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CMOS图像传感器基础知识和参数理解「建议收藏」

CMOS图像传感器的工作原理:每一个 CMOS 像素都包括感光二极管(Photodiode)、浮动式扩散层(Floating diffusion layer)、传输电极门 (Transfer gate)、起放大作用的MOSFET、起像素选择开关作用的M0SFET.在 CMOS 的曝光阶段,感光二极管完成光电转换,产生信号电荷,曝光结束后,传输电极门打开,信号电荷被传送到浮动式扩散层,由起放大作用的MOSFET电极门来拾取,电荷信号转换为电压信号。所以这样的 CMOS 也就完成了光电转换、电荷电压转换、模拟数字转换的三大作用,通过它我们就能把光信号转化为电信号,最终得到数字信号被计算机读取,这样,我们就已经拥有了记录光线明暗的能力,但这还不够,因为我们需要色彩。现代彩色CMOS 的原理也很简单,直接在黑白图像传感器的基础上增加色彩滤波阵列(CFA),从而实现从黑白到彩色的成像。很著名的一种设计就是Bayer CFA(拜耳色彩滤波阵列)。一个很有趣的事就是,我们用来记录光影的 CMOS, 和我们用来输出光影的显示器,原理也刚好是向相反的,CMOS 把光转化为电信号最后以数字格式记录,显示器把解码的数字格式从电信号重新转化为光。光电之间的转换也就构成了我们人类数字影像的基础。

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