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(xì)解讀

時(shí)代發(fā)展，技術(shù)進(jìn)步。數(shù)碼相機(jī)的各種新技術(shù)層出不窮，導(dǎo)致消費(fèi)者面對(duì)廠家宣傳或者是相機(jī)參數(shù)列表中的一些專業(yè)詞匯，一般都會(huì)感到非常難于理解，以致影響到購(gòu)機(jī)前的判斷。所以我們數(shù)碼相機(jī)頻道特撰寫“拒絕專業(yè)術(shù)語(yǔ)”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(jī)技術(shù)專業(yè)術(shù)語(yǔ)，讓大家在購(gòu)機(jī)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(jī)的本質(zhì)價(jià)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(gè)角度來看，這是一種能量流動(dòng)的方式，相機(jī)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(chǔ)起來。

其中膠片相機(jī)成像是依靠鹵化銀晶體的化學(xué)特性，即遇光就會(huì)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(xì)節(jié)本文不展開。

科技發(fā)展到了數(shù)碼化的時(shí)代，照片的存儲(chǔ)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(jì)算出來的結(jié)果

照片要以數(shù)碼的方式來表現(xiàn)，一個(gè)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(dá)。實(shí)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(qiáng)弱、不同顏色的光線，通過轉(zhuǎn)化成可以感光二極管(photodiode)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換成電荷或者是電壓信息，整個(gè)圖像傳感器點(diǎn)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(rèn)識(shí)背照式CMOS傳感器，小編在此也簡(jiǎn)單說一下兩種傳感器的異同以及優(yōu)缺點(diǎn)。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(jī)構(gòu)，黃色的小方塊為像素點(diǎn)。

由圖示可以看出，CCD傳感器中每一行中每一個(gè)象素的電荷數(shù)據(jù)都會(huì)依次傳送到下一個(gè)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(jìn)行放大輸出；而在CMOS傳感器中，每個(gè)象素都會(huì)鄰接一個(gè)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(jiǎn)單說就是對(duì)待單個(gè)像素點(diǎn)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?yàn)镃MOS器件內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)會(huì)有較高的失真，所以需要先做處理。