CMOS 圖像傳感器是一種光學傳感器，是攝像頭模組的核心元器件，對攝像頭的光線感知和圖像質量起到了關鍵的影響。

    隨著工藝的進步，CMOS圖像傳感器（CIS）技術確實取得了顯著的進展，其性能得到了極大的改善。已經趕上或超越CCD，再加上CMOS圖像傳感器在工藝上能很大程度與傳統CMOS芯片兼容，它已經成為相機的主流傳感器類型。

基本介紹

CMOS是Complementary Metal Oxide Semiconductor(互補金屬氧化物半導體)的縮寫。它是指制造大規模集成電路芯片用的一種技術或用這種技術制造出來的芯片，是電腦主板上的一塊可讀寫的RAM芯片。因為可讀寫的特性，所以在電腦主板上用來保存BIOS設置完電腦硬件參數后的數據，這個芯片僅僅是用來存放數據的。

在CMOS圖像傳感器芯片上還可以集成其他數字信號處理電路，如AD轉換器、自動曝光量控制、非均勻補償、白平衡處理、黑電平控制、伽瑪校正等，為了進行快速計算甚至可以將具有可編程功能的DSP器件與CMOS器件集成在一起，從而組成單片數字相機及圖像處理系統。

圖像傳感器整體架構

CMOS圖像傳感器本質是一塊芯片，主要包括:感光區陣列(Bayer陣列，或叫像素陣列)、時序控制、模擬信號處理以及模數轉換等模塊。其中，各塊的作用分別為

像象素陣列:完成光電轉換，將光子轉換為電子

時序控制:控制電信號的讀出、傳遞。

模擬信號處理(ADC):對信號去噪。

其中，像素陣列占整個芯片的面積最大，像素陣列是由一個個像素組成，它對應到我們看到每張圖片中的每個像素。每個像素包括感光區和讀出電路(后面小節會詳細討論)，每個像素的信號經由模擬信號處理后，交由ADC進行模數轉換后即可輸出到數字處理模塊。

工作原理

根據CMOS圖像傳感器的功能框圖，可發現CMOS圖像傳感器的工作流程主要分為以下三步。

第一步：外界光照射像素陣列，發生光電效應，在像素單元內產生相應的電荷。

景物通過成像透鏡聚焦到圖像傳感器陣列上，而圖像傳感器陣列是一個二維的像素陣列，每一個像素上都包括一個光敏二極管，每個像素中的光敏二極管將其陣列表面的光強轉換為電信號。

　　第二步：通過行選擇電路和列選擇電路選取希望操作的像素，并將像素上的電信號讀取出來。

　　在選通過程中，行選擇邏輯單元可以對像素陣列逐行掃描也可隔行掃描，列同理。行選擇邏輯單元與列選擇邏輯單元配合使用可以實現圖像的窗口提取功能。

　　第三步：把相應的像素單元進行信號處理。

行像素單元內的圖像信號通過各自所在列的信號總線，傳輸到對應的模擬信號處理單元以及A/D轉換器，轉換成數字圖像信號輸出。其中，模擬信號處理單元的主要功能是對信號進行放大處理，并且提高信噪比。

　　像素電信號放大后送相關雙采樣CDS電路處理，相關雙采樣是高質量器件用來消除一些干擾的重要方法。其基本原理是由圖像傳感器引出兩路輸出，一路為實時信號，另外一路為參考信號，通過兩路信號的差分去掉相同或相關的干擾信號。

　　然后信號輸出到模擬／數字轉換器上變換成數字信號輸出。

　　另外，為了獲得質量合格的實用攝像頭，芯片中必須包含各種控制電路，如曝光時間控制、自動增益控制等。

應用場景

數碼相機

彩色 CMOS 攝像頭在電子快門的控制下,攝取一幅照片存在DRAM 中，然后再轉至快ROM中存放起來。CMOS還可以完成其他許多功能，如模數轉換、負載信號處理、處理白平衡及進行相機控制等。目前幾乎所有的初級數碼相機都是基于CMOS圖像傳感器的。

車載領域

包括后視攝像(RVC)，全方位視圖系統(SVS)，攝像機監控系統（CMS），FV/MV，DMS/IMS系統等。

衛星遙感

在目前，對于重量小于10kg的納型衛星來說，光成像技術(以可見光為主)將是納型衛星完成對地觀察任務的主要手段。而在可見光統中，其電子光學系統中廣泛使用固體成像器件(如CCD)進行遙感成像。

CMOS成像器件由于其本身優點，在微納衛星上具有廣泛應用前景。如CMOS相機、衛星傳感器，MEMS微型陀螺、微加速度計等。

相信在未來CMOS圖像傳感器市場規模持續擴大，技術創新不斷在智能手機、汽車電子、安防監控等應用領域有著巨大的增長潛力。