Cảm biến pixel hoạt động CMOS (CMOS APS)

Cảm biến ảnh Active Pixel Sensor (APS) là một loại cảm biến hình ảnh, được tạo thành từ một mảng các cảm biến pixel. Trong những cảm biến pixel này, mỗi cảm biến pixel bao gồm một bộ phát hiện ảnh và một bộ khuếch đại. Trong số những APS này, APS CMOS (CMOS APS) là một trong những loại đáng chú ý nhất. CMOS APS có ứng dụng rộng rãi trong các máy ảnh và cả máy ảnh DSLR. Nó được gọi là như vậy vì nó được sản xuất bằng quy trình CMOS. Loại cảm biến hình ảnh này rất giống với Charge Coupled Device (CCD). Chúng cũng được gọi là bộ cảm biến hình ảnh pixel hoạt động và cảm biến hình ảnh pixel hoạt động.

CMOS APS sử dụng một bộ phát hiện ảnh để phát hiện ánh sáng và chuyển đổi nó thành tín hiệu điện. Tín hiệu này sau đó được khuếch đại bằng cách sử dụng nhiều bóng bán dẫn và sau đó được chuyển bằng dây truyền thống.

Giới thiệu về Cảm biến Ảnh Pixel Hoạt Động CMOS

Sự sử dụng rộng rãi của Cảm biến Ảnh Pixel Hoạt Động CMOS bắt đầu vào năm 1993. Viện Nghiên cứu Phóng không Jet đã phát triển một số mẫu thử nghiệm sau đó đã thương mại hóa. Sau khi biết đến tiềm năng lớn của nó trong lĩnh vực máy ảnh quay chuyển động tốc độ cao, ít công suất, nhiều công ty nhanh chóng áp dụng và phát triển công nghệ này.

Trong những năm đầu thập kỷ 1960, trước khi phát hiện ra cảm biến pixel hoạt động, chỉ có cảm biến pixel không hoạt động. Trong cơ chế này, các pixel được thiết kế theo cấu trúc 2D, với dây kích hoạt quyền truy cập được chia sẻ bởi các pixel trong cùng một hàng và dây đầu ra được chia sẻ bởi cột. Mỗi pixel không có bộ khuếch đại, vì vậy một bộ khuếch đại được kết nối ở cuối mỗi cột. Tiêu thụ năng lượng lớn, nhiễu lớn hơn và đầu ra chậm là một số nhược điểm của nó. Năm 1969, cảm biến pixel hoạt động được giới thiệu lần đầu tiên bằng cách thêm bộ khuếch đại độc lập cho mỗi pixel. Do đó, vào năm 1970, thiết bị Charge Coupled Device (CCD) được phát minh. Do đó, chúng rất hữu ích trong việc làm việc của máy ảnh. Trong những năm đầu thập kỷ 1990, quy trình CMOS đã được phát triển tốt và được xem là cơ sở cho tất cả các loại thiết bị logic cũng như vi xử lý. Điều này dẫn đến việc phát minh CMOS APS.

Kiến Trúc của Cảm biến Ảnh Pixel Hoạt Động Đối với việc mô tả kiến trúc của một CMOS APS, có chủ yếu ba tham số khác nhau. Chúng là

Pixel Pixel của một CMOS APS chủ yếu bao gồm các bộ phát hiện ảnh như một cổng JFET hoặc photodiode bị kẹp. Toàn bộ pixel sẽ được gọi là ô 4T (4 transistor). Ô 4T chủ yếu bao gồm cổng chuyển, cổng thiết lập lại, cổng lựa chọn và cũng một transistor đầu vào theo dõi nguồn được kết nối với bộ phát hiện ảnh.

Bộ phát hiện ảnh được sử dụng trong ô 4T này đã được sử dụng lần đầu tiên cho Charge Coupled Devices. Nhưng, khi nó được kết nối tiếp với cổng chuyển và các thành phần khác, quá trình chuyển điều này được thực hiện với tốc độ lớn hơn và cũng tạo ra ít nhiễu.

Hiện nay, cũng có sử dụng ô 3 transistor (3T). Vì chúng rất đơn giản trong quá trình sản xuất, chúng được sản xuất thương mại nhiều hơn.

Bộ khuếch đại bảng mảng mảng cảm biến ảnh 2D được tổ chức thành hàng và cột. Các dòng thiết lập lại được kết nối với các hàng để khi xảy ra RESET, toàn bộ hàng đều được thiết lập lại. Tương tự là trường hợp của các dòng lựa chọn. Các đầu ra của mỗi pixel trong bất kỳ cột nào được kết nối với nhau. Hãy xem biểu đồ kiến trúc dưới đây.

 Ứng Dụng Các ứng dụng của CMOS APS bao gồm máy ảnh web, máy ảnh quay chuyển động, chụp ảnh số, máy ảnh nội soi và cả hình ảnh X-quang. Chúng chủ yếu nổi tiếng với ứng dụng trong máy ảnh không có film