cmos图画传感器结构
CMOS图画传感器的像素结构现在首要有无源像素图画传感器（Passive Pixel Sensor，PPS）和有源像素图画传感器（Active Pixel Sensor，APS）两种，如图1所示。由于PPS信噪比低、成像质量差，所以现在绝大多数CMOS图画传感器选用的是APS结构。APS结构的像素内部包括一个有源器材。由于该扩大器在像素内部具有扩大和缓冲功用，具有杰出的消噪功用，且电荷不需求像CCD器材那样经过远距离移位抵达输出扩大器，因而避免了一切与电荷转移有关的CCD器材的缺点。
图1 CMOS的两种像素结构
由于每个扩大器仅在读出期间被激起，所以将经光电转化后的信号在像素内扩大，然后用X－Y地址方法读出，提高了固体图画传感器的灵敏度。APS像素单元有扩大器，它不受电荷转移功率的约束，速度快，图画质量较PPS得到了明显地改进。可是与PPS比较，APS的像素尺度较大、填充系数小，所规划的填充系数典型值为0.2～0.3。
一个典型的CMOS图画传感器的整体结构如图2所示。在同一芯片上集成有模拟信号处理电路、I（2）C操控接口、曝光／白平衡操控、视频时序发生电路、数字转化电路、行挑选、列挑选及扩大和光敏单元阵列。芯片上的模拟信号处理电路首要履行相关双采样（CorrelatedDouble Sampling，CDS）功用。芯片上的A／D转化器能够分为像素级、列级和芯片级几种状况，即每一个像素有一个A／D转化器，每一个列像素有一个A／D转化器，或许每一个感光阵列有一个A／D转化器。由于受芯片尺度的约束，所以像素级的A／D转化器不易完成。CMOS片内部供给了一系列操控寄存器，经过总线编程（如Pc总线）来对自增益、主动曝光、白色平衡、／校对等功用进行操控，编程简略、操控灵敏。直接输出的数字图画信号能够很方便地与后续处理电路接口，供数字信号处理器对其进行处理。
图2 CMOS芯片组成方框图
CMOS图画传感器阵列结构
下图所示的是CMOS像敏元阵列结构，它由水平移位寄存器、笔直移位寄存器和CMOS像敏元阵列组成。
（1一笔直移位寄存器：2一水平移位寄存器；3一水平扫描开关；4一笔直扫描开关；5一像敏元阵列；6一信号线；7一像敏元）
下图是CMOS摄像器材的原理框图。
如前所述，各MOS晶体管在水平缓笔直扫描电路的脉冲驱动下起开关效果。水平移位寄存器从左至右依次地接通起水平扫描效果的MOS晶体管，也便是寻址列的效果，笔直移位寄存器依次地寻址列阵的各行。每个像元由光敏二极管和起笔直开关效果的MOS晶体管组成，在水平移位寄存器发生的脉冲效果下依次接通水平开关，在笔直移位寄存器发生的脉冲效果下接通笔直开关，所以依次给像元的光敏二极管加上参阅电压（偏压）。被光照的二极管发生载流子使结电容放电，这便是积分期间信号的堆集进程。而上述接通偏压的进程一起也是信号读出进程。在负载上构成的视频信号巨细正比于该像元上的光照强弱。
cmos图画传感器商场
cmos图画传感器始于“摄影和录像使用”，盛行于“移动商场”，最近几年，又遭到高附加值下流商场的驱动。那么，未来哪些将成为cmos图画传感器的高增加范畴呢？消费类、无人机、机器人仍是VR？
cmos图画传感器具有体积小、功耗低一级优势，在cmos图画传感器范畴占有率到达90%。跟着背照式和仓库式技能等新式CMOS图画传感器技能的前进，以及双摄像头、3D摄像头连续呈现并成为智能手机的新卖点。再加上轿车、无人机、VR以及AR技能等新式商场的推进，cmos图画传感器正迎来新一轮的工业生长顶峰。
1、消费商场仍然占有主导位置
众所周知，移动端一直是cmos图画传感器重要的商场。据猜测，未来智能手机中将广泛选用双摄像头和3D摄像头，跟着这两种使用的遍及，CMOS无疑将迎来新一轮的迸发。一起这将驱动着cmos图画传感器工业发生变化，从成像质量到人机交互，这是一个从成像到传感和用户界面的大转变。
2、轿车是增加最快的细分商场
轿车电子是cmos图画传感器增加最快的细分商场，2015年全球销售额为4.8亿美元，占CMOS商场的4.8%，估计2020年销售额可达18亿美元，商场占比将到达11%。
ADAS体系的不断前进使得轿车上需求搭载后视、前视、盘绕视CMOS摄像头，以直接获取周围环境的图画信息，完成前向磕碰预警、车道违背警示、主动泊车、路况记载、车辆/行人/障碍物辨认、车内环境监控等功用。现在高端轿车ADAS体系包括5-8个摄像头，未来跟着无人驾驶技能的开展，轿车搭载的CMOS传感器数量有望超越10个。
3、医疗使用需求出现
传统的电荷耦合设备（CCD）图画传感器技能已不能满意医疗图画抓取使用的需求。cmos图画传感器凭仗其六大优势席卷医疗电子使用，首要优势包括：体系集成度更高、动力要求较低、图画抓取功用更为灵敏、界面智能化程度更高、动态规模更大、感光度更高。一些常用的医疗器械如医疗内窥镜均由于cmos图画传感器使得功能有大幅度提高。
ams的cmos图画传感器已经在以上这些范畴广泛使用，ams CEO Alexander Everke就曾猜测其他细分商场未来也有宽广的使用空间：“未来cmos图画传感器将在3D建模、AR/VR、手势、脸部辨认、3D扫描和游戏六大范畴迸发。”
下流需求旺盛，工业竞赛剧烈，在cmos图画传感器界占有重要位置的ams以一系列高功能的产品组合，并不断致力于技能创新的战略来面临。
4、面型图画传感器
包括CMV、CHR系列产品，广泛使用于工业视觉、科学研究、航天军事及医疗仪器相关范畴。
