路，如AD转换器、自动曝光量控制、非均匀补偿、白平衡处理、黑电平控制、伽玛校正等，为了进行快速计算甚至可以将具有可编程功能的DSP器件与CMOS器件集成在一起，从而组成单片数字相机及图像处理系统。

1963年Morrison发表了可计算传感器，这是一种可以利用光导效应测定光斑位置的结构，成为CMOS图像传感器发展的开端。1995年低噪声的CMOS有源像素传感器单片数字相机获得成功。

CMOS图像传感器具有以下几个优点:1)、随机窗口读取能力。随机窗口读取操作是CMOS图像传感器在功能上优于CCD的一个方面，也称之为感兴趣区域选取。此外，CMOS图像传感器的高集成特性使其很容易实现同时开多个跟踪窗口的功能。2)、抗辐射能力。总的来说，CMOS图像传感器潜在的抗辐射性能相对于CCD性能有重要增强。3)、系统复杂程度和可靠性。采用CMOS图像传感器可以大大地简化系统硬件结构。4)、非破坏性数据读出方式。5)、优化的曝光控制。值得注意的是，由于在像元结构中集成了多个功能晶体管的原因，CMOS图像传感器也存在着若干缺点，主要是噪声和填充率两个指标。鉴于CMOS图像传感器相对优越的性能，使得CMOS图像传感器在各个领域得到了广泛的应用。

3、CMOS图像传感器_cmos图像传感器排名

CMOS图像传感器的研究起始于20世纪60年代末，由于当时受工艺技术的限制，直到90年代初才发展起来，至今已研制出三大类CMOS图像传感器,即CMOS无源像素传感器(CMOSPassivePixelSensor简称CMOS-PPS)、CMOS有源像素传感器(CMOSActivePixelSensor简称CMOS-APS)和CMOS数字像素传感器(CMOSDigitalPixelSensor简称CMOS-DPS)。在此基础上又问世了CMOS视觉传感器(CMOSVisualSensor)、CMOS应力传感器(CMOSStressSensor)、对数极性CMOS传感器(Log-PolarCMOSSensor)、CMOS视网膜传感器(CMOSRetinalSensor)、CMOS凹型传感器(CMOSFoveatedSensor)、对数变换CMOS图像传感器(Logarithmic-ConvertingCMOSImageSensor)、轨对轨CMOS有源像素传感器(Rail-to-RailCMOSActivePixelSensor)、单斜率模式CMOS图像传感器(SingleSlopemodeCMOSImageSensor)和CMOS指纹图像传感器(CMOSFingerffingSensor)、FoveonX3全色CMOS图像传感器、VMISCMOS图像传感器。

CMOS-DPS不像CMOS-PPS和CMOS-APS的模／数(A／D)转换是在像素外进行，而是将模／数(A／D)转换集成在每一个像素单元里，每一像素单元输出的是数字信号，该器件的优点是高速数字读出，无列读出噪声或固定图形噪声，工作速度更快，功耗更低。

CMOS图像传感器具有多种读出模式。整个阵列逐行扫描读出是一种普通的读出模式，这种读出方式和CCD的读出方式相似。窗口读出模式是一种针对与关心窗口内像素信息进行局部读出的模式，这种读出模式提高了读出效率。跳跃式读出模式，就是如同SuperCCD一样，以降低分辨率为代价，提高了读出速率，采用每隔一个或多个像素读出的模式。

4、全面详细解析CMOS和CCD图像传感器

CMOS和CCD图像传感器有什么区别？在智能制造，自动化等设备中，离不开机械视觉，而说起机器视觉，一定少不了图像传感器。几十年来，CCD和CMOS技术，一直在争夺图像传感器的优势。那么这两种传感器有什么区别？今天我们就来分享一下。

CCD VS CMOS

首先我们要明确CMOS和CCD代表啥意思。

CMOS其实是Complementary Metal Oxide Semiconductor的简称，中文称为互补金属氧化物半导体。而CCD是Charge-Coupled Device的简称，含义是电荷耦合器件。是不是觉得很拗口？还是CMOS和CCD更顺耳。

CCD传感器的名称来源于捕获图像后如何读取电荷。利用特殊的制造工艺，传感器能够在不影响图像质量的情况下传输累积的电荷。整个像素区域可以看作是个矩阵，每个矩阵单元就是一个像素。

01、CMOS和CCD的微观结构

CCD的基本感光单元，是金属氧化物半导体电容器（MOS= Metal Oxide Semiconductor Capacity），它用作光电二极管和存储设备。

典型的CCD器件有四层：（a）底部掺杂硼的硅衬底（Silicon Substrate）、（b）沟道停止层（Channel Stop）、（c）氧化层（Silicon Dioxide）和（d）用于控制的栅电极（Polysilicon Gate Electrode）。当栅极电压高时，氧化层下方会产生势能阱（Potential Well）。传入的光子可以激发势阱中的电子，这些电子可以被收集和引导，周围的掺杂区可防止受激电子泄漏。

使用CCD相机生成图像，可分为四个主要阶段或功能：通过光子与器件光敏区域相互作用产生电荷、收集和存储释放的电荷、电荷转移和电荷测量。

①信号电荷的产生：CCD工作过程的第一步是电荷的产生。CCD可以将入射光信号转换为电荷输出，依据的是半导体的内光电效应（光伏效应）。

②信号电荷的存储：CCD工作过程的第二步是信号电荷的收集，就是将入射光子激励出的电荷收集起来成为信号电荷包的过程。

③信号电荷的传输（耦合）：CCD工作过程的第三步是信号电荷包的转移，就是将所收集起来的电荷包从一个像元转移到下一个像元，直到全部电荷包输出完成的过程。

④信号电荷的检测：CCD工作过程的第四步是电荷的检测，就是将转移到输出级的电荷转化为电流或者电压的过程。

CMOS微观结构：和CCD最大的区别在于电荷的传输方式不同，CMOS使用金属导线传递。CMOS像元工作示意图。传感器像素（一个反向偏置的二极管）连接到读出芯片中的像素电子元件。

02、CMOS和CCD传感器工作原理

CMOS外观：包含像元，数字逻辑电路，信号处理器，时钟控制器等。

CCD外观：包含水平和垂直移位寄存器，以及用于水平和垂直移位寄存器的时钟控制器，还有输出放大器等。把这两种传感器抽象一下，有下面这两张电路图。

CCD传感器示意图。CCD本质上是一个大阵列的半导体“桶”，可以将传入的光子转换为电子并保持累积的电荷。这些电荷，可以被垂直移位寄存器，向下转移到水平移位寄存器，水平移位寄存器可以将电荷转换为电压并输出。

CMOS传感器示意图。互补金属氧化物半导体设计不是传输电荷桶，而是立即将电荷转换为电压，并在微线上输出电压。

CMOS图像传感器工作示意图。CCD在过程结束时将电荷转换为电压，而CMOS传感器则在开始时执行此转换（因为各像元内包含电压转换器）。然后可以通过紧凑、节能的微型电线输出电压。

全幅CCD是结构最简单的传感器，可以以非常高的分辨率生产。它们只有一个单线传输寄存器作为缓冲器，不能通过传感器控制设置快门速度。因此，传感器必须位于机械快门后面，因为光敏传感器表面只能在曝光时间内暴露在光线下。全幅CCD主要用于科学和天文学中的摄影目的。

在曝光时间结束时，来自传感器单元的电荷同时传输到所有像素的中间存储器，并通过垂直和水平位移从那里读出。行间传输CCD的优势在于它们可以快速、完全地从传感器单元接收图像信息，中间存储不需要机械锁。这种设计的缺点是，传感器的填充系数较低，这会导致对光的敏感度降低，或在低光下更容易产生噪声。

曝光后，存储的图像或单元中的电荷会非常迅速地转移到转移寄存器中。然后以与全帧CCD相同的方式从传输寄存器读取电荷。

结合了行间和全幅CCD原理。通过这种结构，有源传感器单元的电荷可以非常快速地传输到中间存储单元，并从那里同样快速地传输到完全不透光的传输寄存器。关于CCD工作原理，有一个经典的区域雨水测量比喻。

CCD串行读出方式，可以用桶旅测量区域雨量来示意。其中落在桶阵列上的降雨强度可能因地而异，与成像传感器上的入射光子相似，这些桶在积分期间收集了不同数量的信号（水），桶在传送带上向代表串行寄存器（Serial Bucket Array）的一排空桶传送。一整排存储桶被并行移动到串行寄存器的存储库中。

串行移位和读出操作，其中描绘了每个桶中累积的雨水被顺序转移到校准的测量容器中，这类似于CCD输出放大器。当串行传送带上所有容器的内容物按顺序测量完毕后，另一列并行班次（Parallel Register Shift）将下一行收集桶的内容物转移到串行记录容器中，重复该过程，直到每个桶（像素）的内容物都测量完毕。

03、结论

有了前面的了解，我们就直接给出结论了。CCD和CMOS传感器之间的主要区别在于处理每个像素的方式：CCD将光生电荷从一个像素移动到另一个像素，并在输出节点将其转换为电压。CMOS成像器，在每个像素上使用多个晶体管，将每个像素内的电荷转换为电压，以使用更传统的导线放大和移动电荷。

CCD和CMOS传感器的区别：CCD像元产生的电荷，需要先寄存在垂直寄存器中，然后分行传送到水平寄存器，最后单独依次测量每个像元的电荷并放大输出信号。而CMOS传感器，则可以在每个像元中产生电压，然后通过金属线，传送到放大器输出，速度更快。

CCD将光生电荷从一个像素移动到另一个像素，并在输出节点将其转换为电压。CMOS成像器，在每个像素上使用多个晶体管，将每个像素内的电荷转换为电压，以使用更传统的导线放大和移动电荷。

CCDVSCMOS。

CMOS比CCD有一些明显的优势：

CMOS传感器具有比CCD更快的数据检索速度。在CMOS中，每个像素都单独放大，而不是在CCD中的公共端节点处理数据。这意味着每个像素都有自己的放大器，处理器消耗的噪声可以在像素级调低，然后放大以获得更高的清晰度，而不是在端节点一次性放大每个像素的原始数据。

CMOS传感器更节能且生产成本更低。它们可以通过重新利用现有的半导体来构建。与CCD中的高压模拟电路相比，这些也使用更少的功率。CCD传感器的图像质量优于CMOS传感器。然而，CMOS传感器在功耗和价格等方面优于CCD传感器。

一文读懂CMOS图像传感器

1873年，科学家约瑟·美（Joseph May）及伟洛比·史密夫（WilloughbySmith）就发现了硒元素结晶体感光后能产生电流，由此，电子影像发展开始，随着技术演进，图像传感器性能逐步提升。1.20世纪50年代——光学倍增管（Photo Multiplier Tube，简称PMT）出现。2.1965年—1970年，IBM、Fairchild等企业开发光电以及双极二极管阵列。3.1970年，CCD图像传感器在Bell实验室发明，依靠其高量子效率、高灵敏度、低暗电流、高一致性、低噪音等性能，成为图像传感器市场的主导。4.90年代末，步入CMOS时代。

国际空间站使用CCD相机

1.1997年，卡西尼国际空间站使用CCD相机（广角和窄角）。

2.美国宇航局局长丹尼尔戈尔丁称赞CCD相机“更快，更好，更便宜”；声称在未来的航天器上减少质量，功率，成本，都需要小型化相机。而电子集成便是小型化的良好途径，而基于MOS的图像传感器便拥有无源像素和有源像素（3T）的配置。

图像传感器的历史沿革——CMOS图像传感器

1.CMOS图像传感器使得“芯片相机”成为可能，相机小型化趋势明显。

2.2007年，Siimpel AF相机模型的出现标志着相机小型化重大突破。

3.芯片相机的崛起为多个领域（车载，军工航天、医疗、工业制造、移动摄影、安防）等领域的技术创新提供了新机遇。

CMOS图像传感器走向商业化

1.1995年2月，Photobit公司成立，将CMOS图像传感器技术实现商业化。

2.1995-2001年间，Photobit增长到约135人，主要包括：私营企业自筹资金的定制设计合同、SBIR计划的重要支持（NASA/DoD）、战略业务合作伙伴的投资，这期间共提交了100多项新专利申请。

3.CMOS图像传感器经商业化后，发展迅猛，应用前景广阔，逐步取代CCD成为新潮流。

CMOS图像传感器的广泛应用

2001年11月，Photobit被美光科技公司收购并获得许可回归加州理工学院。与此同时，到2001年，已有数十家竞争对手崭露头角，例如Toshiba，STMicro，Omnivision，CMOS图像传感器业务部分归功于早期的努力促进技术成果转化。后来，索尼和三星分别成为现在全球市场排名第一，第二。后来，Micron剥离了Aptina，Aptina被ON Semi收购，目前排名第4。CMOS传感器逐渐成为摄影领域主流，并广泛应用于多种场合。

CMOS图像传感器发展历程

70年代：Fairchild，80年代：Hitachi，80年代初期：Sony，1971年：发明FDA&CDS技术。80年中叶：在消费市场上实现重大突破；1990年：NHK/Olympus，放大MOS成像仪（AMI)，即CIS，1993年：JPL,CMOS有源像素传感器，1998年：单芯片相机，2005年后：CMOS图像传感器成为主流。

CMOS图像传感器技术简介

CMOS图像传感器

CMOS图像传感器（CIS）是模拟电路和数字电路的集成。主要由四个组件构成：微透镜、彩色滤光片（CF）、光电二极管（PD）、像素设计。

1.微透镜：具有球形表面和网状透镜；光通过微透镜时，CIS的非活性部分负责将光收集起来并将其聚焦到彩色滤光片。

2.彩色滤光片（CF）：拆分反射光中的红、绿、蓝（RGB）成分，并通过感光元件形成拜尔阵列滤镜。

3.光电二极管（PD）：作为光电转换器件，捕捉光并转换成电流；一般采用PIN二极管或PN结器件制成。

4.像素设计：通过CIS上装配的有源像素传感器（APS）实现。APS常由3至6个晶体管构成，可从大型电容阵列中获得或缓冲像素，并在像素内部将光电流转换成电压，具有较完美的灵敏度水平和的噪声指标。

Bayer阵列滤镜与像素

1.感光元件上的每个方块代表一个像素块，上方附着着一层彩色滤光片（CF），CF拆分完反射光中的RGB成分后，通过感光元件形成拜尔阵列滤镜。经典的Bayer阵列是以2x2共四格分散RGB的方式成像，Quad Bayer阵列扩大到了4x4，并且以2x2的方式将RGB相邻排列。公众号《机械工程文萃》，工程师的加油站！

2.像素，即亮光或暗光条件下的像素点数量，是数码显示的基本单位，其实质是一个抽象的取样，我们用彩色方块来表示。

3.图示像素用R（红）G（绿）B（蓝）三原色填充，每个小像素块的长度指的是像素尺寸，图示尺寸为0.8μm。

Bayer阵列滤镜与像素

滤镜上每个小方块与感光元件的像素块对应，也就是在每个像素前覆盖了一个特定的颜色滤镜。比如红色滤镜块，只允许红色光线投到感光元件上，那么对应的这个像素块就只反映红色光线的信息。随后还需要后期色彩还原去猜色，最后形成一张完整的彩色照片。感光元件→Bayer滤镜→色彩还原，这一整套流程，就叫做Bayer阵列。

前照式（FSI）与背照式（BSI）

早期的CIS采用的是前面照度技术FSI（FRONT-SIDE ILLUMINATED），拜尔阵列滤镜与光电二极管（PD）间夹杂着金属（铝，铜）区，大量金属连线的存在对进入传感器表面的光线存在较大的干扰，阻碍了相当一部分光线进入到下一层的光电二极管（PD），信噪比较低。技术改进后，在背面照度技术BSI（FRONT-SIDE ILLUMINATED）的结构下，金属（铝，铜）区转移到光电二极管（PD）的背面，意味着经拜尔阵列滤镜收集的光线不再众多金属连线阻挡，光线得以直接进入光电二极管；BSI不仅可大幅度提高信噪比，且可配合更复杂、更大规模电路来提升传感器读取速度。

CIS参数——帧率

帧率（Frame rate）：以帧为单位的位图图像连续出现在显示器上的频率，即每秒能显示多少张图片。而想要实现高像素CIS的设计，很重要的一点就是Analog电路设计，像素上去了，没有匹配的高速读出和处理电路，便无办法以高帧率输出出来。

索尼早于2007年chuan'gan发布了首款Exmor传感器。Exmor传感器在每列像素下方布有独立的ADC模数转换器，这意味着在CIS芯片上即可完成模数转换，有效减少了噪声，大大提高了读取速度，也简化了PCB设计。

CMOS图像传感器的应用

CMOS图像传感器全球市场规模

2017年为CMOS图像传感器高增长点，同比增长达到20%。2018年，全球CIS市场规模155亿美元，预计2019年同比增长10%，达到170亿美元。目前，CIS市场正处于稳定增长期，预计2024年市场逐渐饱和，市场规模达到240亿美元。

CIS应用——车载领域

1.车载领域的CIS应用包括：后视摄像（RVC)，全方位视图系统（SVS)，摄像机监控系统（CMS），FV/MV，DMS/IMS系统。

2.汽车图像传感器全球销量呈逐年增长趋势。

3.后视摄像（RVC）是销量主力军，呈稳定增长趋势，2016年全球销量为5100万台，2018年为6000万台，2019年达到6500万台，2020年超过7000万台。

4.FV/MV全球销量增长迅速，2016年为1000万台，2018年为3000万台，此后，预计FV/MV将依旧保持迅速增长趋势，019年销量4000万台，2021达7500万台，直逼RVC全球销量。

车载领域——HDR技术方法

1.HDR解决方案，即高动态范围成像，是用来实现比普通数位图像技术更大曝光动态范围。

2.时间复用。相同的像素阵列通过使用多个卷帘（交错HDR）来描绘多个边框。好处：HDR方案是与传统传感器兼容的最简单的像素技术。缺点：不同时间发生的捕获导致产生运动伪影。

3.空间复用。单个像素阵列帧被分解为多个，通过不同的方法捕获：1.像素或行级别的独立曝光控制。优点：单帧中的运动伪影比交错的运动伪影少。缺点：分辨率损失，且运动伪影仍然存在边缘。2.每个像素共用同一微透镜的多个光电二极管。优点：在单个多捕获帧中没有运动伪影；缺点：从等效像素区域降低灵敏度。

4.非常大的全井产能。