第6章_CCD和COMS成像器件.ppt

6.6.2 光电门+FD方式 1）Tx为低电平，行复位线为低电平，光照射到MOS二极管上，光电荷积累在MOS的势阱中，进行光电信号积累。 2）在光电信号积累的同时，进行上一帧积累信号的读出。行选择线为高电平， 该行的信号电压通过放大晶体管放大，加在该行的负载晶体管上， 然后水平移位缓存器依次开启，把该行的信号电压输出。 3）该行信号输出完毕后，待该行的储存时间到了，行复位线为高脉冲电平，把上一帧积累在FD处的信号电荷抽走到电源VDD中去，。 4）把行复位线为低电平，准备接受新的电荷包。 5）Tx为高电平，把积累在MOS二极管的信号电荷包转移到FD中。转移完成后，Tx变为低电平，准备进行新一帧的信号积累，回到1）的状态。 6.6.3 掩埋型光电二极管+FD方式 1）行读出线为低电平，行复位线为低电平，光照射到PN二极管上，光电荷积累在PN的势阱中，进行光电信号积累。 2）在光电信号积累的同时，进行上一帧积累信号的读出。行选择线为高电平， 该行的信号电压通过放大晶体管放大，加在该行的负载晶体管上， 然后水平移位缓存器依次开启，把该行的信号电压输出。 3）该行信号输出完毕后，待该行的储存时间到之前，行复位线为高脉冲电平，把上一帧积累在FD处的信号电荷抽走到电源VDD中去，。 4）把行复位线为低电平，准备接受新的电荷包。 5）行读出线为高电平，把积累在MOS二极管的信号电荷包转移到FD中。转移完成后，行读出线变为低电平，准备进行新一帧的信号积累，回到1）的状态。 各像素构造的特征比较 从感光产生信号的基本动作来看，CMOS图像传感器与CCD图像传感器相同，但是从摄影面配置的像素取出信号的方式与构造来看，两者却有很大的差异。 CCD使用与LSI相差甚远的制造工艺，CMOS图像传感器的制造则是基于CMOS LSI制造工艺。 若考虑相同的用途，感光度或噪声等影响画质的因素成为大家最感兴趣的内容。本节将CMOS与CCD图像传感器比较，同时介绍CMOS图像传感器的特征。 6.8 CMOS与CCD图像器件的比较 1.动作方式与构造的差异 CCD图像传感器，入射光产生的信号电荷不经过放大，直接利用CCD具有的转移功能运送到输出电路，在输出电路放大信号电压输出。 CMOS图像传感器是通过使各像素具有放大功能的电路将光电转换的信号电荷放大，然后各像素再利用XY地址方式进行选择，取出信号电压或电流。 CCD图像传感器直接传送信号电荷，容易受到漏光噪声的影响，CMOS图像传感器则在像素内放大信号电荷，所以不易在信号传达路径中受到噪声的影响。 CCD图像传感器只能将信号依照像素的排列顺序输出. 由于CMOS图像传感器的各像素的信号利用选择的方式取出，取出的顺序易改变，具有较高的扫描自由度。 CMOS图像传感器则与开关与像素排列无关，容易控制。 像素的构造也必然有所差异. CCD图像传感器的像素构造，从功能来看，是由进行光电转换、储存信号电荷的光电二极管、将信号电荷送至垂直CCD的读出栅极，以及转移信号电荷的垂直CCD所构成，彼此间不分离地电性连续形成。 CMOS图像传感器是由光电二极管与接收放大、选择与复位的MOS晶体管等个别的元件所构成，各自拥有功能的元件，可以在像素内绝缘分离而利用配线进行连接，并可使用与CMOS LSI相同的电路符号表示像素的构造。 2．CCD与CMOS图像器件的特性比较 3． 制造过程与片上系统 由于CMOS图像传感器的制造工艺是基于CMOS LSI制造工艺，因此不需要改变制造工艺，易于在同一芯片上装入图像传感器外的其他功能。用于图像传感器的片上系统(system on chip)，可装入照相机信号处理或是图像处理的功能。 由于CCD图像传感器采用不同于CMOS LSI制造工艺形成，难以装入CMOS电路，一般认为CMOS图像传感器具有可拓宽应用范围的优势。 也许不能说是相互对照，但在这里同样采用连续扫描方式CCD图像传感器取1／4型33万像素，CMOS图像传感器则取1／3型33万像素。 4．电源 由于CCD图像传感器对垂直CCD和水平CCD的电容群，以较大的电压振幅驱动，而且在FD放大器上必须施加较高的电源电压，因此消耗电力大. CMOS图像传感器在这一点有它的优势。 如果只关注电源方面，CMOS图像传感器必然比CCD图像传感器便于使用。 5．储存的同时性 CCD图像传感器将同一时期内入射光电二极管的光，转换成信号电荷进行储存之后，并将所有的像素信号电荷同时读出至垂直CCD。利用以上的方式，结合电子快门，即使是高速移动的物体，仍可在瞬间进行拍摄。 根据CMOS图像传感器的基本动作方式，输出信号的各 像素