詳解背照式CMOS傳感器結(jié)構(gòu)和原理

背照式CMOS傳感器詳細解讀

時代發(fā)展，技術(shù)進步。數(shù)碼相機的各種新技術(shù)層出不窮，導(dǎo)致消費者面對廠家宣傳或者是相機參數(shù)列表中的一些專業(yè)詞匯，一般都會感到非常難于理解，以致影響到購機前的判斷。所以我們數(shù)碼相機頻道特撰寫“拒絕專業(yè)術(shù)語”系列文章，力求用通俗易懂的文字為各位網(wǎng)友解釋常見又不太易懂的數(shù)碼相機技術(shù)專業(yè)術(shù)語，讓大家在購機前能清楚明白相關(guān)技術(shù)。本期就為大家講解一下現(xiàn)在出現(xiàn)率頗高的“背照式CMOS傳感器”，分析一下此技術(shù)是好是壞。

照片怎么來的？

相機的本質(zhì)價值就在于把我們?nèi)搜勰芸吹降木跋筠D(zhuǎn)化成可以保存欣賞的平面圖像，把輾轉(zhuǎn)即逝的瞬間變成永恒。在另一個角度來看，這是一種能量流動的方式，相機所做的工作就是將光能轉(zhuǎn)化到介質(zhì)上轉(zhuǎn)化為信息存儲起來。

其中膠片相機成像是依靠鹵化銀晶體的化學(xué)特性，即遇光就會發(fā)生化學(xué)變化，再通過沖洗等一系列過程得到影像，具體的細節(jié)本文不展開。

科技發(fā)展到了數(shù)碼化的時代，照片的存儲最終是以數(shù)字的格式，即是一連串的數(shù)值組成的文件。那究竟從自然界的光到數(shù)碼圖片文件，中間要經(jīng)過怎么樣的處理過程呢？

數(shù)碼照片是一些電路和軟件計算出來的結(jié)果

照片要以數(shù)碼的方式來表現(xiàn)，一個非常重要的步驟就是量化，也就是說我們需要將自然界的景象轉(zhuǎn)換成一種可以用數(shù)值精確衡量的方式來表達。實際上量化過程的核心部件是影像傳感器，它可以將傳到它身上的不同強弱、不同顏色的光線，通過轉(zhuǎn)化成可以感光二極管(photodiode)進行光電轉(zhuǎn)換成電荷或者是電壓信息，整個圖像傳感器點陣上所有的信息出來再到處理芯片生成數(shù)字格式的圖片。

CCD傳感器和CMOS傳感器

而現(xiàn)在普遍使用的兩種圖像傳感器就是大家經(jīng)常聽說到的CMOS和CCD傳感器了，為了讓大家最終更好地認識背照式CMOS傳感器，小編在此也簡單說一下兩種傳感器的異同以及優(yōu)缺點。如下圖所示，左邊為CCD傳感器的結(jié)構(gòu)，右邊的為CMOS傳感器的機構(gòu)，黃色的小方塊為像素點。

由圖示可以看出，CCD傳感器中每一行中每一個象素的電荷數(shù)據(jù)都會依次傳送到下一個象素中，由最底端部分輸出，再經(jīng)由傳感器邊緣的放大器進行放大輸出；而在CMOS傳感器中，每個象素都會鄰接一個放大器及A/D轉(zhuǎn)換電路，用類似內(nèi)存電路的方式將數(shù)據(jù)輸出。簡單說就是對待單個像素點上得到的電荷數(shù)據(jù)有不同方法，CCD是全部傳輸出來再統(tǒng)一處理，CMOS是先分別處理在傳出來。這兩種方式并不是人們憑空想象出來的，而是由CCD和CMOS的制作工藝決定的，因為CMOS器件內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)會有較高的失真，所以需要先做處理。