CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)是互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體的英文縮寫(xiě),它將NMOS和PMOS二個(gè)相反極性的MOS半導(dǎo)體串起來(lái),形成了集成電路中廣泛使用的一個(gè)基本單元。例如計(jì)算機(jī)中用量最大的內(nèi)存——?jiǎng)討B(tài)存儲(chǔ)器,就是用CMOS工藝制造的。
機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng),通過(guò)機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品(即圖像攝取裝置CMOS 和CCD )將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào),傳送給專(zhuān)用的圖像處理系統(tǒng),根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息,轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào);圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算處理。
圖像質(zhì)量是電子視頻內(nèi)窺鏡的本質(zhì)和機(jī)器視覺(jué)最重要的性能指標(biāo),也是電子技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行合成再處理的技術(shù)基礎(chǔ),同三維目前推出了一系列全新性能的電子工業(yè)視頻圖像內(nèi)窺鏡,它采用了先進(jìn)顯示技術(shù)、COMS/CCD 攝像技術(shù)及數(shù)字技術(shù)。產(chǎn)品質(zhì)量高度可靠;視頻圖像異常清晰,檢測(cè)功能非常強(qiáng)大,具有與計(jì)算機(jī)通訊功能。電子工業(yè)內(nèi)窺鏡還可與照相機(jī)、攝像機(jī)或電子計(jì)算機(jī)耦接,組成照相、攝像和圖象處理系統(tǒng)。
CMOS傳感器是一種通常比CCD傳感器低10倍感光度的傳感器。光度一般在6到15Lux的范圍內(nèi),CMOS傳感器有固定比CCD傳感器高10倍的噪音,固定的圖案噪音始終停留在屏幕上好像那就是一個(gè)圖案,因?yàn)镃MOS傳感器在10Lux以下基本沒(méi)用,因此大量應(yīng)用的所有攝像機(jī)都是用了CCD傳感器,CMOS傳感器一般用于非常低端的家庭安全方面。
CMOS傳感器可以將所有邏輯和控制環(huán)都放在同一個(gè)硅芯片塊上,可以使攝像機(jī)變得簡(jiǎn)單并易于攜帶,因此CMOS攝像機(jī)可以做得非常小。CMOS攝像機(jī)盡管耗能同樣或者高于CCD攝像機(jī),但是CMOS傳感器使用很少的圓環(huán)如CDS, TG和DSP環(huán),所以同樣尺寸的總能量消耗比CCD攝像機(jī)減少了1/2到1/4。
有趣的是,盡管CCD表示“電荷耦合器件”而CMOS表示“互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體”,但是不論CCD或者CMOS對(duì)于圖像感應(yīng)都沒(méi)有用,真正感應(yīng)的傳感器稱做“圖像半導(dǎo)體”,CCD和CMOS傳感器(暫且如此稱呼)實(shí)際使用的都是同一種傳感器“圖像半導(dǎo)體。
圖像半導(dǎo)體是一個(gè)P N結(jié)合半導(dǎo)體,能夠轉(zhuǎn)換光線的光子爆炸結(jié)合處成為成比例數(shù)量的電子。電子的數(shù)量被計(jì)算信號(hào)的電壓,光線進(jìn)入圖像半導(dǎo)體得越多,電子產(chǎn)生的也越多,從傳感器輸出的電壓也越高。
CCD稱為“電荷耦合器件” ,CCD實(shí)際上只是一個(gè)把從圖像半導(dǎo)體中出來(lái)的電子有組織地儲(chǔ)存起來(lái)的方法。
CMOS稱為“互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體”,CMOS實(shí)際上只是將晶體管放在硅塊上的技術(shù),沒(méi)有更多的含義。
CMOS與CCD的區(qū)別
無(wú)論是CMOS還是CCD,它們都是用光敏像元陣列將入射的光圖像轉(zhuǎn)換成像元內(nèi)的電荷,所不同的是將這些像元中的電荷取出,并轉(zhuǎn)換成電壓的方式和途徑不同。CCD是用電荷量來(lái)載荷圖像信息的,而CMOS是用電壓量來(lái)載荷圖像信息的。
CCD(Charge Coupled Device)圖像傳感器(以下簡(jiǎn)稱CCD)和CMOS圖像傳感器(CMOS Image Sensor以下簡(jiǎn)稱CIS)的主要區(qū)別是由感光單元及讀出電路結(jié)構(gòu)不同而導(dǎo)致制造工藝的不同。CCD感光單元實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換后,以電荷的方式存貯并以電荷轉(zhuǎn)移的方式順序輸出,需要專(zhuān)用的工藝制程實(shí)現(xiàn);CIS圖像感光單元為光電二極管,可在通用CMOS集成電路工藝制程中實(shí)現(xiàn),除此之外還可將圖像處理電路集成,實(shí)現(xiàn)更高的集成度和更低的功耗。
傳感器被稱為CMOS傳感器只是為了區(qū)別于CCD傳感器,與傳感器處理影像的真正方法無(wú)關(guān)。
CMOS傳感器不需要復(fù)雜的處理過(guò)程,直接將圖像半導(dǎo)體產(chǎn)生的電子轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào),因此就非常快。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)使得CMOS傳感器對(duì)于高幀攝像機(jī)非常有用,高幀速度能達(dá)到400到2000幀/秒。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)對(duì)于眺望高速移動(dòng)的物體非常有用,然而由于沒(méi)有高速的數(shù)字訊號(hào)處理器。
電子視頻窺鏡技術(shù)水平代表了內(nèi)窺鏡類(lèi)最先進(jìn)的水平。它不但具備硬性窺鏡和纖維窺鏡的技術(shù)性能,而且增加了計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù),可供多人同時(shí)觀察和分析清晰的圖像,從而避免了由于個(gè)人知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的不足而發(fā)生的漏檢、誤檢誤判等弊端。工業(yè)用視頻內(nèi)窺鏡分CCD或者CMOS攝像的電子內(nèi)窺鏡,電子工業(yè)內(nèi)窺鏡選用的CCD像元素28萬(wàn)~43萬(wàn)個(gè),它的分辨率高、圖像清晰、色彩逼真、被檢部位形狀準(zhǔn)確.