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隨著ccd應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，其缺點(diǎn)也逐漸暴露出來(lái)。ccd光敏單元陣列與驅(qū)動(dòng)電路和信號(hào)處理電路難以集成，難以處理一些模擬和數(shù)字功能。因此，人們開始使用最有前途的標(biāo)準(zhǔn)cmos工藝的圖像傳感器，即cmos圖像傳感器。
cmos圖像傳感器市場(chǎng)發(fā)展非常迅速，正逐漸成為熱門市場(chǎng)。使用進(jìn)一步改進(jìn)的cmos技術(shù)，與相機(jī)和。;更高的分辨率和幀率、更高的感光度和更低的成本，提供低噪聲的成像效果。為了提高cmos圖像傳感器的質(zhì)量，應(yīng)該提高靈敏度，減少雜波。
1.片上透鏡
采用這項(xiàng)技術(shù)后，cmos可以將更多的光線集中在光電二極管上，提高其靈敏度。微透鏡具有最適合捕捉光線的凸面形狀。它們以陣列形式分布在cmos圖像傳感器表面，每個(gè)微透鏡對(duì)應(yīng)一個(gè)像素。雖然增加了每英寸的像素，但圖像傳感器的聚光效率也顯著提高。這種增強(qiáng)擴(kuò)展了高靈敏度信號(hào)的輸出范圍。
2.照明結(jié)構(gòu)
通常，cmos圖像傳感器的入射光的投影方向是前照明結(jié)構(gòu)。由于入射光在到達(dá)像素中的光電二極管之前要經(jīng)過(guò)硅襯底表面的金屬線和晶體管，所以部分光被反射，阻礙了片上透鏡的發(fā)光過(guò)程，降低了靈敏度。
在背照模式下，金屬電路和晶體管被移到硅襯底的另一側(cè)，入射光通過(guò)微透鏡和彩色濾光片直接到達(dá)光電二極管，減少了對(duì)光照的阻礙，大大增加了進(jìn)入每個(gè)像素的光線。既能提高靈敏度，又能減少雜波，明顯改善信號(hào)質(zhì)量。同時(shí)也減少了光學(xué)視角響應(yīng)導(dǎo)致的感光度下降、噪點(diǎn)和像素缺失導(dǎo)致的畫質(zhì)下降和s/n下降等問(wèn)題。
3.低雜波讀出電路
固定模式噪聲來(lái)自不同像素放大器之間不平衡的信號(hào)增強(qiáng)。為了消除這種噪聲，使用降噪電路讀取固定模式噪聲的量，然后消除噪聲，提供無(wú)噪聲的光信號(hào)，大大降低了固定模式噪聲和隨機(jī)噪聲對(duì)圖像的干擾。
4.減少暗電流
暗電流是由cmos上的微晶缺陷或漏電流引起的，在長(zhǎng)時(shí)間曝光、像素電荷長(zhǎng)期積累、cmos溫度升高的情況下也會(huì)產(chǎn)生噪聲。因此，為了加強(qiáng)半導(dǎo)體工藝的管理，減少這類缺陷，采用了在cmos底部的硅晶體中植入光電二極管的方法，以降低噪聲出現(xiàn)的概率和暗電流引起的噪聲干擾。
5、多路輸出
與ccd相比，cmos最突出的優(yōu)點(diǎn)是xy尋址，電荷讀取速度快，方便多路同時(shí)輸出。因?yàn)閏cd通過(guò)水平移位寄存器電荷是讀出的，所以可以分成兩部分，實(shí)現(xiàn)雙通道并行輸出的高速。但目前技術(shù)的難點(diǎn)在于量產(chǎn)的難度和水平寄存器的良品率低。
6.并行模數(shù)轉(zhuǎn)換
一般cmos傳感器的a/d轉(zhuǎn)換在cds(相關(guān)雙采樣)之后，由所有列共享，而列并行a/d轉(zhuǎn)換在cds之后，每列像素都有單獨(dú)的a/d轉(zhuǎn)換器，盡可能縮短模擬處理的距離，從而保證較高的信號(hào)轉(zhuǎn)換速度，最大限度地降低模擬處理過(guò)程中信號(hào)噪聲造成的圖像質(zhì)量。
7、像素排列技術(shù)
a，它通過(guò)將每個(gè)像素旋轉(zhuǎn)45°來(lái)增加每個(gè)像素的感光面積，提高感光度。
b .增強(qiáng)型處理器執(zhí)行插值算法以提高成像器的清晰度。通過(guò)插值算法，cmos傳感器的每個(gè)像素周圍的四個(gè)光電二極管(像素)作以產(chǎn)生一個(gè)新的像素。
目前像素排列技術(shù)有三種::全像素排列、像素空間偏移和像素傾斜45度。其中，以45度角排列像素的技術(shù)和插值算法技術(shù)大大提高了cmos成像器的靈敏度和分辨率，解決了cmos在專業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的主要瓶頸。
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