图像传感器的龙象之争.ppt

图像传感器的龙象之争 CCD与CMOS 目录 一、图像传感器简介 1.简介 二、CCD 2.结构与工作原理 3.分类 1.简介 三、CMOS 2.结构与工作原理 3.分类 四、CCD与CMOS的对比 五、图像传感器的应用与发展趋势 图像传感器（ image transducer ），是指能感受光学图像信息并转换成可用输出信号的传感器，也是组成数字摄像头的重要组成部分。根据元件的不同，可以分为CCD (Charge-Coupled Devices)和CMOS （Complementary Metal Oxide Semiconductor）两大类。 一、图像传感器简介 贝尔实验室的George Smith和Willard Boyle将发明了的CCD原型 现代CCD芯片外观 二、CCD 电荷耦合器件(Charge-Coupled Devices)简称 CCD，是1970年由美国贝尔实验室首先研制出来的新型固体器件。作为MOS技术的延伸而产生的一种半导体器件。 1.简介 由于CCD具有光电转换、信息存储、延时和将电信号按顺序传送等功能,且集成度高、功耗低,因此得到飞速发展,是图像采集及数字化处理必不可少的关键器件,广泛应用于科学、教育、医学、商业、工业、军事和消费领域。 二、CCD 感光二极管（Photodiode） 并行信号寄存器（Shift Register） -用于暂时储存感光后产生的电荷 串行信号寄存器（Transfer Register） -用于暂时储存并行积存器的模拟信号并将电荷转移放大 信号放大器-用于放大微弱电信号 模/数转换器-将放大的电信号转换 成数字信号 2.结构与工作原理 二、CCD 每个感光元件对应图像传感器中的一个像素点，由于感光元件只能感应光的强度，无法捕获色彩信息，因此彩色CCD图像传感器必须在感光元件上方覆盖彩色滤光片。 二、CCD 最常用的做法是覆盖RGB红绿蓝三色滤光片，以1：2：1的构成由四个像点构成一个彩色像素（即红蓝滤光片分别覆盖一个像点，剩下的两个像点都覆盖绿色滤光片），采取这种比例的原因是人眼对绿色较为敏感。 二、CCD CCD 光信息 电脉冲 脉冲只反映一个感光元件的受光情况 输出脉冲的顺序可以反映一个感光元件的位置 完成图像传感 脉冲幅度的高低反映该感光元件受光照的强弱 二、CCD CCD从功能上可分为线阵CCD和面阵CCD两大类。 二、CCD 二、CCD 面型CCD图像传感器由感光区、信号存储区和输出转移部分组成。 左图所示结构由行扫描电路、垂直输出寄存器、感光区和输出二极管组成。行扫描电路将光敏元件内的信息转移到水平（行）方向上，由垂直方向的寄存器将信息转移到输出二极管，输出信号由信号处理电路转换为视频图像信号。 线型应用于影像扫瞄器及传真机上，而面型主要应用于数码相机（DSC）、摄录影机、监视摄影机等多项影像输入产品上。 二、CCD 三、CMOS 1.简介 CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor），互补金属氧化物半导体，电压控制的一种放大器件。是组成CMOS数字集成电路的基本单元。 1970年，CMOS图像传感器在NASA的喷气推进实验室制造成功。 1997年，英国爱丁堡VLSI Version公司首次实现CMOS图像传感器的商品化。 现代CMOS芯片外观 专家们认为，21世纪初全球CMOS图像传感器市场将在PC摄像机、移动通信市场、数码相机、摄像机市场市场等领域获得大幅度增长，在未来的几年时间内，在130 万像素至200万像素之下的产品中，将开始以CMOS传感器为主流。以小型化和低功耗CMOS图像传感器为核心的摄像机正在成为消费类产品的主流，上述领域将为图像传感器市场带来巨大发展。 三、CMOS 2.结构与工作原理 CMOS图像传感器芯片结构框图 CMOS图像传感器像素阵列 三、CMOS CMOS感光元件的构成比较复杂，除处于核心地位的感光二极管之外，它还包括放大器与模数转换电路，每个像素点的构成为一个感光二极