利用CMOS 型光电变换器件可以做成CMOS 图像传感器,但采用CMOS 衬底直接受光信号照射产生并积蓄光生电荷的方式很少被采用,目前CMOS 图像传感器上使用的多是光敏元器件与CMOS 型放大器分离式的结构。CMOS 线型图像传感器结构,如图5-8 所示。
图5-8 CMOS 线型图像传感器结构(www.daowen.com)
由图5-8 可知,CMOS 线型图像传感器由光电二极管和CMOS 型放大器阵列以及扫描电路集成在一块芯片上制成。一个光电二极管和一个CMOS 型放大器组成一个像素。光电二极管阵列在受到光照时,便产生相应于入射光量的电荷,扫描电路实际上是移位寄存器。CMOS 型光电变换器件只有光生电荷产生和积蓄功能,而无电荷转移功能。为了从图像传感器输出图像的电信号,必须另外设置“选址”作用的扫描电路。扫描电路以时钟脉冲的时间间隔轮流给CMOS 型放大器阵列的各个栅极加上电压,CMOS 型放大器轮流进入放大状态,将光电二极管阵列产生的光生电荷放大输出,输出端就可以得到一串反映光电二极管受光照情况的模拟脉冲信号。
CMOS 面型图像传感器则是由光电二极管和CMOS 型放大器组成的二维像素矩阵,并分别设有X-Y 水平与垂直选址扫描电路。水平与垂直选址扫描电路发出的扫描脉冲电压,由左到右,由上到下,分别使各个像素的CMOS 型放大器处于放大状态,二维像素矩阵面上各个像素的光电二极管光生和积蓄的电荷依次放大输出。
CMOS 图像传感器的最大缺点是:在MOSFET 的栅漏区之间的耦合电容会把扫描电路的时钟脉冲也耦合为漏入信号,造成图像的“脉冲噪声”;MOSFET 的漏区与光电二极管相近,一旦信号光照射到漏区,就会产生光生电荷向各处扩散,形成漏电流,再生图像时会出现纵线状拖影。不过,可以通过配置一套特别的信号处理电路消除这些干扰。
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